摘要:为解决实际农田环境中农业机械自动导航系统的位姿信息易受跟踪卫星数动态变化、天线遮挡、数据传输错误等因素影响，造成定位精度和稳定性变差的问题，采用全球导航卫星系统（GNSS）、微机械惯性测量单元（MIMU）及航位推算（DR）相融合的组合导航定位系统，建立了农业机械两轮运动学定位模型，针对系统状态噪声不稳定的因素，提出了一种根据当前估计值与预测值的偏差自适应地调节系统状态协方差阵的扩展卡尔曼滤波算法，并分别基于静止状态和直线导轨运动状态进行了试验验证。试验结果表明，在静止状态和直线导轨运动状态下，采用自适应滤波算法的航向角平均值绝对偏差分别为0.0014°、0.0245°，标准差分别为0.0474°、0.2511°；位置距离平均偏差分别为0.0037m、0.0076m，标准差分别为0.0010m、0.0044m，与固定值滤波算法相比，自适应滤波算法的各项评价指标得到了明显改善，进一步验证了算法改进的必要性和优越性。

摘要:为减小水田不平度对农业机械精准作业品质的影响，进一步提高农机装备工作效率，从系统控制角度出发，提出将预测算法应用于农机具的姿态补偿控制。在分析自回归滑动平均模型（Autoregressive and moving average，ARMA）建模原理和适用性的基础上，对车载GPS/INS组合导航系统采集的插秧机田间行走侧倾角序列进行ARMA建模及提前预测，单次预测时长为1s和2s，预测总时长为30s；对GPS/INS组合导航系统所采集的原始值以2Hz、5Hz和10Hz 3种频率输出，以比较不同频率的数据建模对姿态预测精度的影响。结果表明：ARMA模型可有效预测插秧机未来1~2s内的姿态变化趋势；对于同一频率的样本，提前2s预测精度均低于提前1s预测精度，但差异不明显；以3种频率数据分别作样本时5Hz样本预测效果最好，其提前1s预测均方根误差和误差标准差分别为0.6567°、0.6565°，提前2s预测均方根误差和误差标准差分别为0.6712°、0.6769°。

摘要:针对当前全球导航卫星系统（GNSS）农田土地平整过程中，操作复杂，地形测量费时费力的问题，设计了基于GNSS的农田快速平整系统。该系统可实现快速农田基准设计，农田水平平整，农田坡面平整等功能。农田坡度设计算法在前期系统算法基础上进行了优化，提出适用于快速平整系统的坡面平整算法，坡面平整后可以达到灌溉时水流速度快、水量覆盖均匀，减少挖填土方量、提高平整速度的目的。平整试验结果表明，水平面平整后最大高程差从18.9cm降到8.1cm，高程标准差从11.2cm降到5.5cm，平地误差小于5cm的测点累积百分比从75.693%上升到90.674%;坡面平整后，农田实际坡度与设计坡度基本一致,平整速度快，平整效果良好。

摘要:为了提高农田平整作业工作效率，分析了基于全球导航卫星系统（Global navigation satellite system，GNSS）的农田平整自动导航解决方案的可行性，改进了系统硬件设计，提出了一种基于GNSS的农田平整自动导航路径规划方法。该方法将全局路径规划和局部实时路径规划相结合，以铲车空载或满载时间最短为最优评价基准，融合K均值与密度均值，聚类农田栅格；根据设计的铲车挖高填低方法和局部搜索策略得到平地路径全局规划，在实际作业中根据拉力传感器反映的实时载荷进行局部调整和规划。通过仿真试验和农田路径规划平地对比试验分析表明,最大高度差从22.8cm降到2.7cm，平整度从12.6cm降到1.5cm，高差分布列从81%上升到97%，平整效果能满足精细灌溉需求。该方法能够较好地实现路径规划，实现拖拉机高效平地作业，其中铲车的满载和空载率较其他方法小，满载和空载率总和在20%左右，增加了有效工作时间，降低了人工劳作强度，提高了平地效率。

摘要:为了准确评价拖拉机作业性能及操作人员的技术水平，利用拖拉机CAN总线数据解析存储系统，获得John Deere 7830型拖拉机在一定作业幅宽内，以回耕法进行整地时的作业参数信息，利用ARCGIS、Matlab与Excel对数据进行可视化处理并对其进行分析。结果表明，利用高斯投影算法将GPS接收机采集到的经纬度转换成平面坐标，能够更加精确地计算出有效作业面积；拖拉机扭矩合理系数占总输出扭矩的27.01%，发动机负荷率偏低，燃油经济性差，操作手作业技术有待改进；拖拉机发动机作业实际转速为1700r/min，超过发动机满负荷标定转速（1600r/min），动力匹配性良好；通过转速、扭矩和油耗可以判断发动机怠速状态，从而计算出有效的作业时间。

摘要:为提高农业机械导航控制的准确性，在东方红-X804型拖拉机平台上设计了一种基于CAN总线的导航控制系统，该系统包括导航控制器、GPS定位系统、转向系统以及CAN通信模块。上位机节点采用嵌入式ARM处理器AT91SAM9261，以双闭环PID控制算法实现转向控制，并基于收发控制芯片SN65HVD1050D设计了CAN接口电路。功能节点分别实现转向控制、油门开度控制、制动控制、角速度测量以及机具升降控制。根据CAN2.0总线协议制定了主动节点和从动节点的数据传输通信协议。进行了CAN通信试验以及田间作业试验。结果表明，CAN总线系统能保证信号及命令传输，东方红拖拉机能按照规划路径进行行驶、转向、变速等操作。其中，转向系统的方波信号角度跟踪稳态时平均误差0.41°，跟踪时间为1.32s；拖拉机田间试验过程中，直线行驶的横向跟踪误差平均值为0.021m，地头转向的横向跟踪误差平均值为0.016m。

摘要:为满足当前农田机械深松作业质量监控的需求，以北斗卫星定位和网络信息技术为基础，提出了一种实现远程深松作业信息采集、传输和管理的技术方案。利用移动通信技术和互联网技术对深松作业信息进行可靠传送，在监控终端利用Web技术和Browser/Server网络结构，实现底层控制网络与Internet的集成，建立深松作业远程管理系统。试验表明，该系统稳定可靠，既可实时获取工况信息又能进行作业面积统计，能够满足深松作业远程监测和管理的实际需要。

摘要:应用Plackett-Burman试验设计并结合玉米全膜双垄沟穴播机工作原理分析获得的8个初始参数（放大机构比例、近等速机构传动比、成穴器开启位移、成穴器角度、曲柄转速、机器前进速度、主动杆转速、成穴器播深）进行筛选，得到作业机曲柄转速、机器前进速度以及主动杆转速对穴孔错位率、采光面机械破损率影响显著。在通过最陡爬坡试验确定显著性参数最优值区间的基础上，根据Box-Behnken试验结果分别建立了穴孔错位率、采光面机械破损率与显著性参数的二阶回归模型，探究单一因素及交互因素对不同响应值的影响效应，并结合Optimization-Numerical计算方法对直插式穴播机工作参数进行优化与田间试验验证。试验结果表明：样机作业性能在符合国家标准要求前提下，各显著性参数对其穴孔错位率的影响主次顺序为机器前进速度、曲柄转速、主动杆转速；对采光面机械破损率的影响贡献由大到小为机器前进速度、主动杆转速、曲柄转速。优化所得的样机最佳工作参数条件为：机器前进速度为0.52m/s、曲柄转速为72r/min、主动杆转速为140r/min。同时在此条件下，样机田间验证试验的穴孔错位率均值为1.23%，采光面机械破损率均值为956%，较优化前穴孔错位率（1.56%~5.87%）、采光面机械破损率（10.63%~73.37%）有明显的下降，表明在优化工作参数条件下作业机能够实现零速投种，基本无穴孔错位与撕膜、挑膜现象出现，能够有效避免对采光面地膜的机械损伤，表明建立的回归模型是可靠的。

摘要:针对现有外槽轮式排种装置存在充种不均匀现象的不足，从定量供种理论与试验研究角度，深入探讨定量供种技术。设计了一种电磁振动勺型外槽轮式定量供种装置，对勺型外槽轮、振动板和橡胶弹性板等关键部件进行了结构设计，并结合该装置的结构特点，推导了定量供种的理论模型，同时在振动频率保持不变的情况下，对该装置进行了定量供种试验，得到电磁振动振幅和排种轮转速对实际供种量的影响规律。试验结果表明，当排种轮转速在0.8~6.6r/min、6.6r/min以上，电磁振动振幅分别选择10μm、15μm时，实际供种量接近于理论模型，定量供种的相对误差小于4%，该研究成果可为精密排种器的数字化设计提供参考依据。

摘要:针对目前玉米播种机播深控制装置多采用限深轮配合仿形机构，存在仿形精度差，播深一致性和稳定性难以保证等问题，从覆土、镇压确定种子上层土壤厚度(播种深度)的测控角度出发，设计了覆土-镇压联动监控装置，进而设计了该联动监控装置的智能控制系统，实现了播种深度的自动调控，保证了玉米播种深度一致性。该系统以MSP430单片机为控制中心，以试验所得镇压强度形成的专家系统为标准，以镇压系统上的压力传感器检测结果为手段，实现传感器检测结果与专家系统检测结果实时对比，不断调整作业过程覆土装置的覆土量，确保播种深度和镇压强度的稳定性和一致性。对该装置进行了响应时间检测试验，结果表明该控制系统的响应时间为0.58s，且实际工作时响应时间要小于试验值。继而进行田间试验，结果表明，当播种作业速度为3～8km/h时，播深合格率高于90%，且在高速作业时播种合格率明显优于机械仿形装置，有效提高了播种深度的一致性。

