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自动测量式风蚀仪集沙效率影响因素数值模拟与试验
1
作者 施继红 刘贞彤 +3 位作者 孟宪章 黄东岩 关义新 敖曼 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期139-150,共12页
为提高风蚀仪集沙效率,准确掌握风沙运动规律,采用计算流体力学仿真方法并结合风洞试验分析风蚀仪内部风沙分离器结构参数对集沙效率的影响。在Fluent平台中建立风沙分离器模型,基于RNG k-ε模型进行数值分析,并采用离散相模型(DPM)方... 为提高风蚀仪集沙效率,准确掌握风沙运动规律,采用计算流体力学仿真方法并结合风洞试验分析风蚀仪内部风沙分离器结构参数对集沙效率的影响。在Fluent平台中建立风沙分离器模型,基于RNG k-ε模型进行数值分析,并采用离散相模型(DPM)方法计算集沙效率,完成风蚀仪内部相关颗粒动力学模拟。将风蚀仪从楔形改进为圆柱形,优化了风蚀仪结构,提高了集沙效率。研究了进气管入口风速、沙尘颗粒粒径与风沙分离器结构参数(进气管长度、排气管内插深度、锥形导流板锥角、筒体长度)对集沙效率的影响。仿真结果表明,当风速为13.8 m/s时,粒径小于0.01 mm沙尘是影响集沙效率的主要粒子。对风沙分离器结构参数进行单因素试验,优选出试验因素范围,开展Box-Behnken试验对参数进行优化取值,得到最优参数组合:进气管长度为12 mm、排气管内插深度为70 mm、锥形导流板锥角为40°、筒体长度为160 mm,此时集沙效率为77.05%。按最优参数组合加工风蚀仪模型并进行风洞试验,得到集沙效率为74.38%,与仿真结果的误差为3.47%,相较常见楔形风沙分离器具有更好的集沙效果。 展开更多
关键词 风蚀仪 风沙分离器 数值模拟 参数优化 集沙效率
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铺料式排种器试验台设计与验证
2
作者 尚书旗 常学良 +3 位作者 张宁 何晓宁 李墨贤 王东伟 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期186-201,共16页
针对试验台检测排种器时未考虑种子触土偏移,导致检测结果理想化的问题,设计了一款铺料式排种器试验台。论证了试验台检测机理与地轮驱动式播种机排种机理之间的差异以及播种机所排种子残余速度的形成机理,推导出播种机残余速度的计算公... 针对试验台检测排种器时未考虑种子触土偏移,导致检测结果理想化的问题,设计了一款铺料式排种器试验台。论证了试验台检测机理与地轮驱动式播种机排种机理之间的差异以及播种机所排种子残余速度的形成机理,推导出播种机残余速度的计算公式,并计算出工作速度为2.12 km/h的花生分层施肥旋耕起垄播种机残余速度为0.25~0.42 m/s。使用EDEM软件进行仿真分析,并记录球型种子与具有各向异性种子(以花生为例)在投种高度10~20 cm、残余速度0~0.42 m/s以及30种触土方式时的偏移距离与坠入深度,结果表明:种子坠入深度越大,偏移距离越小;残余速度一定、投种高度过低时,种子的坠入深度较小、偏移距离较大;投种高度越大、残余速度越小时,种子坠入深度越大、偏移距离越小;角速度与残余速度的特定组合可以减少种子偏移距离。使用本试验台对旋耕播种机的排种器进行中心组合试验,得到该排种器在工作速度为2 km/h、投种高度为15 cm、残余速度为0.21 m/s时作业效果最好,作业合格率达到87%。田间试验结果表明:工作速度为2.12 km/h、投种高度为15 cm时作业效果最好,粒距合格率达到84%,证明所设计试验台可以准确检测排种器排种合格率并探究其最佳工作参数。 展开更多
关键词 排种器 试验台 种料分离装置 零速投种 非零速投种 铺料式
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EGFET pH传感器及栽培基质pH值在线检测系统
3
作者 张西良 张家祺 +3 位作者 谢飞洋 谷加辉 胡帅 徐云峰 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第10期1064-1071,1080,共9页
