摘要：为解决土壤连作障碍等引起的蔬菜种植问题,设计了一种可在旋耕作业的同时进行土壤蒸汽消毒的机具。机具主要由旋耕装置、蒸汽发生器、补水装置、蒸汽输送系统、消毒罩、可拆卸消毒毛管等组成。通过热量平衡分析得出,在土壤宽120 cm、深15 cm时,土壤消毒到60℃时所需蒸汽功率为87.78 kW,而当土壤蒸汽消毒机蒸汽发生器出口压强为0.6 MPa,温度为158.86℃时,能提供的蒸汽功率为97.35 kW,系统损耗为0.61 kW,可满足土壤消毒的热量需求。田间试验表明:当蒸汽发生器出口蒸汽压强为0.6 MPa,温度为158.86℃,机具旋耕行走速度为0.035 m/s,消毒毛管管径15 mm,间距为180 mm时,深度15 cm土壤消毒后温度在58.9~70.6℃之间,可满足土壤旋耕消毒的温度要求。

摘要：为提高基于近地光谱技术的稻麦精准变量施肥机排肥性能稳定性,改善变量施肥控制精度,建立了外槽轮式变量施肥机离散元仿真模型,运用离散单元法和EDEM 2.2软件对施肥机排肥过程进行性能分析和数值模拟,研究不同排肥器结构和施肥控制策略对施肥机排肥稳定性的影响,并通过台架试验和田间试验验证仿真模型的准确性。结果表明:改进后的排肥器施肥量变异性系数明显减小,标准差减小14.59 g,变异系数降低9.9%;采用转速优先控制策略,当槽轮开度为19.34 mm时,排肥量稳定性系数最佳为1.09%;采用开度优先控制策略,当槽轮转速为55.75 r/min时,排肥量变异性系数最小为1.85%;与验证试验结果相比,误差最大为14.06%。结果验证了离散元仿真方法分析颗粒运动过程的准确性,表明所设计改进的排肥器能够提高施肥机排肥稳定性,满足稻麦精准变量施肥要求。

摘要：为了确定离心式变量撒肥机离散元仿真所需的接触力学参数,利用离散单元法准确地模拟撒肥机撒肥作业过程和肥料颗粒运动规律。通过对典型肥料的物理力学特性参数进行测定,建立颗粒肥料离散元仿真力学特性数据库。为撒肥机的离散元仿真提供基础数据,从而为撒肥机构的设计提供依据。

摘要：根据芦蒿收获农艺要求,针对芦蒿机械化收获效率低、成本高、工序复杂的实际问题,设计了一种实现芦蒿有序切割、有序输送、有序收集的环保自走式收获机。介绍了该机的基本结构和工作原理,对夹持输送装置、转向装置和切割装置等关键部件进行结构设计与参数分析,确定了整机电池动力容量为48V/100Ah、输送倾角θ为30°、割茬高度可调范围为40～400mm以及各驱动电机的型号等。田间试验表明:设计的芦蒿有序收获机结构合理、操作简便,平均作业速度可达0.84m/s,前进速度可达6m/s,喂入量0.62kg/s,作业效率0.23hm2/h,能一次完成芦蒿有序切割、有序输送、有序收集作业。作业质量满足行业标准以及后续生产要求,有助于设施农业机械化发展。

摘要：【目的】适应精准追肥机械在稻麦生长过程中的实时变量追肥要求.【方法】设计了一种新型轴分段式变量追肥机执行机构,阐述了该变量追肥机执行机构的总体结构及田间作业原理,分析并确定了其关键部件结构和参数.以氮肥为试验对象,进行排肥性能试验和田间追肥试验.【结果和结论】试验结果表明,该精准追肥机执行机构可实现常规槽轮排肥器槽轮转速和开度的双调节控制,整体系统控制精度90%以上,实时地调整施肥量有利于肥料的管理和充分利用,能够实现精确农业意义上的精准追肥作业,达到了设计要求.