摘要:为了提高排种器性能检测的方便性、灵活性和高精准度，设计了一种以可编程控制器（PLC）和触摸屏为核心的便携式排种器性能监控系统。通过设置排种器相关参数，实时检测排种器排种的合格率、漏播率、重播率、变异系数和断条率等排种器性能指标。试验结果表明：系统对播种量的检测精度在97.90%以上，漏播的检测精度为90.56%以上，重播的检测精度为87.71%以上。对排种盘转速、粒距、机器前进速度、合格率进行了二次回归正交试验，验证了系统对排种器性能检测的准确性。

摘要:针对勺链式马铃薯排种器普遍存在的漏种问题，提出了一种基于电容值精确测量技术的漏种检测方法，设计了电容式漏种检测传感器，以及以PLC为核心的自补种系统，实现了该系统在马铃薯种植机上的应用，并试验研究了该系统的补种性能。试验结果表明：排种速度为0.3~0.7m/s时，原始漏种率为7%~11.3%，排种株距误差率为3.3%~9.1%；经自补种系统补偿后，最终漏种率为1.1%~1.75%，补种株距误差率为7.6%~16.9%；在试验范围内，随排种速度增大，补种成功率变化不大，平均为84.6%。设计的电容式漏种检测传感器检测可靠，自补种系统补偿效果显著，补种株距精度满足马铃薯种植要求。

摘要:设计了一种基于PLC的苔麸施肥播种机。该播种机主要由排种器、开沟器和PLC控制器等关键部件组成，通过转速传感器测量播种速度，建立播种速度和伺服电动机转速之间的对应关系，通过控制伺服电动机转速实现不同播种速度下单位面积播种量一致。在播种量4、5、6kg/hm2，播种速度3、4、5km/h条件下，进行了排种器性能测试，播种量5kg/hm2条件下，得到各行排种量一致性变异系数5.02%，总排种量稳定性变系数0.89%，种子破损率0.1%，试验零水平时排种均匀性变异系数18.9%，满足标准要求；田间试验结果表明播种均匀性变异系数20.4%，满足苔麸农艺要求。

摘要:根据水稻膜下滴灌穴直播的农艺要求，分别设计了不同种植模式下适用的膜下滴灌水稻播种机，并对关键部件滚筒式穴播器和覆土装置进行分析；通过正交试验确定了影响其播种性能的因素依次为成穴鸭嘴长度、滚筒式穴播器的滚筒直径和行走速度，影响其覆土性能的因素依次为导土板螺旋升角、覆土滚筒直径和行走速度。在较优参数组合鸭嘴长度28mm、穴播滚筒半径180mm、覆土滚筒螺旋升角35°、覆土滚筒直径360mm、播种机行走速度0.65m/s时，膜下滴灌水稻播种机播种深度合格率为92.6%，穴粒合格率为94.7%，覆土合格率为91.2%，空穴率为1.8%，平均产量达10500kg/hm2，该播种机能满足膜下滴灌水稻播种的技术要求。

摘要:为了减小深松机的耕作阻力和拖拉机的动力消耗，增强深松机对不同类型土壤的适用性，设计了弹簧预紧力可调式自激振动深松机。在机具工作过程中，通过自激振动单元的振动作用，可有效减小深松机的牵引阻力；通过弹簧预紧力调节机构可改变弹簧的预紧力，以适应不同物理特性的土壤，获得理想的深松效果。田间试验表明在保证耕深的前提下，合适的弹簧预紧力可有效减小机具的耕作阻力。为了测试该深松机的减阻性能，设计了2.5、3.2、4.0km/h 3种作业速度和250、300、350mm 3种深松深度，进行了两因素三水平的全因素试验，试验结果表明：在不同作业速度与深松深度下，与非振动深松机相比，该深松机均能有效减小牵引阻力，减阻比为10.30%~22.65%；对不同作业速度和深松深度下的振动深松牵引阻力和非振动牵引阻力进行了方差分析。结果表明作业速度、耕作深度和机具类型对深公机工作阻力均有显著性影响，在不同作业速度下，由于自激振动单元的减阻作用，随着耕作深度的增加，振动深松牵引阻力增加速度小于非振动深松。

摘要:在保护性耕作条件下，为了实现大量秸秆覆盖下表层土壤的松整和除草，减少土壤扰动量，设计了一种具有砍切和滑切功能的双翼对称旋切式浅松刀。通过理论分析确定了浅松刀的刃口曲线和结构参数，利用SolidWorks和Abaqus软件进行了有限元静力分析和模态分析，设计的浅松刀结构满足强度要求，不会发生共振现象。玉米收获后进行了旋切式浅松刀与传统旋耕刀、浅松铲的田间对比试验，结果表明：在玉米秸秆全量粉碎还田条件下，旋切式浅松刀在机具通过性和碎土、除草效果上优于浅松铲，在作业后的地表平整度与秸秆覆盖情况上优于旋耕刀，其中旋切式浅松刀的碎土率为92.2%，地表平整度为0.6cm，除草率为97.3%，作业后地表秸秆覆盖率为39.5%，满足保护性耕作条件下的浅松作业要求。

摘要:设计了适用于卧式玉米秸秆粉碎还田机的动定刀支撑滑切式秸秆粉碎装置，该装置利用等滑切角式粉碎定刀和随粉碎刀辊高速旋转的粉碎动刀形成的支撑滑切作用对秸秆进行粉碎。其中等滑切角式粉碎定刀刃口曲线采用对数螺线方程，粉碎动刀设计为并联直刀和L改进型弯刀组合结构。结合玉米秸秆的特性，明确了各关键部件的参数，并运用ANSYS-Workbench软件对粉碎定刀进行了静强度校核和对粉碎刀辊进行了模态分析，得出了粉碎定刀的应力分布图和粉碎刀辊的前6阶固有频率和振型；粉碎定刀最大应力发生在刀片上端部后侧，最大应力为13841MPa，刀片材料满足要求；〖JP3〗粉碎刀辊最低阶数的固有频率为102.62Hz，高于其工作激励频率23.3~30.Hz，不会形成共振。田间试验表明，当动定刀支撑滑切式秸秆粉碎装置刀辊转速为1600r/min时，其秸秆粉碎长度合格率可达91.5%，相对无支撑切割（1800r/min）可降低作业功耗17.4%。

摘要:由于农田田面坑洼不平，拖拉机在田间工作过程中左右轮不在同一水平面上行走，导致通过拖拉机三点悬挂机构挂接的旋耕机随着拖拉机的倾斜而倾斜。旋耕机倾斜作业不仅破坏农田硬底层，还影响旋耕机的耕后平整度和耕深等旋耕性能指标，导致旋耕作业效果差、作业效率低。设计了一种旋耕机自动调平系统，由旋耕机构、调平支撑架、液压系统和自动调平控制系统组成。调平支撑架前端与拖拉机三点悬挂机构连接；旋耕机构通过销轴悬挂于调平支撑架后下方；调平油缸一端与调平支撑架侧边铰接，另一端与旋耕机构铰接，通过调平油缸的伸缩实现旋耕机构相对于调平支撑架的左右上下摆动。自动调平控制系统根据拖拉机横滚角度控制电磁换向阀驱动调平油缸伸缩调节旋耕与调平支撑架的相对角度，即旋耕机构与拖拉机的相对角度，通过直线位移传感器测量调平油缸的伸长量，利用旋耕机与调平支撑架的几何关系实现旋耕机构的自动调平闭环控制，使旋耕机始终保持期望的角度进行旋耕作业。对自动调平旋耕机和无调平功能旋耕机在有垄菜田进行了试验，利用水准仪采集试验前后田块地表平整度数据，2台姿态传感器分别采集拖拉机倾角和旋耕机倾角信息，分析了2种旋耕机作业后的平整度和耕深两旋耕性能指标，以及旋耕机自动调平控制系统的性能，结果表明：自动调平旋耕机相对于无调平功能旋耕机耕后地表横向平整度显著提高，前者耕后垄面横向最大高差为1.9cm，后者达9.8cm；自动调平旋耕机横向耕深稳定，耕深横向最大高差为1.8cm，而无调平功能旋耕机耕深横向最大高差达9.7cm。

摘要:为提高松软地面步行机构及农业机械的通过性能，以中华绒螯蟹步足的指节结构为生物原型，加工3种不同锥度的仿生锥形触土部件，并将圆柱触土部件作为对比试样。通过触土部件在干沙中的水平阻力测试，分析了速度、入土深度和锥角3种因素对触土部件土壤阻力的影响。研究发现，水平阻力随触土部件入土深度和锥角的增加而显著增大，呈2次方关系，水平阻力随锥角增大最多可提高167.57%；速度小幅线性增大时，速度的增加使水平阻力最多增大11.37%，仿生锥形试样比圆柱试样具有更高的推进效率。结合试验结果和ALBERT提出的圆柱杆土壤阻力估计式，建立了用于预测等截面触土部件与变截面触土部件土壤阻力的计算式，并将计算值与试验值进行对比分析。结果表明，二者残差低于3.62N，平均相对误差小于22.77%，具有较高的准确性。

