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基于介电特性和BPNN建模的小麦含水率在线检测

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农机化研究 2024年

作者：姬虹李康宋东方王万章李保谦冯伟河南职业技术学院河南农业大学机电工程学院

为满足小麦籽粒含水率在线检测需求,设计了一种搭载在联合收获机上基于介电特性的同侧圆弧电容式小麦籽粒含水率在线检测传感器。对6个不同品种小麦进行了温度、频率、电容、容重4个因素对含水率检测影响的实验研究,采用BP神经网络法建... 详细信息

为满足小麦籽粒含水率在线检测需求,设计了一种搭载在联合收获机上基于介电特性的同侧圆弧电容式小麦籽粒含水率在线检测传感器。对6个不同品种小麦进行了温度、频率、电容、容重4个因素对含水率检测影响的实验研究,采用BP神经网络法建立了含水率与温度、频率、电容、容重4因素关系的预测模型,其训练集和测试集的决定系数R2为0.896和0.893,均方根误差RMSE为1.317和1.342,预测模型稳定性和预测能力较强。研究表明:将温度、频率、容重这3因素引入的电容法联合收获机在线小麦含水率检测系统,能有效提高整体系统的检测精度和重复性。通过对不同小麦品种含水率检测影响因素相关性分析和数学模型的建立与优化,提高了电容法小麦含水率检测精度,为联合收获机小麦含水率检测系统中电容式传感器软硬件设计提供了理论依据。

关键词：小麦含水率在线检测介电特性 BP神经网络

基于介电特性的联合收获机小麦含水率检测装置研究

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农业机械学报 2022年第S01期53卷 185-190页

作者：安晓飞代均益罗长海孟志军李立伟张安琪北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 新疆农业大学机电工程学院乌鲁木齐830052

谷物水分的快速测量对谷物准确测产、粮食快速收储、精准农业实施具有重要意义。针对联合收获机动态作业条件下小麦水分检测稳定性差、测量精度低等问题,基于小麦介电特性原理,设计一种联合收获机水分在线检测装置,提出一种动态连续取... 详细信息

谷物水分的快速测量对谷物准确测产、粮食快速收储、精准农业实施具有重要意义。针对联合收获机动态作业条件下小麦水分检测稳定性差、测量精度低等问题,基于小麦介电特性原理,设计一种联合收获机水分在线检测装置,提出一种动态连续取样、静态间歇测量的新方法,实现了联合收获机作业条件下,在线快速稳定检测小麦含水率。在线检测装置由机械动态取样部分、电机控制模块、传感器模块、数据采集模块、卫星定位模块和显示终端组成。其中传感器模块包括水分传感器、温度传感器和料位传感器。开展了静态验证试验和田间动态验证试验。试验结果表明,静态条件下,含水率在线检测误差在3%以内;在田间动态变化条件下,建立了基于介电常数和温度因子的水分检测模型,实测值和检测值相关系数达到0.92,在线检测误差小于5%。采用动态连续采样、静态间歇测量的方法显著提高了含水率在线检测的精度,为实现小麦精准生产提供了一种快速测量手段。

关键词：小麦含水率动态取样联合收获机介电特性

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小麦含水率在线测量的研究

农机化研究 2006年第11期28卷 157-158,161页

作者：张凤营刘洪杰唐山职业技术学院河北唐山063004 河北农业大学机电工程学院河北保定071000

为了解决精确农业测产系统对小麦含水率的要求,采用圆柱形电容传感器,根据不同含水率的小麦流经电容传感器所对应的不同电容值在RC振荡电路中输出不同的频率的原理,利用单片机采集RC振荡电路输出的频率,通过查表的方法实现小麦含水率的... 详细信息

为了解决精确农业测产系统对小麦含水率的要求,采用圆柱形电容传感器,根据不同含水率的小麦流经电容传感器所对应的不同电容值在RC振荡电路中输出不同的频率的原理,利用单片机采集RC振荡电路输出的频率,通过查表的方法实现小麦含水率的在线测量。

关键词：计算机应用在线测量试验小麦含水率电容法

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小麦含水率、容重、杂余数字化检测方法研究

小麦含水率、容重、杂余数字化检测方法研究

作者：刘光宗安徽农业大学

学位级别：硕士

目前小麦收购环节品质检测,受到成本、地区发展差异的影响,仍存在人工检测、分离式检测的方式,存在问题粮的发生。因此,需要针对小麦品质检测采取数字化检测方法研究。本文从小麦含水率检测、容重检测、杂余检测为小麦品质的定量指标入... 详细信息

