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蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

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农业机械学报 2024年第3期55卷 122-132页

作者：李旭伍硕祥匡敏球刘青刘大为谢方平湖南农业大学机电工程学院长沙410128 智能农机装备湖南省重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧(苗)重点实验室益阳413055

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC... 详细信息

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm^(2),同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm^(2)和5.98 mm^(2),说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数下,将育苗流水线播种环节生产率提升至900盘/h时,育苗盘最大振幅为0.709 mm,振幅无明显变化,说明该装置作业稳定性较好。该研究结果可为播种流水线叠盘装置提高叠盘效果和降低叠盘振动等研究提供参考。

关键词：漂浮育苗泡沫育苗盘自动叠盘装置减振叠盘整齐度尺寸适应性

pH响应性气体渗透CNC/PBAT复合膜的制备与性能

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化工学报 2024年第3期75卷 1040-1051页

作者：丁相斐丘晓琳朱喜成张佳伟陈锦华江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,... 详细信息

具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,进一步与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)复合,制备具有互反pH响应性气体渗透的复合薄膜。结果表明,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和核磁共振^(13)C谱(^(13)C NMR)对纤维素纳米晶及其功能化修饰进行表征,证实改性成功。对复合薄膜性能表征:在力学性能方面,S-CNC/PBAT(3/97)与A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜拉伸强度达到最高,比PBAT分别增加40.44%与50.56%,但断裂伸长率下降,断裂模式由韧性向脆性断裂转变。在气体渗透性方面,复合薄膜展现出互反pH响应渗透特征。S-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透性出现正响应变化趋势,随着缓冲液pH(3~12)升高,CO_(2)与O_(2)渗透性分别增加67.98%和48.34%,水蒸气渗透性从2.467×10^(-13)变化到3.039×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa);而A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透出现pH负响应性现象,CO_(2)与O_(2)渗透性分别降低63.00%与54.61%,水蒸气渗透性从2.747×10^(-13)变化到2.043×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa)。这种具有pH响应性渗透的复合薄膜在智能包装领域具有广阔的前景。

关键词：纤维素纳米晶功能化修饰复合材料力学性能响应性渗透

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基于机器学习的马铃薯叶片叶绿素含量估算

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1117-1127页

作者：李成举刘寅笃秦天元王一好范又方姚攀锋孙超毕真真白江平甘肃农业大学农学院甘肃兰州730070 省部共建干旱生境作物学国家重点实验室甘肃兰州730070 甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室甘肃兰州730070

为了提高马铃薯叶绿素含量估算模型的精度,使用无人机平台搭载多光谱相机,获取对照处理和干旱处理下马铃薯关键生育期的遥感影像,选取13种植被指数作为叶绿素含量反演模型的输入变量,使用多元线性回归(MLR)、支持向量回归(SVR)、随机森... 详细信息

为了提高马铃薯叶绿素含量估算模型的精度,使用无人机平台搭载多光谱相机,获取对照处理和干旱处理下马铃薯关键生育期的遥感影像,选取13种植被指数作为叶绿素含量反演模型的输入变量,使用多元线性回归(MLR)、支持向量回归(SVR)、随机森林回归(RFR)、决策树回归(DTR)构建马铃薯叶绿素含量估算模型。首先分析了植被指数与叶绿素含量之间的相关性,结果表明,在对照处理块茎形成期,CIre、GNDVI、NDVIre、NDWI、GRVI、LCI与叶绿素含量之间的相关系数绝对值在0.5以上,且存在显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)相关性;在马铃薯其他生育时期,13种植被指数与叶绿素含量之间的相关系数绝对值均在0.5以上,且存在极显著(p<0.001)相关性。然后对MLR、SVR、RFR和DTR等模型的精度进行比较,结果表明:SVR模型在对照处理块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期的预测效果均是最佳,R 2和RMSE在块茎形成期为0.89和2.11,块茎膨大期为0.59和4.03,淀粉积累期为0.80和3.18;RFR模型在干旱处理块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期的预测效果均是最佳,R 2和RMSE在块茎形成期为0.90和1.57,在块茎膨大期为0.87和2.16,在淀粉积累期为0.63和3.01。该研究为马铃薯叶绿素含量监测提供一种新的方法,后期可根据不同试验处理选择相应的估算模型。