摘要:针对农业机械耕作部件既要提高耐磨性又要保证强度的问题，提出了一种通过构建仿生表面结构和控制工艺来设计结构/材料二元耦合仿生表面结构的方法。采用球墨铸铁制备具有仿生表面结构的耕作部件使仿生表面由高硬度白口铁构成，从而兼顾部件的耐磨性和机械性能。试验结果表明，在铸造过程中，单纯通过仿生表面结构或局部设置小型冷铁的方法，部件仿生表面结构局部均未能形成白口铁组织，而上述两种方法的结合运用，可实现仿生表面结构的白口化。分析表明，仿生表面结构可限制熔体流动，设置冷铁可提高局部过冷度，两者结合可实现耦合仿生设计。显微硬度和划痕试验表明，耦合仿生表面结构具有较高的局部硬度，相比于芯部基体，其显微硬度值平均提高了35.71%，而形成相同宽度的划痕时，其所需载荷是芯部基体的1.16倍。水润湿性试验表明，耦合仿生表面结构与芯部基体水润湿性也存在一定的差异，相比于芯部基体，其接触角增大了14.91%。此方法适用于生成具有耐磨性能且高强度的耕作部件，在保证部件机械性能的同时，可提高耐磨性和降低土壤粘附。

摘要:在分析现代工厂化育苗技术的基础上，提出并设计了智能化设施育苗机。整机采用PLC技术、传感器技术、异步电动机变频调速等控制技术，能够实现精量播种作业。以白菜种子为试验对象，选取吸孔直径、真空度、种箱移动速度作为试验因素，进行吸种性能的正交试验，经试验得出最优因素参数组合为真空度7kPa、吸孔直径0.8mm、种箱移动速度0.03m/s，最优因素参数组合下单粒率93.82%、空穴率3.71%、重播率2.47%；在吸种性能最优因素参数组合下，对不同的播种效率做进一步播种性能试验，当播种效率为400 盘/h，单粒率达到92.63%，可以满足蔬菜精量播种农艺要求。

摘要:起膜作业是残膜回收的重要环节，针对现有残膜回收机起膜装置存在可靠性低、起膜率低的问题，设计了一种滑刀式起膜装置。通过对起膜铲起膜机理进行分析，确定了导曲面参数方程和主要结构参数。以起膜铲间距、机具作业速度、入土角为试验因素，以起膜率为响应值，利用DesignExpert 8.0.2软件进行回归分析和响应面分析，得出各因素对起膜率的影响由大到小为：入土角、起膜铲间距、机具作业速度；建立了起膜率与入土角、起膜铲间距和机具作业速度的三元二次回归模型。采用非线性优化计算方法，对起膜铲的结构参数和工作参数进行优化计算。结果表明：当起膜铲间距为220mm，作业速度为1.0m/s，入土角为30°时，起膜率理论最大值为93.8%，验证试验表明该参数下的起膜率为91.3%，理论值与试验值误差为2.5%，验证了回归模型的正确性。

摘要:为提高钵苗移栽机自动化程度和工作效率，设计了一种可实现8爪整体间隔取苗、分散间隔投苗、可用于穴盘到穴盘或花盆间的高效全自动钵苗移栽设备。阐述了移栽机的结构原理与工作过程，基于整体间隔取苗、分散间隔投苗原理，对移栽机整体结构及取苗爪分散部件进行设计，并合理规划移栽策略；综合考虑移栽动平台运动规律及同步带变形对动平台定位精度的影响，在ADAMS中建立移栽动平台刚柔耦合仿真模型，分别选取动平台水平运动等加速等减速、三次多项式和五次多项式运动规律进行仿真分析，结果表明3种运动规律定位精度均大于99.7%，其中五次多项式运动规律下定位精度最高。在不同移栽频率下对移栽动平台的定位精度及整机作业性能进行了试验，试验结果表明：移栽动平台在行程内的运动误差在0.15~1.22mm，在120株/min移栽频率下移栽合格率可达90.23%，且随着移栽频率降低，移栽合格率逐渐提高，整个移栽作业运动协调可靠，定位精度高，可实现整体间隔取苗、分散间隔投苗的高效作业要求。

摘要:为了研究不同流量工况对导叶式混流泵内部非定常流动特性的影响，基于ANSYS CFX软件并采用标准k-ε两方程模型对混流泵的外特性进行了数值预测，分析了流量工况对混流泵内压力分布、流线分布和湍动能的影响，探讨了不同流量工况下不同监测点的压力脉动时域和频域响应。研究结果表明，数值计算的外特性结果与试验测量结果趋势基本一致，最优工况点数值预测与试验测量的扬程和效率误差分别为3.29%和0.27%，数值计算的准确度较高。小流量工况下，叶片工作面与背面之间存在着较大的压力梯度，形成的轮缘泄漏流对主流产生较大干扰，同时受到动静干涉的影响，在叶轮出口和导叶流道内造成较大的能量损失和湍动能耗散；随着流量增加，轮缘泄漏流逐渐减少，动静干涉效应相对减弱，流场流动趋于平稳。不同流量工况下，各监测点压力脉动呈明显的周期性变化，一个旋转周期内压力脉动曲线有4个波峰和4个波谷，叶片通过频率始终占主导作用；流量对叶轮进口处和导叶中间处的压力脉动影响最明显，小流量工况下压力脉动系数的幅值变化最大；随着流量的增大，压力脉动频域幅值随之减小。本研究可为扩大混流泵的运行范围以及混流泵叶轮和导叶的优化设计提供参考依据。

摘要:为了实现一次施肥满足作物不同生育期的养分需求并提高肥料利用效率，设计了一种施肥量可调式分层施肥器，并利用离散元法对肥料颗粒的运动规律以及影响施肥配比的主要因素进行仿真研究。仿真结果表明：增大分层施肥器的安装角α，可减小肥料颗粒流经施肥口的初速度，有利于肥料颗粒排出施肥口；增大施肥片工作长度L可增加与之发生碰撞的肥料颗粒数量，进而获得较多施肥量。为验证仿真分析结果并获取合理的分层施肥器工作参数，以4种肥料（大颗粒尿素、小颗粒尿素、硫酸钾复合肥、磷酸二铵复合肥）为研究对象进行台架试验，试验结果表明：4种肥料的施肥配比受安装角α、施肥片工作长度L影响的变化趋势与仿真分析结果一致，并确定4种肥料达到合适配比时分层施肥器的工作参数α为36°，L为13~16mm。田间试验结果表明：所设计的分层施肥器能够达到目标施肥配比，且在不同作业速度下各层施肥量变异系数在10%以内，工作性能稳定。

摘要:针对玉米追施肥机械田间作业通过性及施肥量精确控制问题，设计了一种三轮高架作业车变量施肥系统，该系统由机械排肥系统、液压传动系统和电控调速系统3部分组成。电控调速系统采用闭环控制，以STM32F103R8T6微处理器为控制核心，结合设置的施肥参数和检测到的速度信号，采用增量式PID算法控制施压系统中的电液比例流量阀来调节排肥轴的转速，实现对施肥量的控制，并显示施肥参数、作业车前进速度和排肥轴转速。室内试验表明，排肥槽工作长度为30mm，排肥量平均变异系数最小，确定了该工作长度下排肥量和排肥轴转速的拟合方程；整定PID控制参数，确定了Kp为1.2，Ki为0.02，Kd为0.4。田间试验表明，施肥量平均偏差为0.84%，平均变异系数为1.852%，实现了对玉米机械化精确追肥。

摘要:在线混药喷施技术具有喷施效率高、用药精准、环境污染小等特点。针对在线混药系统混药比范围小和农药小流量检测难等问题，设计了一种在线实时混药喷雾系统，作业过程中直接将混药注入喷雾泵的入口端实现混药的在线喷雾。设计了一种螺旋蜂孔板式混药器，蜂孔板有左旋和右旋两种，且交替安装。设计了一种碟形混药箱，由混药器流出的水药混合液在混药箱中进一步混合。系统使用精量柱塞泵供药，将药液直接注入喷雾系统；采用基于STM32嵌入式控制器实时检测到的水箱和混药箱的液位信息，通过电磁开关阀控制水的流量；水和药在螺旋蜂孔板式混药器中混合，切向流入碟形混药箱，最终由喷雾泵抽取进行喷施。为实现精准控制，对水箱出口的流量计和底部的压力计进行标定，得到水箱水位和压力计输出电压的关系模型及压力传感器输出电压和流量计之间的变化关系，并对水流量的控制精度进行了试验；对精量柱塞泵的转速与控制信号的脉冲频率以及转速和流量进行了标定，得到了转速与控制信号脉冲频率的变化关系，并对精量柱塞泵的供药精度进行了试验。在精量柱塞泵的工作流量范围内，采用同时对水和药分别进行测量的方法对混药比进行了试验，得到了混药比误差变化曲线。采用毒死蜱作为试验药液，对在线混药系统进行了混药试验，采用岛津液相色谱仪对采样点进行了浓度检测，得到各采样点实际浓度值，并与人工充分混药效果进行了对比。试验表明：混药比为150∶1～1000∶1时，混药比误差最大为6.75%；水流量平均误差为1.35%，最大误差为7.15%；农药流量平均误差为2%，最大误差为3%；在毒死蜱混药试验中，药水混合液浓度平均误差为11.7%。