目前小麦收购环节品质检测,受到成本、地区发展差异的影响,仍存在人工检测、分离式检测的方式,存在问题粮的发生。因此,需要针对小麦品质检测采取数字化检测方法研究。本文从小麦含水率检测、容重检测、杂余检测为小麦品质的定量指标入手,通过设计检测方法和搭建检测硬件装置,对三个指标进行数字化检测方法研究。本文主要内容及结论如下:(1)根据国家标准中对小麦品质检测要求,分别针对含水率、容重、不完整籽粒含量、杂余含量检测选择并设计了合理、可靠的检测方法及硬件装置。(2)小麦含水率检测使用电容法检测,通过电容器及外围振荡电路,得到不同含水率与输出脉冲对应关系,并对脉冲频率进行含水率标定。同时分析了温度、紧实度对小麦含水率检测的影响,进行了温度补偿,优化了检测数学模型。(3)小麦容重检测采用电阻式应变传感器为检测元件,得到定容下小麦重量为标准容重的数量关系。针对温度、杂质含量对容重检测的影响进行了相关性分析,最终确定并优化了小麦容重检测数学模型。(4)小麦杂余检测中针对小麦中不完善籽粒含量及杂质含量,采用基于图像处理的SVM识别算法对小麦中不完整籽粒、杂质(麦壳、麦秸)进行识别。根据图像采集图像特点,对采集后的样本图片进行适当的预处理,得到预处理后的图像特征值。采用基于多项式核函数的SVM算法进行小麦籽粒的识别,通过计算最终获取到小麦不完整籽粒含量和杂质含量,实现小麦的杂余检测。

关键词：小麦含水率容重杂余图像处理 SVM模型

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测产系统小麦含水率在线测量的研究

测产系统小麦含水率在线测量的研究

作者：刘洪杰河北农业大学

学位级别：硕士

本课题是精确农业的技术点之一,精确农业又称精准农业,是一种农业新战略,是信息技术和人工智能高新技术在宏观特别是在微观发展应用的产物。它的全部概念是构建在对农田‘空间差异’的数据采集和处理上,其核心意图是实时测知作物个体或... 详细信息

本课题是精确农业的技术点之一,精确农业又称精准农业,是一种农业新战略,是信息技术和人工智能高新技术在宏观特别是在微观发展应用的产物。它的全部概念是构建在对农田‘空间差异’的数据采集和处理上,其核心意图是实时测知作物个体或小群体或小区域地块内生长及疫病的实际情况,进而确定其针对性投入的最佳性。配备测产系统和GPS定位系统的联合收割机是精确农业生产体系中的关键一环,联合收割机提供的产量数据直接反映生产决策的优劣,为下一次更佳的决策提供依据。为完成任务,联合收割机应先配备全球定位系统和测产系统。测产系统作为影响精确农业重要因素之一应该具备很高的测量水平,割幅宽度,割台高度,升运器转速,小麦流量,小麦含水率和行驶速度的测量是测产系统的重要环节。目前,对于小麦含水率的测量方法分为间接法和直接法,测量原理包括电阻式、电容式、微波式、中子源法、称重法等。现有这些方法中,离线静态测量精度较高,适用于实验室测量,在线式测量研究相对较少。针对目前的小麦含水率在线测试方法及联合收割机测产系统对小麦含水率的具体要求,本文将对电容法测量小麦的含水率作重点研究,对如何利用电容法实现对小麦的含水率测量,以及整个系统的硬件和软件原理作深度论述,为小麦含水率的在线测量提供一种新的方法和思路。在本文的研究中,详细阐述了电容法测量小麦含水率的原理、电容传感器的制备和优化、小麦含水率检测样本的制备,数据采集方案的设计及具体实施,最后通过对影响含水率检测各因素之间的数据分析,指出了含水率与差频、温度、紧实度之间的关系。对小麦含水率测量的软硬件部分进行了设计,包括下位机程序设计和上位机程序设计以及数据处理部分程序设计。指出了含水率检测中主要的误差来源,进行了误差分析和重复性检验。由于时间和客观条件的限制,本课题阶段主要进行了粮食含水率在线检测方法制定和传感器研究,并对数据采集控制和软件设计进行了设计,但离能达到使用要求还有一定距离,需要进一步的深入研究和探索。

关键词：精确农业测产系统小麦含水率电容法在线测量

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磨辊磨损特性及降低磨损的方法

机械研究与应用 2017年第2期30卷 101-102,107页

作者：张玉华吴伯彪郑州科技学院河南郑州450064

磨辊在加工面粉过程中,表面会产生磨损。从磨辊磨损的形式、磨辊磨损机理等方面进行分析研究,提出了采用高硬磨辊、选择合适的小麦含水率、选择合适的辊间压力等来提高磨辊磨损性能的方法,以实现提高磨粉机磨辊磨损性能的目的。

关键词：磨辊磨损机理高硬磨辊小麦含水率辊间压力

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