针对农业生产中栽培基质pH值在线检测准确性差的问题,采用化学腐蚀法制备TiO_(2)电极作为pH传感器的工作电极,设计并制作了一种基于延伸式栅极场效应晶体管(extended-gate field-effect transistor,EGFET)的pH传感器及栽培基质pH值在线... 针对农业生产中栽培基质pH值在线检测准确性差的问题,采用化学腐蚀法制备TiO_(2)电极作为pH传感器的工作电极,设计并制作了一种基于延伸式栅极场效应晶体管(extended-gate field-effect transistor,EGFET)的pH传感器及栽培基质pH值在线检测系统.该系统硬件主要包括电源电路、EGFET传感器电路、信号处理电路、电压跟随电路、主控电路等.主控电路以STM32芯片为核心,ESP8266模块作为辅助,包括UART、ⅡC等接口电路.系统软件主要包括主控程序、物联网平台与用户端APP程序等.系统依托阿里云物联网平台与手机端APP进行远程异地交互,实现对栽培基质pH值异地在线检测.对基于EGFET与传统电位法的pH传感器响应性能对比测试得到:基于EGFET的pH传感器响应时间、漂移、迟滞和线性度等性能均有不同程度的提升.通过对相对质量含水率71.4%的栽培基质应用试验得到:基于EGFET传感器在线检测系统pH值在线检测相对误差最大约为2.63%,相较于传统电位法传感器,相对误差降低16.51%,其应用有助于促进栽培基质pH值在线检测与调控. 展开更多
关键词 PH传感器 栽培基质 延伸式栅极场效应晶体管 二氧化钛电极 pH值在线检测
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名优茶叶采摘坐标动态变化过程试验与分析
4
作者 郑应松 吴伟斌 +3 位作者 汪小名 韩重阳 唐婷 肖冠南 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第2期193-198,共6页
茶叶是我国重要的特色经济作物,为探究名优茶叶在精准采摘过程中目标茶芽坐标动态变化的问题,设计一款茶梢摆动试验平台。该平台主要包括支撑架、同步带模组、高速摄像机系统、PLC控制系统、轴流式风机系统和智能压力风速风量仪。以风... 茶叶是我国重要的特色经济作物,为探究名优茶叶在精准采摘过程中目标茶芽坐标动态变化的问题,设计一款茶梢摆动试验平台。该平台主要包括支撑架、同步带模组、高速摄像机系统、PLC控制系统、轴流式风机系统和智能压力风速风量仪。以风速、温度和采摘时执行器的冲击速度为部分采摘条件,探究在3个因素共同作用下茶梢坐标的动态变化过程。结果表明:最佳可采摘范围内各因素的阈值为温度31.25℃、冲击速度248.22 mm/s、风速3.42 m/s。在实际采摘过程中,风速的变化对茶梢坐标的影响尤为显著。其次,执行器触碰到茶梢叶片时,也会带来茶梢坐标明显的变化,而环境温度对茶梢坐标的影响最小。因此,影响茶梢坐标变化的因素有很多,且茶稍个体间具有明显的差异,自然风力和采摘时的冲击速度对于茶梢坐标的影响极为显著,在名优茶叶精准采摘过程中,要极力克服以上两个因素的干扰。 展开更多
关键词 名优茶叶 采摘条件 坐标动态变化 因素分析 精准采摘
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油茶果脱壳及蒲籽清选设备研究现状
5
作者 陈达 黄兴元 +3 位作者 周坚 曹舒昕 王正盖 陈小刚 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第10期242-248,共7页
传统油茶果脱壳以人工为主,人力成本高、作业强度大;已有的油茶果脱壳设备通用性差、破壳率低、茶籽破损率高,脱壳清选机械化水平已成为制约油茶产业发展而亟须解决的重要问题。由于国外对油茶果脱壳研究较少,总结国外腰果脱壳、槟榔脱... 传统油茶果脱壳以人工为主,人力成本高、作业强度大;已有的油茶果脱壳设备通用性差、破壳率低、茶籽破损率高,脱壳清选机械化水平已成为制约油茶产业发展而亟须解决的重要问题。由于国外对油茶果脱壳研究较少,总结国外腰果脱壳、槟榔脱壳和其他不同种类坚果脱壳的研究现状,为我国油茶果脱壳提供一定的参考。从脱壳、蒲籽清选方面阐述国内油茶果脱壳机械化现状,发现撞击法结构简单、成本低,但脱壳效果不理想、茶籽破损率高;剪切法可对鲜果脱壳,脱壳率较佳,但维修成本大;挤压法脱壳效率高、茶籽破损率低,但处理前需对茶果分级;碾搓法适应不同大小茶果,但茶果含水量高时易出现堆积;烘果爆蒲法的籽粒完整度较好,但烘干成本较高、后续壳籽清选不便。分析我国油茶果脱壳机械化现阶段发展面临机械化脱壳率低、壳籽清选效率低,设备生产与产业发展步调不一致,设备通用性差、功能单一,生产力不集中,系列化和规模化生产尚未形成等问题,提出优化提升关键技术,提高机具的通用性、适应性、可靠性,借鉴国外成熟的坚果类破壳清选研究技术等发展建议。 展开更多
关键词 油茶果 脱壳 蒲籽清选 机械设备