摘要:针对大豆作物生长中后期施药难、施药效果差的问题，设计了一种轮距1600～1750mm可调、地隙800mm、轴距2000mm、喷幅8000mm、具有风幕辅助喷雾系统的轻便型高地隙喷杆喷雾机，并进行了田间施药试验。试验结果表明：在作业速度4km/h时，通过提高喷雾压力可使大豆冠层叶片正面的雾滴覆盖率在上层提高19.0个百分点，中层提高17.0个百分点，下层增加不到5个百分点；叶片背面的雾滴覆盖率在上层提高5.5个百分点，中层提高2.3个百分点，下层增加不足1.0个百分点。通过更换喷嘴而提高雾滴的喷施量可以使大豆冠层叶片正面的雾滴覆盖率在上层提高210个百分点、中层提高26.0个百分点，下层提高10.0个百分点；叶片背面的雾滴覆盖率在上层提高5.0个百分点，中层提高1.0个百分点，下层无显著影响。当风幕出口风速为11.5m/s时，风幕系统能够使大豆冠层中部叶片正面雾滴覆盖率提高26.8个百分点，下部提高22.0个百分点，对大豆冠层上部叶片背面雾滴覆盖率提高23.1个百分点，中部提高18.1个百分点，下部提高8.4个百分点；风幕式施药技术能够有效提高雾滴在大豆冠层中的穿透性和分布均匀性，增加雾滴在植株各冠层叶片背面的附着率,但雾滴的地面流失率相对不使用风幕有所增加。

摘要:为提高较小树龄或稀疏果园的雾滴沉积量和省药率，将风送施药技术与物联网技术相结合，设计了履带自走式果园自动对靶风送喷雾机。该机主要由机架、操控系统、动力部分、行走系统、传动系统和风送系统等组成，其中控制部分由超声波传感器感知层、单片机数据处理层、Wi-Fi无线传输层及手机上位机控制层组成。手机能实时显示施药状态参数并向微处理器发送操控指令。对样机进行了性能试验，试验结果表明：有风送时雾滴沉积量相对无风送时提高了34.57%，变异系数降低了13.39个百分点；自动对靶风送喷雾比普通喷雾综合省药率大于30%；风机气流提高了雾滴的靶标附着率和沉积均匀性；超声波传感器及在线处理喷药状态参数的控制系统实现了对有效靶标的间歇性喷药，节省了农药使用量，降低了农药残留量。该机尺寸小、行动灵活、通过性强，满足矮化果园植保机械作业要求。

摘要:为进一步提升自行研制的小区小麦种子收获机工作性能，降低和改进一代样机采用梳脱割台所造成的籽粒飞溅损失大，脱粒装置喂料口及其罩壳内部易滞种、堵塞等问题，对4GX-100型小区小麦种子收获机进行改进设计。结合样机传动系统方案，对其双层收获割台、伸缩拨指式锥型脱粒装置进行设计，确定锥型滚筒结构参数（喂入段、脱粒段长度，大、小段面尺寸），对脱粒元件结构参数、数量及周向分布进行计算，获得锥型滚筒转速在406~610r/min之间，伸缩拨指长度为172.5mm，其偏心距为40mm。为降低样机收获作业时的滞种率，利用离散元软件EDEM建立脱粒物料颗粒模型（小麦籽粒、短茎秆），对锥型脱粒装置内脱粒物料的运动迁移过程进行模拟仿真与特征解析，分析研究脱粒物料中小麦籽粒的平均速度、位移随脱输时间的变化规律。改进样机田间作业性能试验表明，当样机喂入量达到0.52kg/s时，整机总损失率为1.18%，种子破碎率为0.13%，含杂率为0.64%，滞种率为0.02%，生产率可达0.18hm2/h，仅需短暂空转便可快速清机；整机运行平稳，脱粒装置喂料口及罩壳内部无堵塞现象，伸缩拨指式锥型脱粒装置能够有效抓取、脱输喂入物料，具有较强的适应性，作业机各项性能指标符合设计要求与技术标准的规定。

摘要:设计了一种基于物联网Android手机的联合收获机主要部件工况信息监测系统。主要通过C8051F020微处理器外接多霍尔传感器，实现对联合收获机主要工作部件如脱粒滚筒转速、输送器转速等关键信息获取，通过物联网平台由Android智能手机实现对数据的实时接收。通过在单片机中采用基于目标信号瞬时变化趋势的故障诊断方法，将故障状况监测信息进行传输，从而实现对联合收获机关键信息以及故障状况实时监测。模拟试验表明，该系统在下位机采集系统、服务器端以及客户端表现稳定，数据丢失率小于5%，信息获取延迟时间小于2s，报警及时、正确,满足联合收获机户外工作远程信息采集与故障监测要求。

摘要:针对玉米收获时秸秆回收困难、利用率低的问题，设计了一种穗茎兼收型玉米收获机，对茎秆切碎和输送装置进行了详细设计。通过比较，采用转子铣刀切割器作为茎秆切断装置，运用ANSYS/LS-DYNA对转子铣刀刀片厚度、转速、刃角进行了三因素三水平的正交试验， 试验表明铣刀转速为1400r/min、刀片厚度为7mm、刃角为20°时功耗最小；设计了具有不同齿形和转速的单层多辊式输送器，并通过理论分析建立了4输送辊线速度之间的关系；对茎秆切碎装置进行了设计，确定动定刀位置和理论切碎长度。最后对样机进行了田间试验，结果表明：实际茎秆切碎长度与理论切碎长度无显著差异（P≤0.05），样机各项指标满足设计和行业相关标准要求。

摘要:以切割夹持装置为研究对象，采用Recurdyn软件构建玉米植株和切割夹持装置的刚柔混合系统，仿真分析了割刀与夹持点水平距离（-70、-35、0、35、70mm）和果穗生长方向（机器前进方向、机器前进反向、垂直前进方向）对植株结穗点位移的影响。仿真结果表明：割刀与夹持点水平距离为-70mm和-35mm时，植株无夹持切割，会向果穗生长方向倾斜，容易造成损失；割刀与夹持点水平距离为0、35、70mm时，植株夹持切割，结穗点位移变化规律相同，距离越大，对秸秆切碎均匀性越不利。试制穗茎兼收玉米割台，在机器作业速度为1.2m/s、夹持输送链线速度为1.39m/s时，进行了割刀与夹持点水平距离分别为-70mm和35mm时的田间对比试验。田间试验结果为：割刀与夹持点水平距离为-70mm时，植株收获总损失率为36.2%，水平距离为35mm时，植株收获总损失率仅为3.3%，表明先夹持再切割可以大大减小植株收获损失率，验证了仿真分析的合理性及可靠性。

摘要:拉茎辊与摘穗板组合式摘穗机构收获时效率高、损失小，但是容易引起茎秆折断导致收获含杂率升高，针对此问题，分析了含杂产生的原因，对拉茎刀辊式结构进行了改进，在刀辊之间添加一个L型凸棱辅助下拉茎秆，保证工作过程中对茎秆的连续竖直下拉。通过理论分析计算和计算机模拟的方法，确定了改进后结构的基本参数并进行了试制加工。选取3种不同型式的摘穗机构（4刀片式拉茎辊和固定式摘穗板、4刀片式拉茎辊和间隙可调式摘穗板及新型低断茎拉茎刀辊和间隙可调式摘穗板）为试验因素进行了台架试验。试验结果表明，不同型式的摘穗机构对收获含杂率的影响不显著，但是不同型式拉茎刀辊对收获含杂率影响显著；结合间隙可调式摘穗板和低断茎拉茎刀辊，收获含杂率相比传统机构能够降低1.85个百分点；其中间隙可调式摘穗板和低断茎拉茎刀辊对含杂率降低的贡献分别为67.0%和33.0%；采用低断茎拉茎刀辊和间隙可调式摘穗板摘穗机构收获含杂率最小，仅为1.45%，满足国标规定要求。

摘要:针对机播油菜提出了一种对行作业、基于横向正压气流的割台落粒在线收集方法及装置，并通过理论计算、虚拟仿真和台架试验对收集过程进行了分析和优化。首先通过理论分析，确定下落高度和气流速度2个因素为主要考察对象；然后利用Fluent-EDEM气固耦合仿真方法分析了无秸秆条件下2个因素对收集过程的影响规律并对装置结构提出了改进措施；最后利用有秸秆条件下的台架试验验证了改进措施的有效性。试验结果表明：籽粒收集率随下落高度的降低而升高，随气流速度的升高先增大后减小，且二者间交互作用影响显著；试验获得最佳参数组合为A3B3C3，即辅助网板安装于4号收集槽、籽粒下落高度为200mm、变频器设置为50Hz；增设辅助收集网板和对收集槽进行网格化处理对收集效果的提升作用明显，相同试验条件下的最佳收集率由48.02%增至70.34%，但网板安装位置及其与其他因素间的交互作用影响均不显著。

摘要:针对丘陵山区三七收获时费工费时、无机械化等现状，设计了一种以柴油机为动力的自走式三七收获机。该机主要由挖掘铲、刮土机构、升运器、拍土机构、收集箱等组成，利用解析作图法对挖掘铲进行分析，确定了三七和土壤混合物顺利通过挖掘铲的铲刃夹角为96°；对升运器运动学分析得出升运器的倾角为25°时三七与土混合物的破碎率最高；以升运速度、振动分离筛振动频率、碎土轴的转速为试验因素，以伤根率、收净率为评价指标进行二次旋转正交组合试验。试验结果表明：试验因素对评价指标影响由大到小依次为振动分离筛振动频率、升运速度、碎土轴转速，当升运速度为0.78m/s，振动分离筛振动频率为10Hz，碎土轴转速为2.5r/s时，伤根率、收净率分别为1.6%、96.32%。以影响因素的最优参数组合进行验证：试验得伤根率、收净率分别为1.6%、96.8%，与计算结果一致，且符合农艺要求的收获指标。该研究为产品级的三七药材收获机的设计提供了技术参考。