关键词：马铃薯叶绿素含量多光谱支持向量回归随机森林回归决策树回归

氮磷钾肥配施对薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第3期32卷 405-420页

作者：刘敏曾涛魏盛付敬锋程乙刘代铃宋碧贵州大学农学院贵阳550025 贵州省药用植物繁育与种植重点实验室贵阳550025 贵州省粮油作物分子育种重点实验室贵阳550025 贵州省高等学校功能农业重点实验室贵阳550025

探明氮、磷、钾肥不同配比对薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性的影响,可为薏苡高效施肥技术模式提供理论和技术支持。以‘贵薏1号’为材料,采用“3414”设计,应用Richards方程对不同氮磷钾肥配施下薏苡5个部位(上、中、下1、下2和下3部位)... 详细信息

探明氮、磷、钾肥不同配比对薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性的影响,可为薏苡高效施肥技术模式提供理论和技术支持。以‘贵薏1号’为材料,采用“3414”设计,应用Richards方程对不同氮磷钾肥配施下薏苡5个部位(上、中、下1、下2和下3部位)籽粒灌浆过程的影响进行了研究。结果表明:1)与不施肥处理相比,施用氮磷钾肥可延长薏苡上、中、下1、下2和下3部位籽粒灌浆速率达最大时需要的天数和籽粒活跃灌浆期,提高灌浆速率达最大值时的粒重、平均灌浆速率和最大灌浆速率,进而提高薏苡结实特性。2)氮磷钾肥配施显著提高薏苡中部和下1部粒重,在单因素肥效间表现为N>K>P,在双因素肥效互作间表现为PK>NP>NK,但过量施用氮磷钾肥会使粒重有所下降,结实特性显著变差。3)相关性分析表明,上、中、下1、下2和下3部位籽粒的千粒重与籽粒结实率、充实度、平均灌浆速率和最大灌浆速率呈正相关。4)拟合肥料与薏苡千粒重效应函数方程,得出薏苡N、P_(2)O_(5)、K_(2)O的最优推荐施肥范围分别为135.51~270.99 kg·hm^(-2)、75.00~150.50 kg·hm^(-2)、56.25~112.51 kg·hm^(-2)。氮磷钾肥配施显著影响薏苡不同部位籽粒灌浆结实特性,适当比例的氮磷钾肥配合施用既可以显著促进籽粒灌浆、缩小部位间差异,又可以提高结实率和粒重。在薏苡生产中,氮肥对薏苡籽粒灌浆结实特性影响最大,钾肥次之,磷肥影响最小。

关键词：薏苡氮磷钾配施籽粒部位灌浆特性

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大蒜四行播种机播种监测系统的设计与试验

华南农业大学学报 2024年第4期45卷 598-607页

作者：王永健高涵李骅周建旗张骞傅杰一南京农业大学工学院/江苏省高等学校智能化农业装备重点实验室江苏南京210031

[目的]基于江苏省大蒜种植农艺要求,设计研发一种四行大蒜播种机的实时播种监测系统,融合多种传感器技术,以实现对大蒜播种过程的实时监测,为后续机械或人工补种提供决策依据。[方法]以4DS-4四行大蒜播种机为基础,根据实际需求,确定监... 详细信息

[目的]基于江苏省大蒜种植农艺要求,设计研发一种四行大蒜播种机的实时播种监测系统,融合多种传感器技术,以实现对大蒜播种过程的实时监测,为后续机械或人工补种提供决策依据。[方法]以4DS-4四行大蒜播种机为基础,根据实际需求,确定监测系统的设计和选型,包括播种机作业速度监测模块、播种监测模块、显示模块、报警模块以及数据存储模块等;监测系统以STM32F103单片机为主控制器,应用多种传感器技术,根据播种机作业速度和漏种监测的原理,编写播种系统监测程序,实现大蒜播种机作业信息的采集;最后对监测系统进行台架试验完成对监测系统的调试,并利用土槽试验进行测试和验证,检测播种监测系统在实际工作状态下的稳定性和准确性。[结果]台架试验表明,当播种机的播种速度为1 km/h时,已播监测准确度可达96.7%,漏播监测准确度可达97.4%,满足了播种监测系统性能指标需求;土槽试验结果表明,在不同的作业速度下,监测系统测量的播种量相对误差为2.4%~5.2%、平均相对误差为3.86%,漏播量相对误差为2.1%~5.9%、平均相对误差为4.06%。[结论]该播种监测系统能在长时间的持续工作过程中保证监测结果的准确性,满足了大蒜播种机监测系统的要求,能够实现播种过程的实时监测。

