摘要：为实时获取浅根系作物的根系生长形态,设计了一种可用于多点测量的微型根系形态实时原位采集系统。系统主要由微型摄像头和光学放大元件等组成(体积1.5cm3),采集的图像通过无线模块发送至终端。采用基于区域生长的根系图像分析方法,以腐蚀图像为出发点,膨胀图像为终止点,结合相似性准则进行区域生长、区域标记和区域保留,来滤除土壤孔隙和杂质等对图像产生的干扰,从而提取根系轮廓,并通过图像形态学计算得到根长密度、根系平均直径等形态参数。以此系统采集樱桃番茄、辣椒根系形态参数,试验结果表明,根系长度测定值的绝对误差不超过1.5 mm,相对误差不超过5.3%;根系平均直径绝对误差不超过0.09 mm,相对误差不超过6.7%。与土壤采样法测定值相比,在0～10、>10～20、>20～30和>30～40 cm 4个土壤层内2种测定方法根系平均直径决定系数R2>0.87(P0.81(P<0.01)。证明本文设计的微型根系形态实时原位采集系统具有较高的准确性,可用于浅根系作物形态的多点观测。

摘要：以Venlo温室内温度场为研究对象,提出了一种基于计算流体动力学(CFD)非稳态模拟模型的预测控制方法。CFD模型作为虚拟温室环境,将其非稳态模拟产生的时间序列数据代替真实的物理试验数据,结合系统辨识理论将CFD模型转换成基于数据的系统控制模型,实现基于CFD的温室温度预测控制。仿真结果表明,基于CFD的预测控制实现温室温度控制的平均偏差为2.65℃,标准偏差为3.27℃,可将室内温度平稳有效地控制在作物生长允许的温度范围内。系统辨识、控制算法和CFD技术的结合,提高了控制器设计的效率,丰富了温室控制系统的设计方法。

摘要：为了建立集环境因子、作物生长过程和上层指标的综合温室控制系统,分析了现有温室控制研究成果,基于控制周期原则将温室控制系统分为分钟级温室环境因子控制系统(快速时变系统)、天或旬级的作物生长周期控制系统(中速时变系统)、年级的温室上层指标控制系统(慢速时变系统)。通过多时间尺度分析发现3类控制系统具有多时标特性,借助奇异摄动理论,对温室控制系统进行了分层递阶设计,进而得出该理论下的总体温室控制系统模型与控制器求解过程。通过算例演绎该设计方法的步骤,进行了仿真研究,结果表明,基于奇异摄动理论的温室控制系统设计思路清晰、计算量小、易于工程实现。

摘要：【目的】深入了解冷藏库预冷降温过程中的温度特性,提高冷藏库设计与管理水平。【方法】利用计算流体力学(CFD)软件Fluent,采用κ-ε紊流模型和非稳态求解方法,选择合适的边界条件,对冷藏库预冷降温过程进行二维非稳态数值计算,得到了不同时刻的温度场,并通过试验对模拟结果进行验证。【结果】模拟温度与实测温度的变化趋势一致,最大误差为3%,二者具有较好的线性拟合度,其拟合曲线的R2=0.7412,SE=3.1225。【结论】数值模拟能够较好地反应冷藏库预冷过程中的温度变化。

摘要：切割器作为芦蒿收获机的重要工作部件,其切割性能直接影响作物的收获质量和后续输送效果。采用虚拟样机设计方法,对自走式芦蒿有序收获机中往复式切割器的结构参数和芦蒿茎秆的物理参数进行研究,建立了切割部件的三维实体模型和茎秆的柔性简化模型,并进行刚柔耦合动力学仿真分析。以切割系统的切割速度vg、切割角度α和前进速度vm为影响因素,选取切割器对茎秆切割力F和重割率γ为评价指标,设计了三因素三水平虚拟正交试验,运用统计学软件进行响应面回归分析和方差分析,并进行田间试验验证。结果表明,响应面模型(RSM)优化组合vg=1.6 m/s,α=15°,vm=1.0 m/s时,F、γ明显降低,割茬质量最好,与试验结果相比,切割力误差小于10.9%、重割率误差小于11.3%。分析结果验证了预测模型的有效性和准确性,表明所设计的往复式切割器满足对芦蒿的有序收获要求。

摘要：为了实现背负式喷雾器的变量喷雾,该文采用频率为8kHz、占空比可调的方波信号控制微型电动隔膜泵,通过改变隔膜泵直流电机导通和关断时间,实现了基于脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术的背负式喷雾器变量喷雾调节控制,并研究了此种变量控制系统的喷雾特性。结果表明:喷雾量随着占空比的增大而增大,但增大率逐渐减小,最小喷雾量为0.66L/min,最大喷雾量为1.13L/min。随着占空比的增大,喷雾量逐渐增大,雾量分布显著向两边区域分散,喷雾角也呈现平缓增大的趋势,最低值41.53o,最高值为61.78o。雾滴粒径随占空比的增大逐渐减小,但基本维持在100～135μm之间。雾滴速度随占空比的增大逐渐增大,喷雾速度场基本呈现由上而下逐渐减小的趋势,中间喷雾速度明显大于两边。随着占空比的变化,喷雾质量的变化仍在可采用的范围,该变量喷雾控制系统工作性能稳定可靠,可操作性好,与背负式喷雾器相兼容,能有效应用于农业生产。

摘要：针对国内目前多数滴灌作业人工操作,费时费力效果不佳,部分自动滴灌系统实用性不强的情况,提出了基于ZigBee无线传感器网络的自动控制滴灌系统,介绍了系统的硬件构成,软件设计和工作过程。该系统能够监测植物土壤湿度、环境温度和光照的变化,通过无线网络将传感器信号反馈,结合传感器融合技术可对滴灌动作做出精确判断,实施高效的节水灌溉措施。

摘要：在现有全喂入式稻麦联合收获机上,采用技术集成的方法,重新配套动力,加装开沟、导草及其传动等装置,设计了墒沟集草型稻麦联合收获机。试验表明,该机设计方案可行,作业质量稳定,平均作业速度可达0.8 m/s,作业效率0.27 hm2/h,秸秆入沟率不小于95%,能一次完成稻麦联合收获、墒沟开挖、秸秆集沟还田作业。

摘要：设计了一种集稻麦收获开沟埋草等功能于一体的复式作业机械,该机采用联合作业方式,一次作业可完成联合收获、开沟、埋草等作业。田间试验表明,该机传动合理、工作可靠、开沟作业质量稳定,梯形沟上、下口宽分别约为220 mm和160 mm,平均深度为193 mm,满足农艺埋草、排水的要求。

摘要：设计基于CC2430的无线传感器网络自动控制滴灌系统,实施高效、精确的节水灌溉措施;深入研究系统的硬件构成,软件设计和工作过程,通过田间实验观测通讯质量和滴灌效果;开启时间设定为滴灌后20min能保证数据准确性及实时性;田间实验期间测得土壤湿度最小值24%,最大值为49%,在理想范围内,在作物缺水时,系统能及时灌溉,当湿度达到作物要求上限时则适时停止灌溉,减少不必要的浪费;该系统能够监测植物土壤湿度,环境温度和光照的变化,通过无线网络将传感器信号反馈,结合传感器融合技术对滴灌动作做出精确判断。