摘要:为满足自走式番茄收获机果秧分离装置国产化适应性的需要，采用响应曲面分析法对果秧分离装置性能进行优化研究。以激振器主轴转速、激振器偏心块质量、滚筒自转转速和番茄果秧的喂入量为影响因子，以果实分离率、破损率、含杂率为响应指标，利用Matlab软件进行响应面分析，建立了多元数学回归模型，运用决定系数R2、P值、残差的方差S2等分析了预测模型的可信性；并基于响应曲面分析了试验因素对试验指标的影响，探究了因素间的影响规律及最佳水平组合，并结合非线性优化计算方法，对果实分离率、破损率、含杂率进行了优化计算。结果表明：最优参数组合为：激振器主轴转速342.86r/min、激振器偏心块质量40kg、滚筒自转转速22r/min和番茄果秧喂入量19kg/s时，对应的果实分离率、破损率和含杂率分别为98.33%、3.37%和4.17%。经试验验证，响应面法所得到的果秧分离参数是可行的。

摘要:为研究槽轮式补饲机颗粒饲料的排料特性，采用Hertz-Mindlin 无滑动接触模型，分析颗粒的碰撞接触力和阻尼力，建立颗粒饲料的平动运动和滚动运动方程，并采用离散元方法，数值模拟槽轮转动时颗粒群的速度分布、运动规律及单个颗粒与槽轮中心轴的距离，定性描述槽轮转速对颗粒速度分布、带动层厚度、槽轮充满系数的影响。采用临沂永澳700和永澳997颗粒饲料对四槽轮式补饲机的排料特性进行试验，得到槽轮充满系数随着槽轮转速的增加而减小，并且槽轮转速对充满系数有显著影响。同时，进行四槽轮补饲机的定比例和定量投料试验，经检测，投料计量误差最大值为1.13%，最小值为0.56%，平均计量误差为0.83%，颗粒饲料的掺混质量良好。

摘要:针对方草捆收集车作业时草捆在喂入过程中发生歪斜严重影响其稳定性的问题，应用ARIZ算法对技术系统进行了优化设计，并完成了试验验证。根据分析造成草捆歪斜的主要原因，确定问题发生的技术系统，建立系统组件功能模型，并针对技术系统存在的问题，应用矛盾分析、物-场分析等方法进行了系统性分析，通过应用创新原理、分离原理、知识库查询及标准解等工具形成了一系列创新设计方案，通过使用Pro/Innovator软件对新产生的方案进行了综合评价，并从中得到最优方案。对改进后的方草捆收集车进行了试验，结果表明：改进后的草捆收集车收集效率高，稳定性好。

摘要:设计开发了基于ZigBee无线传感网络技术的棉田滴灌监测与控制系统。该系统通过无线传感网络实时采集土壤环境信息，使用自适应加权融合算法对各节点土壤湿度数据进行融合，根据融合数据发送电磁阀控制命令，完成实时监测自动灌溉；结合棉花不同生育期对需肥量和施肥浓度的要求，根据灌溉水量设置注肥比例，系统通过无线传感网络实时采集液态肥流量，实时监控施肥量，并根据施肥量发送施肥电磁阀控制命令，完成水肥一体化灌溉。工作过程中，系统可以将传感器采集的数据通过ZigBee无线网络协调器传输给上位机并实时显示和存储。通过试验验证，该系统可以按照设计要求实现灌溉和施肥的自动控制与检测。

摘要:针对传统设施农业水肥利用效率低、信息采集量少、数据挖掘利用弱等问题，设计了基于两线解码技术和云计算的设施农业水肥一体化智能云灌溉系统，包括智能云灌溉控制系统、全自动水肥一体机和高效节水灌溉系统3部分。该系统通过两线解码技术，利用各种传感器实时采集各单个设施农业作物生长环境的参数信息，并将各类采集数据及时传输和存储于数据管理云平台，根据设施农业种植区采取的环境信息和作物的需水需肥规律，利用云集群的计算和分析能力，科学确定设施农业中不同环境条件下作物生长的水肥需求和灌溉施肥制度，实现水肥一体化的智能控制。通过2个设施农业种植基地的应用实例表明，相比传统灌溉方式，水分和肥料的利用率分别提高了25%~40%和15%~35%，并且大幅度减少了劳动时间和劳动力。

摘要:A water and fertilizer integrated system for organic cultivation was designed. The system integrated functions of preparing and compounding organic liquid as well as automatical irrigation. Through different subroutines of the system, the aerobic fermentation of organic materials, liquid filtration, compounding and dilution of stock solution, and decision and execution of irrigation strategy can be conducted. Thus, the integration of preparation and management of nutrient solution in organic cultivation, as well as high efficiency and fine management in water and fertilizer could be achieved. In order to verify the reliability and applicability of the system, coconut chaff was selected as organic matrix and nonsoil and organic cultivation experiment of cucumber was carried out in the solar greenhouse. The results showed that the system was operated stably in preparation of organic liquid and management of water and fertilizer was good in cucumber cultivation. The mechanization and automation of organic fertilizer and water management was implemented. The yield of cucumber was up to 48165kg/hm2, the content of total soluble sugar, vitamin C and titratable acidity were 2.7%, 99.2mg/kg and 008%, respectively. The development and application of this system would break through the bottleneck that existed in water and fertilizer management in organic cultivation, and it had important realistic significances.

摘要:设计了一种新型复合式吸肥装置，并对其吸肥性能进行检测，与传统单文丘里管进行对比以验证其可行性。试验结果表明：在吸肥初始阶段，复合式吸肥装置喉部真空负压随进出口压力差的增大而降低，吸肥流量增大。吸肥流量随真空负压的绝对值增大呈线性增大趋势；当进出口压力差达到0.28MPa左右时，真空负压降到最低值而不再发生变化，与此同时吸肥流量达到最大值；与单文丘里管相比，复合式吸肥装置由于使用过程中压力损失及水头损失，其单管吸肥流量较单文丘里管吸肥流量略有减小，但由于吸肥管数的增加，吸肥量可成倍增加。因此，在复合式吸肥装置进口处调节进口压力变化，在0.02～0.28MPa的正确进出口压力差工作区间下控制复合式吸肥装置，可达到精确施肥的目的。

摘要:分析了含水率对离子选择电极（ISE）湿土硝态氮直测的影响，建立了一种融合土壤含水率的ISE湿土直测方〖JP2〗法。结果表明：未修正含水率影响的ISE湿土直测结果与光学检测方法结果间的绝对偏差范围为3.79~44.81mg/L，〖JP〗均方根误差大于17.00mg/L，无法满足应用需求；湿土质量含水率、浸提液添加量及干土折算量间存在线性函数关系，融合湿土质量含水率的ISE湿土硝态氮直测结果与光学检测方法结果之间具有较好的一致性，与光学检测结果回归方程的调整决定系数为0.97，绝对偏差范围为0.17~17.95mg/L，均方根误差小于7.05mg/L，检测精度和稳定性与实验室ISE干土测定性能相近，比未修正含水率影响前有明显提高。

摘要:探索应用太赫兹时域光谱用于农田土壤重金属含量检测的机理和可行性，尝试发展一种新的检测方法和手段。研究了样品制备测量方法，确定了最佳的制备参数为：聚乙烯样品盒尺寸为35mm×3.5mm×35mm，中间空隙1.5mm；压片法样品质量220mg，2.5t压力；分别制作一定浓度梯度（30~900mg/kg）的含铅土壤样品30组，使用Z-2型太赫兹时域光谱仪采集相应的土壤样品太赫兹透射光谱数据，对光谱数据进行预处理，包括平滑处理、多元散射校正、基线校正，采用全谱-偏最小二乘法、区间-偏最小二乘法和遗传算法-偏最小二乘法建立土壤样品中重金属元素铅含量的定标模型并对预测集样本进行预测。实验结果表明，采用样品盒法制作土壤样品并且基于遗传算法进行特征波段选择、结合偏最小二乘法的建模效果最佳，含重金属铅的土壤样本模型的标定集和预测集的相关系数分别为0.86和0.81，标定均方根误差和预测均方根误差分别为23.55mg/kg和39.52mg/kg。本研究通过分析土壤样品的太赫兹透射光谱吸收系数与重金属元素铅含量的相关关系，建立了较好的预测模型。

摘要:为改善淀粉膜的性能，提高玉米秸秆的利用价值，研究了超微粉碎时间对玉米秸秆微观结构的影响，并选取超微粉碎1h的玉米秸秆与玉米淀粉共混制备秸秆-淀粉共混膜，研究了超微粉碎秸秆的添加量对淀粉基膜蠕变特性的影响，并进行了模型拟合。超微粉碎试验结果表明，超微粉碎1h的玉米秸秆维管束结构破坏较为完全，与对照样相比，平均粒径从85.33μm变为9.46μm,结晶度从39.46%变为19.29%。延长超微粉碎时间，秸秆粉体间团聚现象逐渐加剧，最终形成大颗粒团聚体。秸秆-淀粉共混膜蠕变特性测试结果表明，超微粉碎玉米秸秆的添加能显著改善共混膜的粘弹特性和蠕变特性。当添加量不大于15%时，超微粉碎秸秆-淀粉膜的蠕变形变、蠕变柔量和不可恢复形变都会随着添加量的增加而减小。当秸秆添加量达到淀粉用量的20%时，淀粉膜的蠕变特性有减弱的趋势。模型拟合结果表明，Burgers模型能很好地拟合秸秆-淀粉膜的蠕变-恢复测试结果，决定系数均达到0.98以上。