关键词：大蒜播种机智能化漏种监测实时监测传感器

河流水质采样策略与频率对氮磷负荷估算的影响

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中国环境科学 2024年第4期44卷 2111-2118页

作者：贾临东胡宏祥杜新忠雷秋良张天鹏刘宏斌蒋跃林安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室安徽合肥230036 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室农业农村部面源污染控制重点实验室北京100081

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通... 详细信息

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通随机取样､情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集,情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合,利用LOADEST模型估算的总氮与总磷负荷,并与逐日连续水量水质数据计算的实测值进行比较,评估了不同取样频率和取样情景下LOADEST模型的负荷估算精度.结果表明:在LOADEST模型的估算过程中,同种采样频率下,增加降雨时期的浓度数据将会提高LOADEST模型的模拟精度;在降雨事件期间进行加密采样,不仅加大了工作量,且增加的采样次数过多(如情景b)使总氮的RMSE值由1.92增至2.26,总磷的RMSE值由0.08增至0.19,高估氮磷负荷,模型模拟精度降低.在四种不同的采样频率下,情景c中总氮的RMSE值范围为1.92~2.07,总磷的RMSE值范围为0.06~0.13,均取得了该频率下最低的RMSE值,模型估算精度最高;从不同频率与采样情景对模型估算结果的影响来看,对总氮负荷估算结果(RMSE值范围为1.92~2.52)影响要大于总磷(RMSE值范围为0.06~0.18).其中,情景a与情景b的负荷估算结果精度随着采样频率降低而降低.情景c的估算结果受现有取样频率降低的影响不明显.本研究表明,在常规固定频率水质监测基础上结合气象预报适量增加降雨时的采样可在28d/次的较低取样频率下得到较高的氮磷负荷估算精度,符合我国各地区环境水质采样频率,可为相关研究的水质采样策略提供一定的参考作用.

关键词： LOADEST模型总氮总磷采样情景负荷估算

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犁旋平复式耕整机设计与作业参数优化

南京农业大学学报 2024年

作者：石俊阳何瑞银陶菘奎徐高明樊成赛丁启朔南京农业大学工学院/江苏省智能化农业装备重点实验室

[目的]水旱轮作系统中，各类复式耕整装备由于一次下地能完成多项作业，应用越来越广，但其触土部件的结构、作业参数、与秸秆和土壤的交互性等显著影响耕层土壤质量。本文研制了一种集“铧式犁组破土深翻+立式旋耕碎土搅拌+横向绞龙输... 详细信息

[目的]水旱轮作系统中，各类复式耕整装备由于一次下地能完成多项作业，应用越来越广，但其触土部件的结构、作业参数、与秸秆和土壤的交互性等显著影响耕层土壤质量。本文研制了一种集“铧式犁组破土深翻+立式旋耕碎土搅拌+横向绞龙输土平地”功能于一体的犁旋平复式耕整机，并对作业参数进行试验优化。[方法]根据农艺技术要求，设计了铧式犁组、立旋碎土装置、绞龙平地装置等触土部件的主要结构和空间布局方案；建立秸秆-土壤-触土部件交互作用的离散元仿真模型，以前进速度、立旋转速、绞龙转速为试验因素，以碎土率、秸秆埋覆率、地表平整度为评价指标，求得最优作业参数组合，并进行了田间试验验证。[结果]设定工作耕深为200 mm，最优作业参数组合为前进速度0.5 m·s-1、立旋转速360 r·min-1、绞龙转速80 r·min-1条件下，对应田间试验结果为：碎土率87.5%、秸秆埋覆率95.7%、地表平整度21.9 mm，与仿真结果最大误差为14.6%。[结论]犁旋平复式耕整机的田间作业性能良好，满足设计和田间作业质量要求，研究结果可为复式耕整装备研制与参数优化提供参考。

