基于BP神经网络的旁热式辐射与对流粮食干燥过程模型

针对旁热式辐射与对流粮食干燥机的干燥特点,建立了一种粮食干燥机干燥过程的BP神经网络预测模型。该模型采用了3层神经网络结构(8-10-1),模型输入为粮食干燥机的8个变量,模型输出为出口粮食水分比或干燥速率。通过编写Matlab建模程序,基于实际干燥实验的样本数据训练与测试网络,实现了红外辐射与对流联合干燥的动力学模型,并给出了相应的模型数学表达式,模型预测的出口水分比与干燥速率的R2分别为0.998 9和0.998 0,均方根误差分别为0.009和0.004 1,预测结果与实际测量数据拟合较好;另外,结合实验干燥条件对模型干燥性能的预测结果进行了分析与总结,并依据同样方法建立了顺逆流粮食干燥过程的出口粮食水分比预测模型,对比了2种干燥方式的干燥性能。仿真预测表明用BP神经网络方法建模简单,具有自适应性、灵活性和自学习性等特点,相比于其他粮食干燥的经验数学模型,能综合考虑多种影响因素,可为红外辐射与对流联合干燥过程提供一种新的建模方法。     

木质地热地板导热效能影响因素研究

为探讨不同结构型式、厚度、密度和含水率的地板对导热效能的影响,揭示影响木质地热地板导热效能的因素及规律,进而为地采暖环境下如何选用木质地热地板提供科学指导,本文通过对5种类型12款地板的导热效能指标进行测试,其结果表明:5种结构型式地板导热效能依次是:浸渍纸层压木质地板>实木地板>三层实木复合地板>多层实木复合地板>框架式实木复合地板;地板导热效能随着地板厚度的增加而降低;地板密度越大导热效能越大;地板导热效能随着含水率的升高而降低。     

龙须菜细胞壁多糖对硼的吸附性能研究

为研究龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)细胞壁多糖对硼的吸附作用机制及官能团之间的交互作用,本试验分别采用电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对其细胞壁多糖组分在吸附试验中进行硼的测定和表征。结果表明,细胞壁去琼胶后,硼吸附量减少50.13%,半纤维素去除后,硼吸附量减少21.20%,故可得纤维素吸附量占细胞壁总硼吸附量的28.67%。同时,通过细胞壁不同组分脱硼及硼胁迫后的红外光谱表征结果可知,龙须菜细胞壁及多糖在吸附硼的过程中,羟基、羧基、多糖碳链C-C为硼离子的主要结合位点,其中,琼胶、半纤维素中起主要作用的官能团为羟基、羧基,纤维素中起主要作用的官能团为多糖碳链C-C。本研究结果为进一步探究龙须菜多糖组分与硼的内在结合机制提供了基础依据。     

基于红外热成像的夜间农田实时语义分割

农田环境实时语义分割是构成智能农机的视觉环境感知的重要环节,夜间农田语义分割可以使智能农机在夜间通过视觉感知农田环境进行全天候作业,而夜间无光环境下,可见光摄像头成像效果较差,将造成语义分割精度的下降。为保证夜间农田环境下红外图像语义分割的精度与实时性,该研究提出了一种适用于红外图像的红外实时双边语义分割网络（Infrared Real-time Bilateral Semantic Segmentation Network,IR-BiSeNet）,根据红外图像分辨率低,细节模糊的特点该网络在实时双边语义分割网络（Bilateral Semantic Segmentation Net,BiSeNet）结构基础上进行改进,在其空间路径上,进一步融合红外图像低层特征,在该网络构架中的注意力提升模块、特征融合模块上使用全局最大池化层替换全局平均池化层以保留红外图像纹理细节信息。为验证提出方法的有效性,通过在夜间使用红外热成像采集的农田数据集上进行试验,数据集分割目标包括田地、行人、植物、障碍物、背景。经试验验证,提出方法在夜间农田红外数据集上达到了85.1%的平均交并比（Mean Intersection over Union,MIoU）,同时达到40帧/s的处理速度,满足对夜间农田的实时语义分割。     