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农业机械化及其自动化专业虚拟仿真教学实践
6
作者 张观山 王震 +4 位作者 宋占华 施国英 张传洋 丁宝冲 宋月鹏 《实验室科学》 2025年第5期127-133,共7页
为解决传统实践教学模式难以满足农业机械化及其自动化专业人才培养要求的难题,结合专业人才培养目标和社会发展需求,融合虚拟仿真技术,构建了农业机械化及其自动化专业虚拟仿真实践教学平台,提出并实践了“理论+虚拟+实践”的农业机械... 为解决传统实践教学模式难以满足农业机械化及其自动化专业人才培养要求的难题,结合专业人才培养目标和社会发展需求,融合虚拟仿真技术,构建了农业机械化及其自动化专业虚拟仿真实践教学平台,提出并实践了“理论+虚拟+实践”的农业机械化及其自动化专业虚拟仿真实践教学体系和模式。经过多年实践,农业机械化及其自动化专业在人才培养途径、培养质量、教学研究成果、社会影响力等方面取得了显著成效。由此可知,该研究构建的实践平台以及“理论+虚拟+实践”的实践教学体系和模式能够解决传统实践教学模式的难题,具有显著的人才培养成效。 展开更多
关键词 虚拟仿真 农业机械化及其自动化 实践教学平台 实践教学体系 人才培养
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粮食智能仓储机器人路径规划的混合强化学习算法
7
作者 贺建华 夏帅 刘洋 《粮食与饲料工业》 2025年第5期57-60,共4页
粮食仓储智能化对保障粮食安全至关重要,智能仓储机器人应用广泛,但粮堆变形等导致隐性障碍,使传统算法适应不足。静态环境中A*等算法碰撞风险高,动态场景下单一强化学习难平衡效率与收敛。该研究提出融合Q-learning与策略梯度的混合算... 粮食仓储智能化对保障粮食安全至关重要,智能仓储机器人应用广泛,但粮堆变形等导致隐性障碍,使传统算法适应不足。静态环境中A*等算法碰撞风险高,动态场景下单一强化学习难平衡效率与收敛。该研究提出融合Q-learning与策略梯度的混合算法,构建路径规划模型。设仓储为二维网格G=(N,E),目标函数含距离、碰撞惩罚(阈值∈)和能耗(kvt^(2)),优化Q值更新公式,采用自适应学习率(初始0.1~0.3),双模块协同优化。实验结果表明,500次迭代后,该算法在静态、动态、混合环境中碰撞次数分别为0.3、2.1、1.5次/100趟,较深度学习算法降低84.5%,较最近邻算法降低79.2%,路径效率与鲁棒性更优,为粮食智能仓储提供技术支撑。 展开更多
关键词 粮食智能仓储 机器人 路径规划 混合强化学习
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鱼菜共生技术及其系统装备的研究现状与展望 被引量：3
8
作者 李天沛 汪小旵 +1 位作者 施印炎 丁为民 《南京农业大学学报》 CAS 北大核心 2025年第1期85-96,共12页
中国淡水养殖产量稳居世界第一位,但过量投饲和养殖模式落后带来的水体富营养化、生产效率低下以及水产品质量无法得到保障等问题严重制约了水产养殖业的健康发展,因此发展鱼菜共生等生态种养模式是加快发展生态循环农业并最终实现农业... 中国淡水养殖产量稳居世界第一位,但过量投饲和养殖模式落后带来的水体富营养化、生产效率低下以及水产品质量无法得到保障等问题严重制约了水产养殖业的健康发展,因此发展鱼菜共生等生态种养模式是加快发展生态循环农业并最终实现农业绿色可持续发展的重要途径。鱼菜共生技术可实现氮素和水资源的高利用率,生产农产品的同时生态效益也很显著。鱼菜共生系统包含水产养殖、养殖尾水预处理、微生物降解转化、作物栽培等农艺环节,涉及多种农业生产过程和装备。本文总结了国内外现代鱼菜共生技术的发展现状,介绍了鱼菜共生系统的装备组成和模式特点,分析了鱼菜共生技术及其装备存在的问题和挑战,提出鱼菜共生技术未来发展趋势与建议。 展开更多
关键词 鱼菜共生 种养装备 水产养殖 无土栽培 尾水处理 氮素循环
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基于改进Yolov8的玉米籽粒破碎率检测装置设计与试验 被引量：1
9
作者 李志杰 胡经营 +4 位作者 张静 朱晨辉 李世龙 刘冰杰 张红梅 《河南农业大学学报》 北大核心 2025年第5期893-903,共11页
