农业装备物流体系的数学建模

在分析了农业装备物流体系特点的基础上,指出了目前存在的数学模型不能完全体现和描述农业装备物流体系的特点;建立了基于面向环境时延着色Petri网(EOCTPN)的农业装备物流体系数学模型;研究了不同类型农业装备物流体系对库存总成本和长鞭效应的影响程度;解决了目前存在的无法将正向物流和逆向物流有机结合在一起的问题;有效克服了基础Petri网描述此类问题出现的"节点爆炸"现象.在仿真实验的基础上,提出了应如何构建农业装备物流体系的方法.     

弧形流道结构参数对灌水器水力性能影响的数值模拟

应用计算流体动力学CFD数值软件FLUENT6.3,模拟了滴灌灌水器弧形及弧齿形二种结构形式流道的流场水力性能。结果表明,弧形流道的消能方式主要为沿程水头损失,弧形流道灌水器的流态指数在0.7左右,而弧齿形流道中存在许多流动漩涡区,因此,其消能方式主要为局部水头损失,弧齿形灌水器的流态指数在0.5左右。通过对比分析认为:弧齿形流道水力性能优于弧形流道,可以通过结构参数优化设计,减小0流速区域,强化旋涡区,提高弧齿形灌水器的水力性能与抗堵塞能力,灌水器设计中推荐采用弧齿形流道结构形式。     

国家尺度种植业面源污染负荷估算方法研究

空间尺度上,种植业面源污染负荷估算可用分为田块尺度、流域尺度和区域尺度。国家尺度属于区域尺度范畴,是掌握整个国家种植业源污染负荷概况、检验种植业面源污染防治措施成效、预测面源污染发展趋势的重要尺度。本文综述了国家尺度上种植业面源污染负荷估算的研究方法,主要包括输出系数法、改进输出系数法、多元回归法、贝叶斯递归回归树模型、过程模型模拟法等,并利用以上方法对我国种植业面源污染负荷进行估算。其中氮素径流损失估算结果在0.30～2.40 Tg之间,氮素淋洗损失为0.36～2.03 Tg,磷素径流损失为3.5～6.37 Mg。指出了我国国家尺度种植业面源污染流失量估算方法存在以下主要问题:源头排放未区分背景排放和肥料排放,也未考虑南方一年多熟制排放差异,过程削减未充分考虑沿程消纳。为此,提出我国国家尺度种植业面源污染负荷估算方法应进一步明细各土地利用输出系数、区分背景排放和肥料排放,考虑我国熟制的区域差异、考虑田块到流域出口的沿程削减。     

考虑定常能量损失因子的柱塞泵效率特性建模

针对轴向柱塞泵效率特性模型难以保证全工况下模型预测精度的问题,提出利用定常能量损失因子对现有的轴向柱塞泵总效率计算模型进行优化.首先,利用能量守恒定律对轴向柱塞泵的能量损失构成进行了研究,分析了轴向柱塞泵总效率计算模型误差产生的原因;其次,建立了全工况下轴向柱塞泵效率特性模型,并验证了其有效性;最后,对变排量工况下轴向柱塞泵的效率特性进行仿真分析与试验验证.研究结果表明:在变转速、变压力与变排量工况下,考虑定常能量损失因子的效率特性模型均可准确预测轴向柱塞泵的总效率,且在全工况范围内,模型的效率预测最大相对误差仅为4.8%;考虑定常能量损失因子的柱塞泵总效率模型能够完成全工况范围内轴向柱塞泵总效率的精确预测,这为柱塞泵的节能优化设计与节能控制提供了基础.     