摘要:为研究旋转床反应器在不同载气条件下的秸秆生物质热解影响，在无载气、以尾气作为载气、以N2作为载气的情况下，进行了秸秆生物质在旋转床反应器中的热解反应。分别收集了生物炭、生物油以及合成气，进行了产量测算；对生物炭进行了热值与元素分析，对生物油进行了热值、含水率和元素分析；分析了合成〖JP2〗气有机物组成与含量。结果表明：通尾气能够减少生物炭产率，增加生物油产率，并且生物炭的热值、含碳量较高，分别为22.99MJ/kg、51.24%；生物油的含水率降低30.45%、有机物质量分数升高11.11%，但是生物油的热值下降，合成气中轻质有机物质量分数最高，为67.04%；尾气能够更加快速带走热解气或者参与热解的二次反应，生物质反应最充分，能够增加H的活性，减少水含量，但是无法去除氧元素，氧元素保留在生物油中；通N2能够减少生物炭产率，增加生物油产率，并且生物炭的热值较高，为22.28MJ/kg，含碳量较高，为55.86%，生物油的含水率和有机物含量变化不大，但是生物油的热值升高到12.25MJ/kg；合成气中轻质有机物质量分数最小，为64.07%；通N2能够减少热解二次反应的发生，热解气能够快速离开反应器。

摘要:为研究热化学处理方法对生物质干发酵制备沼气的影响，采用鼓泡流化床热解反应器在150℃、170℃、190℃和210℃下对玉米秸秆进行了热化学预处理，并与未处理的玉米秸秆原料分别进行了35℃中温发酵42d的实验研究。结果表明，一定温度范围的热化学预处理能够改变木质纤维的束状结构，能使半纤维素的质量分数有效降低5.98%～22.25%，木质素的质量分数降低1.75%～20.99%，从而加快启动，提高甲烷产量。其中190℃处理组30d内的累积甲烷产量比未处理组提高了16.30%，启动时间提前了2.10d。结果表明热化学预处理能有效提高玉米秸秆干发酵甲烷产量，加快干发酵的启动速率，提高干发酵效率。

摘要:基于不封闭状态下的秸秆辊压成型原理及理论，提出了多级辊压秸秆冷成型技术方案。进行了秸秆多级辊压成型关键性能参数和技术可行性试验研究，以不同含水率9%~23%、粒度0~12mm的玉米秸秆为对象，研究在不封闭状态下秸秆物料的压缩成型特性，发现压缩过程存在屈服现象，压缩过程可划分为松散、压紧、屈服和成型4个阶段，在一定粒度下，秸秆物料的压缩屈服极限随着含水率的增加而减小；测试含水率9%的秸秆在不同压缩阶段的秸秆成型块厚度且计算各级压缩比，验证了不封闭状态下的秸秆辊压成型原理可行且为秸秆多级辊压成型装置提供设计依据。最后，依据秸秆多级辊压秸秆成型原理及秸秆物料压缩过程，设计多级辊压秸秆成型装置，以满足生物质秸秆成型的产地高效工业化生产技术要求。

摘要:开发了一种手持式生鲜肉品质无损检测装置，并对装置进行了功能测试。硬件主要包括多光谱光源阵列（中心波长为470、515、545、 575、610、760、810、910nm）及探头模块、恒流源驱动模块、多光谱数据采集与处理模块、无线传输模块以及显示终端模块等。设计了基于Android的生鲜肉检测APP应用软件，实现了对装置的无线控制功能。整个装置体积为175mm×115mm×25mm，质量约为0.45kg。利用43个猪肉样品进行试验验证，按照37∶1比例将样品分为校正集与预测集，分别利用多元线性回归、偏最小二乘方法以及多元线性结合逐步回归建模方法对数据进行处理并比较结果，结果表明利用多元线性结合逐步回归算法建立的模型结果较好，其中颜色中L*、a*、b*的预测集相关系数分别为0.9471、0.8504、0.8563，挥发性盐基氮(TVB-N)含量预测集相关系数为0.8027。最后利用不同时间段的12块肉样进行验证模型，其中每组颜色指标中L*、a*、b*的真实值与预测值的预测相关系数均大于0.83，预测集标准偏差均小于等于162，挥发性盐基氮含量的真实值与预测值的预测相关系数均为0.80左右，预测偏差及标准偏差均小于等于4.04。从2组的验证结果来看，利用该设备对生鲜肉品质参数进行检测是可行的，模型具有一定的稳定性，且该设备具有轻便、体积小、质量轻、价格低廉等特点，能够为未来生鲜肉品质的便携式无损检测仪器的进一步研发提供参考。

摘要:含水率、颜色和pH值是牛肉的重要品质指标，近年来可见/近红外光谱因其成本低、快速无损等特点被广泛应用于肉品检测中。针对现有探头采集样品面积过小、代表性差等问题，利用高效的环形光源对双通道可见/近红外光谱系统进行改进，建立了一种高效、稳定的双通道可见近红外光谱系统。首先，基于多次采集生鲜牛肉样品获得400~2450nm波段的有效光谱数据，对改进前反射探头和环形探头的性能进行了对比分析，发现环形探头的稳定性更有优势，在整个波段的变异系数均小于10%。然后利用改进后探头组成的系统采集了61块生鲜牛肉样品的可见/近红外光谱数据。采用了无处理、SG平滑、哈尔变换、一阶导数、二阶导数、标准正态变换、多元散射校正、去趋势化以及各方法组合等方法对光谱数据进行预处理。利用第1波段数据建立颜色参数L*、 a* 、b*的偏最小二乘模型，分别利用第1波段数据、第2波段数据和双波段数据（双波段简单拼接）建立含水率和pH值的PLSR模型并进行了对比。结果发现：第1波段的数据无需经过预处理，即可对颜色参数L*、 a* 、b*取得较好的预测结果，其PLSR模型验证集相关系数和标准误差分别为0.9603、0.9616、0.9367和1.3332、1.1844、0.6553；对于含水率和pH值，无论光谱数据是否经过预处理，第1波段数据的建模效果要好于第2波段数据，但是经过预处理的双波段数据（400~2450nm波段）能够取得更好的预测结果，其PLSR模型验证集相关系数和标准误差分别为0.9541、0.8716和0.5475、0.1272。结果证明，基于高效环形探头的双通道可见近红外光谱系统建立的牛肉多品质参数预测模型，可实现准确、无损、快速检测，获得比较稳定的检测结果。

摘要:小麦粗蛋白含量是其品质评价的重要指标，为探讨基于选择的短波近红外光谱变量定量判别小麦籽粒粗蛋白的可能性，采集了52份小麦籽粒样本，用湿化学方法分析其粗蛋白含量，获取其900~1700nm波段的光谱，进而利用该光谱进行预处理方法的优化研究及小麦籽粒蛋白敏感变量的优选研究，以偏最小二乘的方法建立了基于短波近红外光谱的小麦籽粒蛋白定量模型。结果表明：多元散射校正和小波变换结合是短波近红外光谱定量判别小麦籽粒粗蛋白含量较优的预处理方法；利用200次竞争性自适应重加权变量优选的统计结果，优选出1028、1158、1199、1367、1407、1445、1478、1494、1550、1584、1661、1686nm 12个变量为小麦籽粒蛋白敏感变量，占全谱的2%，该方法可稳定、高效地优选光谱变量，降低水分对模型的影响；结合预处理优化及变量优选建立偏最小二乘模型，模型预测决定系数和预测均方差分别为0.961和0.369。可见优选的短波近红外光谱变量可用于定量判别小麦籽粒粗蛋白含量。

摘要:以20个可靠来源的肉骨粉样品（猪源、禽源、反刍源）为研究对象，采用标准方法制备骨颗粒试样，并采用光学显微镜图像系统获取其显微图像。通过系列图像处理提取骨颗粒表面代表性腔隙的显微组织特性数据，计算所得腔隙的面积、周长、长短轴长度及比率。研究发现，猪、鸡、牛、羊肉骨粉骨颗粒腔隙的面积、周长和长短轴长度数据均为正态分布，且不同种属之间均有显著性差异。PLS-DA结果显示，基于骨颗粒腔隙的面积、周长特性数据可以鉴别哺乳动物源与鸡源肉骨粉，而基于长短轴长度数据的不同种属肉骨粉识别率均较低。独立验证集结果表明：基于面积、周长及其组合特性数据可以有效进行鸡源和哺乳动物源肉骨粉的鉴别分析，模型的判别正确率均达0.93。其中基于面积和周长组合特性数据的鉴别分析结果优于基于单一特性数据的结果。而基于骨颗粒显微图像处理，很难进一步对不同哺乳动物（反刍动物和猪）源性肉骨粉进行鉴别分析。