【目的】为了实时了解玉米籽粒收获机作业过程中籽粒破损情况,设计一种玉米籽粒破碎率实时检测装置。【方法】设计一种固定于玉米籽粒收获机粮箱内的籽粒取样装置,能够实现籽粒单层化分布,满足工业相机拍摄要求。为了更好地检测玉米小... 【目的】为了实时了解玉米籽粒收获机作业过程中籽粒破损情况,设计一种玉米籽粒破碎率实时检测装置。【方法】设计一种固定于玉米籽粒收获机粮箱内的籽粒取样装置,能够实现籽粒单层化分布,满足工业相机拍摄要求。为了更好地检测玉米小尺寸破损籽粒,在Yolov8n的基础上添加小目标检测层进行玉米籽粒数据集训练及验证。【结果】模型验证试验数据表明,Yolov8n_Small在MAPb50-95、MAPm50-95上的平均准确率为94.7%、87.6%,模型计算量为26.3GFlOPs,推理一张图片的平均时间为31 ms。台架和田间试验结果表明,采用玉米籽粒破碎率实时检测装置检测的破碎率均值分别为3.68%、3.54%,标准差分别为0.81%、0.79%;人工计算的破碎率均值分别为3.94%、4.12%,标准差分别为0.82%、0.74%,破碎率检测装置与人工计算破碎率的平均相对误差分别为0.28%、0.58%,标准差值相近。【结论】基于改进Yolov8的玉米籽粒破碎率实时检测装置能够为玉米籽粒收获机田间作业提供数据参考。 展开更多
关键词 玉米籽粒收获机 破碎率 小目标检测 像素
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猪肉新鲜度特征波长筛选及无损智能检测装置优化 被引量：3
10
作者 左杰文 彭彦昆 +1 位作者 李荣娇 徐汇丽 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期308-316,共9页
食品安全和质量控制在现代社会变得至关重要,猪肉的安全和质量直接关系到人们的健康和生活质量。传统的食品安全检测方式往往存在着效率低下、破坏样本等问题。为实现猪肉新鲜度的快速、无损检测,在前期研究的基础上,该研究基于猪肉上... 食品安全和质量控制在现代社会变得至关重要,猪肉的安全和质量直接关系到人们的健康和生活质量。传统的食品安全检测方式往往存在着效率低下、破坏样本等问题。为实现猪肉新鲜度的快速、无损检测,在前期研究的基础上,该研究基于猪肉上清液试验平台提取了猪肉新鲜度各指标的特征波长,筛选出了与猪肉新鲜度相关性最高的6个特征波长。分析了猪肉新鲜度指标挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量、pH值和颜色(L^(*)、a^(*)、b^(*))随着储藏时间的变化规律和上清液的光谱特征。通过竞争自适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)和连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)筛选出了猪肉上清液光谱中与猪肉相关的特征波长,基于特征波长的偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型性能得到明显的提升,使用标准正态变换、竞争自适应重采样加权算法与连续投影算法联用(SNV-CARS-SPA)建立的模型具有最佳性能,TVB-N含量、pH值、L^(*)、a^(*)和b^(*)的预测集相关系数Rp分别为0.996、0.961、0.731、0.922和0.839,预测集均方根误差RMSEP分别为0.388 mg/100g、0.067、2.377、0.832和0.567,其中540、580、680、730、760、860 nm这6个特征波长与猪肉新鲜度相关性最高。基于上述研究中的特征波长,优化设计了基于多光谱传感器的检测装置,包括光源模块、控制模块、散热单元、供电单元、采集探头和外壳等,基于Arduino系统对装置的软件进行了设计。建立了猪肉新鲜度指标TVB-N含量、pH值、L^(*)、a^(*)、b^(*)的预测模型,在6个特征波长下TVB-N含量、pH值、L^(*)、a^(*)和b^(*)最优模型的Rp分别为0.970、0.937、0.805、0.908和0.915,RMSEP分别为0.874 mg/100g、0.097、1.972、1.514和0.729。与优化前的设备相比,优化后的设备体积更小,制造成本更低,TVB-N检测精度进一步提高。该研究通过硬件和算法的优化,提升了猪肉新鲜度检测模型的性能,对于推动新鲜度检测设备的应用、提升肉类供应链中的质量监控能力、保障消费者的食品安全具有重要意义。 展开更多
关键词 光谱分析 机器学习 光源 特征波长 微型设备
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玉米电驱精量播种机作业工况参数检测系统研究 被引量：2
11