高速插秧机横向仿形插深自适应系统的开发

为解决高速水稻插秧机在农田作业时,插秧盘随水田表面横向起伏导致秧苗插植深度不一致的问题,开展了基于插秧机插植部倾角检测的秧苗插深自适应调节系统的研究与开发。通过角度位移传感器实时检测两浮板相对位置的变化,由数据采集及插深控制单元控制步进电机装置输出,通过动力传输机构来改变整个秧盘的横向侧倾角度,使秧盘与浮板保持一个稳定的相对位置关系,从而达到稳定插秧深度的目的。插秧机仿真实验平台上的静动态实验分析表明,该系统具有良好的控制精度,工作稳定可靠,可以满足农田插秧实际工作的要求,但需要进一步开展大量农田现场实验,在实际工况中对系统的实用性和稳定性进行分析,从而提升系统的工作性能。     

轮式车辆稳态滑移转向仿真研究

详细分析了轮式车辆在低速稳态条件下的滑移转向过程,建立了稳态转向数学模型,最后基于某6×6全地形车,使用建立的数学模型对其转向动力学性能进行仿真分析。仿真结果表明：转向半径越小,车辆的滑转、滑移现象越严重,车辆受到的转向阻力也越大;地面附着系数越小,车辆受到的转向阻力越小,但附着系数较小时,车辆则容易打滑,不利于转向。     

基于CAN总线的智能化节水灌溉系统的研究

随着我国农业的迅速发展,农业的用水量日益增多。在灌溉系统中合理地利用自动化控制,大力发展节水技术,可以提高水资源利用率。针对我国农业生产中灌溉所存在的问题,设计出基于CAN总线智能化节水灌溉系统。该控制系统是通过PC客户端、传感器节点、下位机、阀门控制节点等几个部分,实现多点远距离参数检测、数据通讯和驱动执行机构,是一种经济性好、体积小、工作稳定性强、易于推广的智能节水灌溉控制系统。     

移动式绿篱修剪机设计

针对绿篱修剪机的发展现状,设计开发了一种小型自走式绿篱修剪机,包括动力系统设计和行走装置设计、修剪装置设计,并且利用三维建模软件建立了移动式绿篱修剪机的三维模型。所设计的移动式绿篱修剪机在所查阅的文献中尚未发现有相同机型的报道,属原创型产品。相比现在小型绿篱修剪机以手持式为主的状况,该绿篱修剪机能够有效降低绿篱修剪的劳动强度,提高修剪质量,有比较广阔的市场前景。     

基于机器视觉的嫁接用苗外观特征自动检测

提出了基于数学模型的幼苗外观特征自动检测方法,检测项目包括生长状态、子叶参数和胚轴参数。首先经过图像预处理提取幼苗二值图,利用行像素统计图确定特征参数基准点位置。然后以标定胚轴最小矩形倾斜度和宽度判定弯曲状态;子叶跨度通过两子叶端点距离确定,子叶展开角通过两子叶底端平展位置拟合线夹角判定;胚轴弯曲度通过胚轴中心线上曲率最大的位置为分界点分别判断两段斜度而求得,胚轴长、轴径结合斜度补偿求得。与手工测量数据对比,轴长、轴径和子叶跨度的相关系数分别为0.935 1、0.899 9和0.903 4,相对误差分别小于7%、5%和7%,绝对误差分别小于4 mm、0.2 mm和6 mm。     

单轴散生竹地下根茎并行模拟仿真研究

针对竹林地下根茎模拟仿真计算强度高、数据量大,在算法实现中采用基于单路处理器、串行计算的构架难以满足性能要求的问题,提出一种基于网络机群的多节点并行模拟仿真实现机制,构建了单轴散生竹地下根茎并行模拟仿真平台,主要由建模节点、任务管理节点、图形节点和网络交换机组成。以SimRoot模型为基础建立单轴散生竹地下根茎生长模型,通过实验观察获取几何构型参数及生长参数。采用功能分解法对根茎生长建模计算进行任务分割,建立了相应的任务调度管理模式,设计了多节点并行生长建模机制。以金竹为例开展多节点并行仿真实验,实验结果表明基于网络机群的多节点并行模拟仿真在降低内存消耗、缩短仿真时间方面效果明显,对于较大规模的散生竹林地下根茎模拟仿真具有较好的适应性。