摘要：针对目前茎叶类蔬菜收获铺放难、强度大的实际问题,研制了一种茎叶类蔬菜有序收获机,实现了茎叶类蔬菜收获的有序切割、有序输送及有序收集。为此,论述了收获机的基本结构和工作原理,分析确定了切割装置、输送装置、收集装置等关键部件的主要结构及关键参数;应用Pro/E的参数化设计功能建立收获机各零部件三维实体模型,通过约束装配完成虚拟样机设计,进行模型仿真验证。验证结果表明:所研制的茎叶类蔬菜有序收获机结构合理、轻简、新颖,各零部件之间不存在干涉现象,能满足茎叶类蔬菜有序收获的要求,提高了生产效率,为茎叶类蔬菜有序收获要求提供了一种解决思路。

摘要：[目的]为评估长江下游稻麦轮作区小麦秸秆全量还田对下茬水稻早期生长的影响,设计1种基于深度学习和三维重建的单株水稻生长形态参数测量方法。[方法]首先,以交并比(IoU)、像素精度(PA)和F值(精准率和召回率的调和平均数)作为精度衡量指标,对比传统图像分割方法(ExG+Otus、Grabcut)和深度学习模型(DeepLabv3+、SegNet、PSPNet)优选出适用于田间水稻植株的图像分割方法。然后,将植株分割图像作为输入,使用多视图空间雕刻算法对水稻进行三维重建,并从模型中提取植株形态参数,与人工测量值对比验证精度。最后,利用筛选出的方法对不同秸秆还田方式下的水稻早期生长发育情况进行量化对比。[结果]DeepLabv3+网络可用于田间水稻图像分割,在水稻分蘖期的不同阶段均能实现较好的分割效果,且能克服田间的杂草、浮萍、倒影等干扰因素,其性能指标分别为IoU值0.801,PA值0.986,F值0.822,优于其他图像分割方法。使用空间雕刻算法结合深度学习图像分割技术可以实现田间水稻的三维模型重建,根据植株三维模型计算得到株高、叶长、分蘖数和叶片数4个形态参数,与人工测量参数对比,决定系数(R2)分别为0.99、0.95、0.89和0.95,均方根误差(RMSE)分别为1.03、1.19、0.82和1.39。利用该方法对“泡田+旋耕(SR)”“旋耕+泡田(RS)”和“翻耕+旋耕+泡田(PRS)”3种不同秸秆还田方式下的水稻早期生态参数进行为期4周的测量,从生长参数的增量对比来看,整体上水稻受秸秆还田的负面影响从小到大依次为PRS、RS、SR。[结论]本文方法可以实现较高精度的田间单株水稻三维重建,可用于秸秆还田后水稻早期生长形态检测研究。

摘要：蒸汽消毒作为一种新型高效解决土壤连作障碍问题的技术,被越来越多种植方式所采用。为解决现有土壤消毒设备通用性差、结构繁杂、成本高、效率低的问题,设计一种可移动土壤蒸汽消毒机,主要由蒸汽生成系统、输送系统、控制系统、末端执行机构和行走系统等组成,对消毒机的整机结构和工作原理进行阐述,设计并确定关键部件结构尺寸参数。该机通过末端执行机构传递高温蒸汽直接对土壤进行消毒,减轻劳动强度,缩短渗透时间,通用性强,保质环保,提高消毒效率,改善作物质量。研究结果可为设计优化同类消毒机械提供参考,具有一定的市场应用前景。

摘要：针对目前叶菜收获铺放难、成本高、效率低、劳动强度大的实际问题,研制一种茎叶类蔬菜有序收获机具。根据机具性能要求和作物的生长环境特征,阐述有序收获机的整机结构和工作原理,设计并确定关键部件结构及尺寸参数,建立作物输送时的力学模型,获得夹持输送机构对茎秆的夹持力。所设计的柔性夹持输送机构倾斜角为20°～30°,输送带宽度为65mm,长度为2 456mm,工作幅宽为1 000mm,割茬高度10～200mm可调,生产效率为0.2～0.5hm2/h。结果表明,所研制的茎叶类蔬菜有序收获机结构合理、轻简新颖,能满足茎叶类蔬菜有序收获的要求,提高了生产效率。该研究对蔬菜有序输送、减少蔬菜输送损失、降低伤苗率、提高收获机整机性能具有重要意义。