作者 黄鑫光 王宪良 +5 位作者 孟志军 凌琳 肖跃进 武广伟 罗长海 颜丙新 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期61-71,共11页
针对现有玉米电驱精量播种机检测系统精度低、功能集成度差和同步性不足等问题,对检测参数所需传感器进行了选型,构建了传感器-检测参数模型,开发了信号同步采集、处理及交互程序,设计了基于cDAQ控制器的玉米电驱精量播种机作业工况参... 针对现有玉米电驱精量播种机检测系统精度低、功能集成度差和同步性不足等问题,对检测参数所需传感器进行了选型,构建了传感器-检测参数模型,开发了信号同步采集、处理及交互程序,设计了基于cDAQ控制器的玉米电驱精量播种机作业工况参数检测系统。该系统基于高频、实时、同步采样原则,为各参数信号分别配置单独的采样通道,结合LabVIEW平台设计信号处理程序与人机交互界面,为所有信号采集循环设置统一的软件触发器,并配置网络,由上位机通过网络端口为系统提供时钟信号,实现作业速度、排种盘转速、排种量、播种深度、下压力、风压、振动等多种参数实时高精度检测。对系统开展了排种盘转速、排种量检测台架试验以及作业速度、播种深度检测和下压力检测田间试验。试验结果表明,排种盘转速检测平均绝对误差不大于0.44 r/min,平均相对误差均不大于3.56%;排种量检测准确率不小于98.50%。当作业速度为0~15 km/h时,作业速度检测平均相对误差为4.42%;当作业速度大于6 km/h时,3行单体播种深度检测平均值、标准差、变异系数相对误差分别为2.70%~7.53%、10.07%~19.29%和13.99%~17.42%;下压力静态检测试验中,两组单体下压力平均差值接近实际差值,相对误差不大于5.93%,在低速3~6 km/h与高速12~15 km/h作业下,系统检测2组单体下压力平均差值与实际值最大相对误差分别为14.91%和19.30%。本系统检测精度高、检测参数多、同步性高,可以满足玉米电驱精量播种机工况参数检测需求。 展开更多
关键词 玉米 电驱 精量播种机 作业工况参数 检测系统
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云控制水肥药械智能监控平台的设计与实现 被引量：1
12
作者 林秀君 胡佳宁 +2 位作者 孙涛 张晓乾 任振辉 《农机化研究》 北大核心 2025年第2期75-80,共6页
随着我国农业现代化水平的提高,以水肥药械为核心的现代农业服务体系成为未来行业发展的方向。为此,采用B/S结构模式,使用Django框架,选用MySQL数据库,设计并实现了一种云控制水肥药械智能监控平台。平台拥有完善的机构、数据交互、用... 随着我国农业现代化水平的提高,以水肥药械为核心的现代农业服务体系成为未来行业发展的方向。为此,采用B/S结构模式,使用Django框架,选用MySQL数据库,设计并实现了一种云控制水肥药械智能监控平台。平台拥有完善的机构、数据交互、用户和权限等管理功能,可实现水肥药械的数字化管理;嵌入了基于Bi-LSTM与LightGBM融合的参考作物蒸散量预测方法,可实现对作物灌溉的实时预测;增加了作物施肥计算公式以及施肥用药数据库,可为用户对肥、药的施用提供科学的参考依据。实际运行及性能测试结果表明:平台的架构和模块设计合理,功能较全面和灵活,可有效满足设施园区对于水肥药械的管理需求,推动现代化农业发展。 展开更多
关键词 水肥药械一体化 智能监控平台 云控制 Django框架
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不同大豆-根瘤菌共生组合的根系构型及共生固氮能力 被引量：1
13
作者 鲁伟 王凤杰 汪小旵 《农业工程学报》 北大核心 2025年第7期121-128,共8页
根系的结构是植物营养学、育种学和基因组学等学科中最为重要的形态指标,构建根系三维结构对评价不同大豆-根瘤菌共生组合的根系生长发育具有重要意义。该研究采用一种格栅式根系生长箱和相应的根系结构重构方法对分别接种ANU289和USDA3... 根系的结构是植物营养学、育种学和基因组学等学科中最为重要的形态指标,构建根系三维结构对评价不同大豆-根瘤菌共生组合的根系生长发育具有重要意义。该研究采用一种格栅式根系生长箱和相应的根系结构重构方法对分别接种ANU289和USDA3l1b110根瘤菌的沪宁95-1和东农252两种大豆根系结构进行研究。通过格栅网格点逐层重构根系结构,定量分析不同大豆与根瘤菌组合下的根系构型,包括侧根角、根长分布、根瘤产量和固氮能力。结果表明,接种根瘤菌后所有组别中苗期至灌浆期表现出侧根角变大,根系体积变大,根系总长度明显增加的特点,是接种根瘤菌以后根系的共性特征。接种根瘤菌后大豆与根瘤菌共生对根系周向分布没有影响,大豆侧根对称分布于四列呈十字形。固氮潜能较高的组别(沪宁95-1与ANU289/USDA3l1b110共生),除共性特征以外,还表现出根系结构变浅的特征,根系主要在浅层土体空间拓展,该特征是匹配性较好的大豆根瘤菌共生组合的特异性根系构型特征。固氮酶活性与根系形态结构参数的变化相关性较小,而单株根系固氮潜能与根系总长度、根系体积、根系深度和侧根角显著相关。该方法为筛选不同结瘤固氮能力的大豆和根瘤菌提供参考。 展开更多