基于近红外光谱的沼液挥发性脂肪酸含量快速检测

挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acids,VFA）作为厌氧发酵过程的重要中间产物,其在厌氧反应器中的累积能够反映出产甲烷菌的不活跃状态或厌氧发酵条件的恶化。为了实现对农牧废弃物厌氧发酵进行过程分析和状态监控,将近红外光谱（Near Infrared Spectroscopy,NIRS）与偏最小二乘（Partial Least Squares,PLS）相结合构建玉米秸秆和畜禽粪便厌氧发酵液乙酸、丙酸和总酸含量快速检测模型。将竞争自适应重加权采样法（Competitive Adaptive Reweighted Sampling,CARS）与遗传模拟退火算法（Genetic Simulated Annealing algorithm,GSA）相结合构建CARS-GSA算法对沼液中的乙酸、丙酸和总酸进行特征波长优选,原始光谱数据1 557个波长点经预处理和波长优选后,得到乙酸、丙酸和总酸特征波长变量分别为135、101和245个,建立的回归模型验证决定系数分别为0.988、0.923和0.886,预测均方根误差（Root Mean Squared Error of Prediction,RMSEP）分别为0.111、0.120和0.727,相对分析误差分别为9.685、3.685和3.484,与全谱建模相比RMSEP分别减少了17.78%、15.49%和1.22%,能够满足农牧废弃物厌氧发酵过程发酵液中乙酸和丙酸含量的快速检测需求,基本满足总酸的检测需求。结果表明,通过构建CARS-GSA算法优选乙酸、丙酸和总酸的敏感波长变量,参与建模的波长点数量显著减少,有效降低了变量维度和模型复杂度,提升了回归模型检测精度和预测能力,为快速准确检测沼液VFA提供了新途径。     

太阳能辅助闭式热源塔热泵系统冬季制热性能

热源塔热泵系统以空气为冷热源,在冬季制热时其性能会随环境温度的降低而降低。为此研发了可应用陕南地区农村建筑的太阳能辅助闭式热源塔热泵系统,试验研究了冬季工况下系统的制热性能,初步分析了太阳热能与空气热能的互补机理。研究结果表明:系统制热量范围为12.1～15.2 k W,热泵机组性能系数范围为2.3～3.5,系统能效比范围为1.5～2.4,供热温度高于41℃;冷却水温度对压缩机耗电量的影响程度大于防冻溶液温度,冷却水平均温度每升高1℃,压缩要耗电量增加98.1 W,而防冻溶液平均温度每升高1℃,压缩机耗电量减小9.5 W;太阳能辅助热源塔热泵制热模式下,热泵机组通过改变防冻溶液与空气和集热工质换热温差的方法来改变防冻溶液从空气和集热水箱中的吸热量,以实现空气热能与太阳热能的互补。建议在实际应用中应避免供热温度过高以减小压缩机耗电;在集热水箱温度较高时通过降低风机频率减小风机耗电以提高系统综合能效,但应避免风机低频率工作可能给机组安全运行带来的隐患。     

近红外漫反射光谱法用于不同人参种子的鉴别

目的建立近红外漫反射光谱法鉴别不同种类的人参及西洋参种子。方法利用近红外光谱(NIRS)法对不同产地和种类的人参及西洋参种子样品进行聚类分析并建立了鉴别分析模型。结果聚类分析结果良好,所建立的鉴别分析模型能有效地判别人参及西洋参种子的类别。结论近红外光谱法能够实现人参及西洋参种子的快速无损分析,为区分不同种类的人参及西洋参种子提供了一个客观的评价方法。     

地源热泵加热系统在油田的应用研究

在原油集输加热中,地源热泵加热系统可用于替代传统的燃油或燃气锅炉加热方式,起到节能减排的效果。研究了地源热泵在油田采油井中的应用,结果表明,在采油井中使用地源热泵系统替代锅炉为外输油加热完全可行,适合于在油田中进行推广和应用。     

杏鲍菇形态特征获取的图像分割算法

食用菌工厂化生产中,菇房环境对食用菌生长的影响很大,由工人根据食用菌的形态特征来判断菇房环境是否适宜,会由于个体主观差异或人为因素不能及时判断,造成菇房环境调节滞后,影响了食用菌的产量和质量。以杏鲍菇为研究对象,提出了获取杏鲍菇形态特征的蚁群算法改进的模糊C均值(FCM)聚类分割算法,该算法能够针对杏鲍菇生产中获取的图像,进行有效地分割,从而满足自动获取杏鲍菇形态特征的需要。     

蜡状芽孢杆菌抗重金属性能及对镉的累积

所研究的蜡状芽孢杆菌RC可以在镉浓度为200mg·L-1的固体培养基平板上生长良好,表明菌株具有强抗镉的能力。该菌株在液体培养基中Cd2+、Cr3+、Pb2+浓度均为75mg·L-1和Mn2+浓度为100mg·L-1培养时,菌株生长正常。在重金属Cr3+、Pb2+、Mn2+存在时,采用红外光谱与原子吸收光谱分析菌株对Cd2+的积累,结果表明,培养基中其他重金属离子的加入,会影响菌株对Cd2+的积累率;当Cr3+存在时,Cr3+可以增加细胞壁上有效官能团活性,明显提高RC菌体对Cd2+的积累率,而其他重金属组合对Cd2+吸附积累能力影响不大;RC细胞壁上活性基团-OH、-NH-、-COOH、-PO34-和-M-O(O-M-O)活跃参与Cr3+、Pb2+、Mn2+和Cd2+多种重金属离子的络合作用。通过高温和十二烷基硫酸钠处理菌株进行质粒消除试验,未发现该菌株的抗镉性质与抗性质粒的存在相关。