摘要:分别针对中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）2个日粮纤维水平评价指标，开展适用于不同饲料原料的NDF和ADF近红外综合预测方法研究。收集包括玉米干酒糟及其可溶物、大豆皮、小麦麸、苜蓿草颗粒、喷浆玉米皮和甜菜粕共6种饲料原料，共计327个样品。按照Van Soest滤袋法测定每个样品的NDF和ADF，获取参考值，并进行统计学分析。利用傅里叶变换近红外光谱仪采集样品的近红外漫反射光谱。选择偏最小二乘法，结合导数处理、多元散射校正和变量标准化等不同的光谱预处理方法，构建定标模型。结果表明：6种饲料原料的NDF和ADF分布范围分别在21.20%~65.28%和6.40%~48.31%，洗涤纤维含量覆盖范围广。NDF近红外快速预测模型：最优预处理方法为二阶导数，模型验证集决定系数为0.963，预测标准误差为1.82，相对分析误差为5.2。ADF近红外快速预测模型：最优预处理方法为一阶导数结合变量标准化，验证集决定系数为0.985，预测标准误差为1. 63，相对分析误差为8.23。本研究表明基于近红外光谱这种无损分析技术，可构建适用于多种纤维类饲料原料的日粮纤维水平快速预测模型，该方法可为饲料工厂快速检测洗涤纤维、精细调控饲料中纤维水平提供有效的技术保障。

摘要:根据枸杞热风干燥失水规律，设计了满足干燥1t枸杞鲜果的热泵干燥室，并对热泵干燥室进行应用试验。本批次干燥量为1000kg鲜枸杞，结果表明：热泵干燥系统供热充裕，升温灵敏，温湿度控制精准，能够满足枸杞干燥工艺的需求，压缩机的蒸发温度、冷凝温度均在其正常工作范围内；比较了干燥室内部不同位置的枸杞间的品质，并与同批次燃煤干燥室产品进行对比，表明热泵干燥室后部枸杞总酚、总黄酮、DPPH清除率、铁离子还原能力均显著高于燃煤干燥枸杞，前部枸杞总酚、总黄酮、DPPH清除率、铁离子还原能力与其相当，且热泵干燥枸杞总胡萝卜素含量均显著高于燃煤干燥枸杞；本批次干燥总耗电为416kW·h，单位能耗除湿量为1.57kg/（kW·h）, 总费用为208元，按照干果干燥量核算成本为0.81元/kg，相对于燃煤干燥成本降低了19%。

摘要:随着转基因作物不断开发和推广应用，更多的转基因食品被投放到市场，其安全性也越来越受关注。我国对转基因作物及产品的监管不容乐观，生产企业的组织化程度不高，照搬国外的溯源系统会造成其与企业生产过程管理结合不紧密等诸多问题。本文结合我国转基因食品企业现有的生产流程及实际情况，基于工作流网基础理论，以转基因玉米为例，通过分析转基因玉米及产品生产过程中影响其基因特性和质量安全的重要环节，构建出完善的转基因作物及产品全程溯源模型，在模型的指导下，设计开发了转基因作物及产品全程溯源系统，具有理论价值和实践意义。

摘要:针对目前果蔬包装机中存在切刀刮膜和切口不正等问题，提出了一种基于连杆机构和凸轮机构的果蔬包装机切断机构。建立了切断机构的运动数学模型，并以此为依据建立了切断机构基于ADAMS的参数化模型，得到该机构主要参数变化对机构运动的影响规律。通过二次规划算法优化分析计算，得出一组最优参数组合。利用此参数组合的运动学仿真分析表明，下切刀的加速度最大值为7.971mm/s2，切割距离为20.4mm。根据优化结果加工组装试验样机，以PVC膜切断率为主要检测指标对该试验样机进行试验，结果表明，对11、12、13μm 3种厚度的PVC保鲜膜切断率都在98%以上，切断机构满足果蔬包装机作业要求。

摘要:分别采用真空冷冻和低温热风（60℃）2种干燥方式制备马铃薯原粉，研究原粉和熟粉在外观品质、微观结构、功能特性、复水特性等方面的性质。结果表明：冻干原粉和经烫漂的热风干燥原粉外观与熟粉接近；熟粉细胞排列规律且胞间无粘结，淀粉完全糊化，而原粉胞间粘结严重并含有大量生淀粉颗粒；热风干燥原粉的蓝值与熟粉蓝值相近；原粉在持水性和透光性方面均不及熟粉，其中与熟粉功能特性最相似的为经烫漂的热风干燥原粉，其持水性、持油性和透光性分别为3.51g/g、0.61g/g和50.37%；经烫漂的热风干燥原粉的复水特性与熟粉相似，复水比和复水稳定性分别为9.68和95.51%。因此，经烫漂的热风干燥原粉可作为熟粉的替代品，在食品加工行业中有较大应用潜力。

摘要:以蔬菜病害知识视频为对象，研究了视频镜头分割、标注方法和聚类模型，构建了面向语义挖掘的语义场景检测模型。基于多模态融合的视频分割技术建立了蔬菜视频镜头库；结合蔬菜知识中文词典，基于多模态融合的视频内容识别方法对蔬菜视频镜头库进行文本标注；对识别结果进行基于知网的语义相似度度量，构建了蔬菜病害知识视频语义场景模型，通过度量相邻镜头的相似度对语义上相近的镜头进行再聚类，使聚类后的视频场景更适合基于内容的视频检索。实验结果表明，该方法检测蔬菜视频语义场景的查准率达到96.9%。

摘要:提出了一种基于无线传感器网络（WSN）的观赏鱼养殖水质监测系统。该系统可以实时监测养殖水质环境参数，同时在水溶氧量不高的情况下可以开启增氧机进行增氧，保证观赏鱼养殖水质处于最佳状态。数据采集节点可以采集养殖水域的温度、pH值及水溶氧量等数据，并可通过900MHz协议无线通信方式上传至中继节点、USB网关节点、GPRS网关节点等。USB网关节点接到数据后通过USB接口上传至计算机；GPRS网关节点接收到数据后将数据上传至远程服务器，用户可以通过手机访问远程服务器查看水质数据；中继节点可以保证大范围数据采集链路的完整性和畅通性。在测试阶段，测试结果表明丢包率与发射功率呈反比关系，与传输距离呈正比关系。同时，高发射功率意味着高能量消耗，所以可根据不同的通信距离选择合适的发射功率，增加该网络的稳定性及低功耗特性；本系统各传感器误差均满足观赏鱼养殖水质监测参数误差要求，可对大范围观赏鱼养殖水域提供可靠地水质参数实时监测。

摘要:全面比较和分析了春玉米全生育期内土壤墒情的时空分布特征。结果表明，土壤墒情数据为非平稳时间序列，具有周期性；降水量是影响土壤墒情的重要环境因素，其影响规律具有较大随机性。以不同土层深度（10、30cm，〖JP2〗分别代表2种墒情变化情况）和春玉米不同生育期（4个）交叉组合的土壤墒情作为模型对象，〖JP〗基于GM(1,1)预测方法构建农田土壤墒情短期预测模型群。预测结果表明该子模型的预测精度均较高，平均相对误差均小于2%，其中以苗期10cm处土壤含水率预测效果最佳。考虑降水量的影响，对模型群中参数u进行优化，使得所建土壤墒情短期预测模型群的预测更为准确有效。

摘要:将无线连接WiFi技术应用于群养奶牛体温实时监测系统，实现了奶牛体温的智能化监测，使奶牛的管理和监控更科学方便。利用DS18B20型数字温度传感器测量奶牛耳道边沿温度，外部通过单线接口与ESP-WROOM模组进行双向通信。ESP-WROOM模组在初次上电时，必须通过SmartConfig通信协议获得要接入的AP（Access point）参数并将参数写入程序存储器中,使之与AP建立连接。模组连接成功后，温度传感器采集奶牛体温并传输给微处理器，微处理器接到数据后打包相应参数通过TCP协议发送给数据服务器，MySQL数据库分类储存每头奶牛的数据。使用Java语言编写人机交互界面可以查看相应数据库，实现了奶牛体温变化的实时显示、温度补偿以及历史数据查询等功能。在群养奶牛中同时接收数量众多的体温数据时，可能出现数据并发现象，利用异步通信框架，解决了数据并发问题。采用序时平均数算法更精确地描绘出奶牛体温变化曲线，并且解决了个别数据异常导致曲线波动较大的问题。试验结果表明，系统最佳传输距离在80m左右时，网络丢包率为4.42%。该系统模块体积小、性能可靠、功耗低，能够快速完成温度监测，并且在30~50℃温度范围内测试精度能够达到±0.2℃。

摘要:设计了一套基于微小型光谱学传感器的轻量级作物冠层反射光谱探测系统，系统硬件主要由光学传感器、数据存储传输模块、控制器组成，软件包含采集参数设置、采集控制、数据管理3个模块。经系统标定，系统与标准仪器ASD的数据相关性平均达到094以上。分析了玉米冠层反射率随叶片叶绿素含量和含水率变化而变化的趋势，针对叶片叶绿素含量分别进行了一维和二维相关光谱分析。基于548、594、652nm一阶微分光谱建立了叶片叶绿素含量MLR模型，建模决定系数为0.43，验证决定系数为0.36。结合二维相关光谱分析，讨论了玉米叶片叶绿素含量与水分光谱的响应关系，修正敏感波长为480、594、652、819nm，建立了大田夏玉米的叶片叶绿素含量诊断优化模型，建模决定系数和验证决定系数分别为0.47和0.34。

摘要:针对无人机在雨雾天气下的农田航拍图像退化问题，考虑无人机自身特性，提出了一种基于DCP和OCE的无人机航拍图像混合去雾算法。首先判断原始图像天空区域的存在，利用Canny边缘检测算法对带天空区域的原始图像进行分割并做高斯羽化处理，再采用膨胀和腐蚀等形态学操作进行二值化区域填充，去除非天空区域中对应亮度低的区域,提取天空区域和非天空区域。非天空区域图像采用基于导向滤波的暗通道先验算法去雾。天空区域图像采用基于代价函数的优化对比度算法去雾。本试验分别从主观视觉性和无参考量化评测两方面对100幅航拍图像去雾结果作出评价,试验结果表明，所提算法在对带雾图像去雾后，出现Halo现象的概率相较于DCP算法降低了95%，其综合评测均值指数提高了26%，去雾效果明显，色彩还原度高，没有明显的过渡区域和偏色现象，处理速度可达33帧/s,平均速度相较于DCP算法提高了32%，能满足实时性要求。