关键词 大豆 根系结构 格栅式根系生长箱 根瘤菌 固氮能力
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基于电容法和深度补偿的机载式玉米播种种沟土壤墒情在线检测系统设计与试验 被引量：1
14
作者 张安琪 高宁 +5 位作者 温昌凯 杨兴华 梅鹤波 颜丙新 王培 孟志军 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期87-97,共11页
针对现有玉米播种装备缺乏土壤墒情在线检测系统,且已有的土壤墒情在线检测系统检测精度不高、环境适应差的问题,本文提出了一种基于电容法和深度补偿的土壤墒情检测方法,开发了一套机载式玉米播种种沟墒情在线检测系统。开展了电容器... 针对现有玉米播种装备缺乏土壤墒情在线检测系统,且已有的土壤墒情在线检测系统检测精度不高、环境适应差的问题,本文提出了一种基于电容法和深度补偿的土壤墒情检测方法,开发了一套机载式玉米播种种沟墒情在线检测系统。开展了电容器结构优化参数仿真试验,确定了最佳电容极板参数为:极板间距75.8 mm、极板厚度0.7 mm、极板相对面积5073 mm^(2),其长度为100 mm,宽度为50.73 mm;系统硬件部分主要包括FDC2214型电容传感器、F4046型压力传感器和STM32F103型单片机,电容传感器用于获取待测土壤电容,压力传感器用于获取待测土壤压力,间接反推待测区域土壤深度;系统软件则利用Matlab平台进行开发,用于对土壤电容信号和压力信号的实时采集、计算、显示与存储。基于该系统探究了土壤墒情检测模型影响因素,构建了基于BP神经网络的土壤墒情检测模型,建模试验结果表明,当土壤墒情为7.23%~21.14%时,模型预测性能指标R^(2)、RMSE和RPD分别为0.927、0.008和3.70,预测效果较好。最终,将构建的模型集成到土壤墒情在线检测系统,开展了台架与田间验证试验。台架试验结果表明,土壤墒情实际值与检测值的拟合决定系数R^(2)均为0.852~0.927,土壤墒情预测结果绝对误差为-2.89%~2.57%,绝对误差平均值为1.01%;田间试验结果表明,土壤墒情检测值与实际值拟合曲线决定系数R^(2)为0.842,土壤墒情检测绝对误差为-0.96%~0.45%,平均绝对误差为0.39%。本研究所研制的检测系统性能满足玉米播种机田间作业时土壤墒情检测需求。 展开更多
关键词 玉米播种 土壤墒情在线检测系统 电容 深度
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残膜回收机有效作业面积监测系统设计研究
15
作者 王德阳 张若宇 +3 位作者 段宏伟 翟志强 付宇轩 孟庆建 《农机化研究》 北大核心 2025年第1期54-60,共7页
为便于新疆棉田残膜回收的精准作业收费和补贴,设计了一种残膜回收机有效作业面积监测系统。通过仿真试验对比锁相放大器降噪前后残膜回收机作业时经纬度数据,得出锁相滤波对于噪声环境有较好的抗干扰性能;采用高斯投影正算方法将降噪... 为便于新疆棉田残膜回收的精准作业收费和补贴,设计了一种残膜回收机有效作业面积监测系统。通过仿真试验对比锁相放大器降噪前后残膜回收机作业时经纬度数据,得出锁相滤波对于噪声环境有较好的抗干扰性能;采用高斯投影正算方法将降噪后经纬度数据转化为平面坐标,得出1.5°带的高斯投影的相对误差相较于3°带降低了0.01%。同时,利用卡尔曼滤波算法和构成角方法筛选有效作业轨迹,使用缓冲区法计算重复作业面积,最终利用轨迹算法精准获取残膜回收机有效作业面积,得出所设计的残膜回收机有效作业面积监测系统对于大块农田测量时相对误差为2.6%,对于小块农田测量时相对误差为3.3%。研究结果表明:所设计的残膜回收机有效作业面积监测系统可以精确计算出残膜回收机的有效作业面积,为残膜回收机作业质量评估提供了一定的理论基础。 展开更多
关键词 北斗导航 作业面积监测 高斯投影 卡尔曼滤波 缓冲区算法
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基于STM32的稻田土壤有机质在线监测传感器的设计