关键词：耕整地复式作业铧式犁立旋绞龙离散元

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基于分组学习粒子群算法的众包软件项目调度

计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2056-2068页

作者：申晓宁徐继勇姚铖滨宋丽妍南京信息工程大学自动化学院江苏南京210044 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044 江苏省大数据分析技术重点实验室江苏南京210044 南方科技大学广东省类脑智能计算重点实验室广东深圳518055

为解决众包软件项目调度问题中的开发者选择、任务分配和投入度确定3个强耦合子问题,引入开发者信誉度,考虑技能、工作时长、开发团队规模等约束,以项目完成质量和工期为目标建立数学模型。提出一种采用三段式混合编码的分组学习粒子群... 详细信息

为解决众包软件项目调度问题中的开发者选择、任务分配和投入度确定3个强耦合子问题,引入开发者信誉度,考虑技能、工作时长、开发团队规模等约束,以项目完成质量和工期为目标建立数学模型。提出一种采用三段式混合编码的分组学习粒子群算法求解所建模型。所提算法根据适应度排序将种群划分为3组,不同分组的粒子数量随进化代数自适应变化,且各组根据不同的适应度采用不同的更新策略。将所提算法与10种具有代表性的算法在12个不同规模的众包软件项目调度算例中进行对比,结果表明,所提算法能够获得精度更高的调度方案。

关键词：众包软件项目调度粒子群优化分组学习混合编码信誉度

稻麦轮作区秸秆行间集覆清秸装置参数设计与试验

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江西农业大学学报 2024年第05期 1308-1322页

作者：彭申杰丁启朔徐高明何瑞银李毅念敖宏贵刘皓东南京农业大学工学院/江苏省智能化农业装备重点实验室

【目的】稻麦轮作制度是我国长江流域的主要种植制度之一，在保障国家粮食安全和农业可持续发展方面占有重要的地位。但稻麦轮作区免耕播种机在秸秆全覆盖地作业时存在秸秆架空种子、堵塞机具等问题，为此，设计了一种将秸秆拨离种带并... 详细信息

【目的】稻麦轮作制度是我国长江流域的主要种植制度之一，在保障国家粮食安全和农业可持续发展方面占有重要的地位。但稻麦轮作区免耕播种机在秸秆全覆盖地作业时存在秸秆架空种子、堵塞机具等问题，为此，设计了一种将秸秆拨离种带并抛掷到种行间的驱动式秸秆行间集覆清秸装置。【方法】首先通过驱动式弹齿拨草理论与秸秆合理横向位移限制的分析，建立拨草间距和秸秆横向位移数学模型，确定了影响清秸率和秸秆最大横向位移的主要参数为前进速度、弹齿转速和工作夹角，且各参数的取值范围为前进速度4～8 km/h，弹齿转速160～220 r/min，工作夹角25°～35°。然后以前进速度、弹齿转速和工作夹角为试验因素，以清秸率和秸秆最大横向位移为试验指标，开展三因素三水平二次回归正交室内土槽试验。【结果】土槽试验结果表明，对清秸率影响的主次顺序为弹齿转速、前进速度、工作夹角，其中弹齿转速与工作夹角的交互项对清秸率影响显著，前进速度与弹齿转速、前进速度与工作夹角的交互项对清秸率影响不显著；对秸秆最大横向位移影响的主次顺序为转速、工作夹角、前进速度；其中前进速度与工作夹角、弹齿转速与工作夹角的交互项对秸秆最大横向位移影响显著，前进速度与弹齿转速的交互项对秸秆最大横向位移的影响不显著；多目标参数优化模型求解得到最优参数组合为前进速度4.27 km/h、弹齿转速219.6 r/min、工作夹角25.88°，此时清秸率为84.7%，秸秆最大横向位移为37.5 cm。最后用调整后的最优参数组合开展了该清秸装置的作业性能田间试验。结果表明，该驱动式秸秆行间集覆装置工作稳定，清秸率为80.6%，平均清秸幅宽为25.1 cm，幅宽稳定系数为82.2%，作业效果满足免耕播种农艺要求。【结论】所设计的驱动式秸秆行间集覆装置清秸率高，幅宽稳定，可为稻麦轮作区秸秆全覆盖地的秸秆行间集覆作业研究提供参考。

关键词：行间集覆拨草弹齿免耕清秸率秸秆横向位移正交试验

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