摘要:奶牛跛行导致奶牛的生产性能下降，以致过早的被淘汰，给养殖场带来严重的经济损失，对奶牛跛行早期进行识别是最佳的解决办法。采用美国Tekscan公司生产的Walkway（压力测量步道）搭建压力分布测量系统，利用光电传感器设计触发电路，同步触发启动和停止测量系统，数据采集后利用分析软件进行数据处理和分析，计算单个或多个步态参数，获取其数据表和曲线。以人为测试对象的前期试验结果表明：基于Walkway搭建的压力分布测量系统对经过其表面的压力数据提取、分析，得到的步态参数值能够实时反映测试对象相应的运动状态，且提取速度快、准确度高；该测量系统用于步态分析是可行的，且为后期奶牛跛行早期的识别奠定了理论基础，为奶牛养殖场实现无人监督的自动步态检测提供了可能。

摘要:目前玉米考种主要采用传统的手工考种和基于机器视觉的半人工考种。基于机器视觉的半人工考种是由人工来完成玉米果穗的摆放，通过机器视觉的方法来实现玉米果穗特征参数测量，测量完毕后由人工收集玉米果穗，缺点是半人工、非全自动，测量效率受人工操作时间限制。针对上述问题，为实现玉米果穗考种过程中性状信息的自动图像采集处理及自动称量，设计了一种玉米果穗自动考种系统，主要包括直线振动喂料机、横向定位传输机构、气动夹取搬运机构、图像采集平台、称量平台、推送机构、可编程控制器（PLC）和计算机8部分，来实现玉米果穗的自动喂料、自动排序、自动图像采集处理和自动称量等功能。在此基础上对机构及控制系统进行了样机试制，试验结果表明，样机对玉米果穗的夹取、搬运及放置位置准确，图像采集处理方法可行，样机一个工作周期在6s以内，试验中，采用单相机时整穗的平均图像测量速度在600ms/穗以内。样机整体性能能够满足考种使用要求。

摘要:保障植保无人机执行喷洒作业时不越过作业地块边界，是保证植保无人机作业安全性与高效性的必要前提。设计了一种高效可靠的无人机植保作业电子围栏，能够实时检测无人机是否越界，并在有越界风险时及时发出预警。首先，算法根据作业地块边界、无人机飞行速度等关键要素确定电子围栏报警模型并由此生成安全边界。当无人机飞行在安全边界内时，算法不对其进行越界检测；当无人机飞行于安全边界与作业边界之间时，算法将进行越界检测并同时发出预警，提示无人机操作人员随时准备控制无人机改变航向；当无人机飞行于作业边界之外时，将反馈越界标志，提供给飞行控制系统或无人机操作人员介入控制。测试表明：无人机植保作业电子围栏能够实现高效、可靠的飞行监测，实时检测植保无人机飞行是否越界，并在有越界风险时及时发出越界预警。

摘要:蝗虫显微切片图像纹理边缘细节丰富，在图像获取、增强等预处理过程中经常会受到外部噪声的干扰，因此针对蝗虫切片图像去噪同时并保留纹理边缘细节的探索是研究不同蝗虫种类细胞构造的基础。基于张量的传统二维小波因其滤波器各向同性，只能表示水平和垂直两个方向，在去噪的同时会把图像中边缘纹理等细节模糊，而剪切波构造的滤波器各向异性，能够表示多个方向，这些优点使得剪切波可以有效地处理高维数据，在逼近奇异曲线时达到最优逼近。本文提出的基于Meyer窗函数的剪切波算法可以识别出图像边缘和纹理，并在去噪的同时保留纹理，以Meyer小波作为剪切波基函数，利用Meyer小波函数和尺度函数构造窗函数，然后采用Meyer窗函数来建立各向异性剪切波滤波器，再利用该剪切波滤波器对蝗虫切片图像进行多尺度分析，经过剪切波变换获得剪切波系数，最后应用硬阈值方法去除蝗虫切片图像噪声系数，经过逆变换得到蝗虫切片去噪图像。采用经典图像质量评价指标均方误差（MSE）、峰值性噪比（PSNR）、结构相似度（SSIM）对本文算法去噪性能进行评价，在噪声标准差等于30时，将本文算法与Meyer小波、偏微分方程等去噪方法进行比较，其中PSNR比Meyer小波提高2.5dB左右，比偏微分方程算法的PSNR提高2dB左右。仿真试验结果表明，本文算法去噪后的蝗虫切片图像去噪效果明显优于其他传统去噪算法，去噪结果在视觉效果上也优于其他传统去噪算法。

摘要:为解决常规地面车辆及传统车轮在水田、沙地等松软地面作业时存在的通过性差、效率低、能耗大甚至无法行驶的问题，设计了适用于松软地面的可变形轮。该车轮由变形机构、变形驱动机构和轮胎块组成，它能在有轮缘和无轮缘2种轮态间转换，实现步行和连续行走。基于Bekker模型的经典地面力学理论，分别建立了可变形轮步行及合拢状态时与3种典型松软土壤作用关系的力学简化模型，使用软件计算并对比分析了可变形轮2种工作轮态的挂钩牵引力、驱动力矩和牵引效率等随滑转率的变化关系及车轮接近角与沉陷量关系。计算结果表明车轮的挂钩牵引力、驱动力矩和牵引效率等均受到车轮滑转率及软土特性参数的制约，其中挂钩牵引力和驱动力矩随车轮滑转率的增大而增大，步行轮的挂钩牵引力和驱动力矩最大为3990N和2395N·m，合拢轮最大为1435N和1390N·m。在车轮半径一定时，牵引效率随滑转率的增大表现为先剧增到最大后缓降至零。步行轮和合拢轮的最大牵引效率分别为0.53和0.19，对应的滑转率范围分别为0.1~0.2及0.2~0.3。可看出松软路面上可变形轮步行轮比合拢轮能产生更大的挂钩牵引力、驱动力矩、牵引效率和更小的沉陷量，更有利于提高车轮的软土牵引通过性。最后对可变形轮进行了样机试制，并安装在基于沉浮结合式工作原理设计的水陆两栖全地形车上进行相关牵引力测试试验。当滑转率大于0.52和0.44时，步行轮和合拢轮分别出现驱动力不足的现象，记录相应的6个数据。试验结果与计算结果相差不超过10%，证明计算结果的正确性及可变形轮在松软地面的适用性。

摘要:筛网轮具有质量轻、转向阻力小等优点，但其在松软干沙路面上的牵引通过性研究比较少。本文设计了轻型轮壤土槽测试系统，以车轮沉陷量、驱动扭矩、挂钩牵引力和牵引系数为指标，在土壤松散和自然状态下进行筛网轮和圆柱轮牵引通过性对比试验，基于轮辙非接触测量获取筛网轮表观沉陷量。结果表明：试验条件下，筛网轮实际沉陷量范围分别为13.1~26.3mm（松散状态）和8.1~18.7mm（自然状态），较圆柱轮平均分别增加了26.4%（松散状态）和22.7%（自然状态）；随着滑转率的增加，筛网轮表观沉陷量呈现减小趋势，圆柱轮则呈现先增加后减小趋势。车轮驱动扭矩、挂钩牵引力随着滑转率的增加而增加，牵引系数呈现先增加后减小趋势；筛网轮驱动扭矩最大值分别为3.18N·m（松散状态）和3.76N〖DK〗·m（自然状态），筛网轮挂钩牵引力最大值分别为8.46N（松散状态）和9.9N（自然状态），自然状态土壤较松散状态时挂钩牵引力平均提高了16.7%；与筛网轮相比，圆柱轮驱动扭矩较筛网轮平均提高了45.2%，挂钩牵引力则平均提高了30.9%（松散状态）和33.6%（自然状态）；筛网轮牵引系数明显较圆柱轮大，自然状态下筛网轮牵引系数最大值为0.29，较松散状态下提高了17.9%。综合考虑车轮沉陷量、牵引系数的影响，筛网轮在干沙路面上比圆柱轮具有更好的牵引通过性。

摘要:针对玉米、烟草等高秆作物中耕管理作业需求，设计了一种液压驱动的小型遥控高地隙履带作业车。作业车采用龙门架式车架结构，可以在田间实现跨行行走和原地转向，液压系统中采用分流集流阀以提高作业车行走的直线性。为研究重心偏移和分流集流阀对作业车直线行驶稳定性的影响，在作业车左侧车架上添加不同配重，使用SolidWorks软件对作业车重心偏移量进行精确评估，选取空载、添加2块和4块配重3种典型负载工况，对含有和去除分流集流阀的作业车行驶直线性进行仿真和样机试验。使用AMEsim软件对液压系统进行仿真表明：有、无分流集流阀时两侧马达稳定工作时转速差相对于总转速偏差分别小于1%和大于38%。样机试验表明，含有分流集流阀时偏驶率分别为4.12%、4.28%、4.62%；无分流集流阀时偏驶率为5.08%、6.54%、9.43%。仿真和试验结果表明，采用分流集流阀提高行驶直线性的液压方案可行，作业车直线行驶稳定性满足国家标准要求。