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作者 刘骏威 马梓涵 +3 位作者 黄双根 黄俊仕 刘木华 赵进辉 《江西农业大学学报》 北大核心 2025年第3期778-790,共13页
【目的】土壤有机质(SOM)是影响产物产量的重要因素,精准、快速获取土壤有机质的信息具有重要意义。以稻田土壤为研究对象,设计可在线监测的稻田土壤有机质传感器。【方法】采用光谱技术与LoRa技术开发了一种稻田土壤有机质在线监测传... 【目的】土壤有机质(SOM)是影响产物产量的重要因素,精准、快速获取土壤有机质的信息具有重要意义。以稻田土壤为研究对象,设计可在线监测的稻田土壤有机质传感器。【方法】采用光谱技术与LoRa技术开发了一种稻田土壤有机质在线监测传感器。传感器的硬件电路以STM32F405RGT6微控制器为核心,主要的电路模块为:核心控制模块、光源驱动模块、光电转换模块、输出模块、电源模块。软件部分以MDK 5.0为开发环境,采用C语言开发设计。程序主要由初始化程序、AD转换程序、基于RS485通信的土壤水分采集程序、液晶显示程序、无线通信程序和串口通信程序组成。使用多项式拟合,建立一元二次方程曲线方程,将传感器测量到的水分信号作为输入值,土壤含水率作为模型输出值,建立土壤水分预测模型。以3个不同波长的反射率值作为模型输入,重铬酸钾容量法测出来的有机质含量作为输出值,建立土壤有机质预测模型。【结果】对于土壤水分,建立了一元二次方程预测模型进行预测,预测不同含水率的相对误差均小于11%,所建模型的预测相关系数R_(p)^(2)为0.997 3,预测均方根误差RMSEP为1.892 4。对于土壤有机质,采用了SVR方法在每个不同含水率下建立了土壤有机质预测模型,含水率为40%时,预测相关度最高,预测相关系数R_(p)^(2)为0.898 9,预测均方根误差RMSEP为3.796 6 g/kg,可实现简便、准确的测量稻田土壤有机质含量。【结论】该传感器有全天候持续运行能力,结合LoRa物联网技术,可完成实时监测。 展开更多
关键词 土壤有机质 STM32 稻田土壤 土壤水分 传感器
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植物工厂高层采收车底盘设计与试验
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作者 左志宇 顾灵杰 +3 位作者 毛罕平 朱苏冀 李文豪 金文帅 《农机化研究》 北大核心 2025年第6期219-225,共7页
针对植物工厂多层立体栽培人工采收劳动强度大的问题,研发了一种集抓取、运输功能于一体的植物工厂高层采收车底盘,可实现稳定行走、路径跟踪和自动定位。根据植物工厂高层采收车满载质量和行驶效率需求,设计了基于差速轮系的驱动装置,... 针对植物工厂多层立体栽培人工采收劳动强度大的问题,研发了一种集抓取、运输功能于一体的植物工厂高层采收车底盘,可实现稳定行走、路径跟踪和自动定位。根据植物工厂高层采收车满载质量和行驶效率需求,设计了基于差速轮系的驱动装置,确定了弹簧减震装置的关键参数,开发了底盘驱动控制系统。以行驶稳定性误差、路径追踪误差和定位误差为试验指标,进行了底盘驱动作业性能试验,结果表明:在加速、减速和匀速等不同工况下,植物工厂高层采收车的行驶稳定性倾角最大均方根误差为1.77°,路径跟踪误差中的横向偏差均方根误差为1.35 mm,航向角均方根误差为0.336°,行走定位最大相对误差为0.51%。 展开更多
关键词 植物工厂 采收车 驱动底盘 结构设计
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基于VS-1D CNN的玉米籽粒直收机清选损失检测系统设计与试验
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作者 邢高勇 葛世聪 +3 位作者 卢彩云 赵博 刘阳春 周利明 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期206-216,共11页
为解决传统清选损失检测传感器依靠时域特征阈值分辨籽粒冲击信号存在的阈值确定难、鲁棒性差、缺乏适应性等问题,开发了一套玉米籽粒直收机清选损失检测系统,提出了一种基于变尺度一维卷积神经网络(VS-1D CNN)的籽粒冲击分类算法。首先... 为解决传统清选损失检测传感器依靠时域特征阈值分辨籽粒冲击信号存在的阈值确定难、鲁棒性差、缺乏适应性等问题,开发了一套玉米籽粒直收机清选损失检测系统,提出了一种基于变尺度一维卷积神经网络(VS-1D CNN)的籽粒冲击分类算法。首先,针对冲击信号采集、处理与传输设计了硬件电路与软件处理程序,开发了配套上位机。然后,搭建数据采集试验平台,采集、保存了不同冲击高度和角度下杂余、玉米籽粒冲击信号,构建了数据集并对VS-1D CNN籽粒冲击分类算法进行了训练,训练结果表明,该模型在测试集上准确率为94.2%。最后,对所设计的检测系统在不同工作条件下的性能及不同杂余、籽粒混合物的分类性能进行了验证,结果表明所提出的VS-1D CNN算法性能表现良好,在不同安装位置和不同籽粒流量下,检测准确率最高可达95%以上;对于不同比例杂余、籽粒混合物识别分类准确率达93%以上,表明本文所提出算法性能优异,可以在不设置固定时域特征阈值情况下准确检测籽粒损失。 展开更多
关键词 玉米籽粒直收机 清选损失 传感器 1D CNN 深度学习
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气相换热器壳程振动特性分析与结构优化
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作者 李俊鹏 万霖 +3 位作者 车刚 刘季君 黄宇佳 郑宇 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第8期265-271,287,共8页
针对管壳式换热器在运行中受到壳程振动的影响导致稳定性差等问题,开展壳程振动特性分析,并以提高低阶固有频率为目标优化机具结构。借助ANSYS Workbench对换热器壳程的工作状态进行振动动力学分析和结构优化,使用模态分析确定换热器壳... 针对管壳式换热器在运行中受到壳程振动的影响导致稳定性差等问题,开展壳程振动特性分析,并以提高低阶固有频率为目标优化机具结构。借助ANSYS Workbench对换热器壳程的工作状态进行振动动力学分析和结构优化,使用模态分析确定换热器壳程的前6阶模态振型和固有频率,并通过台架试验验证得出5处振动测点的加速度曲线,从而确定易发生共振的频率范围。建立机具振动力学模型,通过JM1811无线网关验证仿真模型的准确性并提出机具结构优化方案。研究结果显示:仿真结果与实际振动测试数据相对误差为6.16%,换热器壳程部分是造成机具振动剧烈的主要原因,运载状态下整体振动幅值要高于空载工况;实测振动频率为72 Hz,接近机具第二阶固有频率范围。采用正交试验对机构进行优化,得到最佳参数组合:壳程厚度为10 mm,壳程直径为630 mm,阻尼器安装距离为1700 mm。优化后机具前两阶固有频率提升至47.60 Hz和82.13 Hz;振动测试结果表明,空载工况下,壳程装置(测点3)振动幅度下降18.5%,两装置连接处(测点5)振动幅度下降14.0%;运载工况下,壳程装置(测点3)振动幅度下降15.1%。研究结果可为管壳式换热器壳程减振措施的研究提供理论依据。 展开更多
关键词 管壳式换热器 模态分析 结构优化 振动特性
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悬挂输送式香蕉产后处理一体化实验平台研制
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作者 付函 佘楠 +3 位作者 莫东颖 陈柏良 徐兴 段洁利 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第3期52-56,共5页
为了在实验教学中培养学生的实践能力和系统思维,设计并开发了一个悬挂输送式香蕉产后处理一体化实验平台,模拟香蕉产后处理的核心工艺流程。采用模块化设计,集成供料、清洗、风干、杀菌、下料和称重等单元,实现了工序的全自动化操作。... 为了在实验教学中培养学生的实践能力和系统思维,设计并开发了一个悬挂输送式香蕉产后处理一体化实验平台,模拟香蕉产后处理的核心工艺流程。采用模块化设计,集成供料、清洗、风干、杀菌、下料和称重等单元,实现了工序的全自动化操作。在供料单元通过传送带和机械手将香蕉托盘推送至吊篮,吊篮通过悬挂输送机依次经过各单元处理后返回供料单元,完成循环。在清洗单元结合淹没射流与喷淋射流以提高清洗效率,杀菌单元采用弧形对称喷嘴布局以增强杀菌效果。该一体化实验平台配备控制系统和触摸屏界面,支持实时监控,可提供直观的操作体验,使学生能够理解香蕉的产后处理工艺,强化实践能力与工程问题解决能力。 展开更多
关键词 香蕉产后处理 一体化实验平台 悬挂输送 自动控制
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