摘要：以油茶果壳和不同塑料即聚丙烯、高密度聚乙烯(PE-HD)、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯为原料,采用模压成型的方法制备了高填充油茶果壳基木塑复合材料,利用电子万能试验机和悬臂梁冲击试验机测试其力学性能。通过单因素试验分析塑料种类对复合材料力学性能的影响,确定较优塑料种类后进一步优化制备参数。以壳粉含量、增容剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAPE)含量、热压温度、热压时间为设计因素,以弯曲强度、弯曲弹性模量、拉伸强度、冲击强度为力学性能优化目标,设计L_(9)(3^(4))正交试验,研究了高填充油茶果壳基木塑复合材料的制备工艺,利用极差分析和方差分析得到了较优配方和工艺参数组合。研究表明:当添加塑料为PE-HD时,复合材料的弯曲强度最大为34.40 MPa,拉伸强度最大为18.20 MPa,力学性能较优;壳粉含量为65%时,添加7%MAPE的复合材料强度较好,弯曲强度最大为33.66 MPa;优化制备参数组合为壳粉含量55%,MAPE含量5%,热压温度160℃,热压时间10 min。

摘要：小型集材挂车于林间作业存在多种工况,包括满载弯曲、满载扭转、紧急制动和急速转弯。为解决挂车在满载工况下车载系统的可靠性与安全性较差的问题,建立小型集材挂车的三维装配模型,进行静态分析。通过有限元分析,研究挂车在4种典型工况下的结构变形和应力分布。研究表明,满载弯曲工况下,最大位移为4.5177 mm,最大应力为115.19 MPa,安全系数为3.08;满载扭转工况下,最大位移为0.98448 mm,最大应力为71.929 MPa,安全系数为4.935;满载制动工况下,最大位移为4.9946 mm,最大应力为120.05 MPa,安全系数为2.957;紧急转弯工况下,最大位移为4.3658 mm,最大应力为104.64 MPa,安全系数为3.39。结果显示研究设计的小型集材挂车在林间作业时满载工况下稳定性较强,确保木材的可靠采集和运输。基于该结果可进一步优化挂车设计和性能,以适应不断变化的需求和环境要求。

摘要：【目的】研究形状系数、含水率以及粒径对板栗悬浮速度的影响规律并建立不同粒径下板栗悬浮速度预测模型。【方法】以河北省唐山市迁西县的燕山早丰板栗为研究对象,通过自制悬浮速度试验台测量板栗的悬浮速度,并选取含水率、粒径、形状系数为影响因子,以悬浮速度为目标值,运用Origin软件进行单因素试验分析,建立不同粒径下板栗的悬浮速度预测模型,探究各参数与悬浮速度之间的变化规律。【结果】单因素试验中,粒径、含水率与悬浮速度呈现正相关,而形状系数与悬浮速度呈现负相关。不同粒径下板栗悬浮速度的变化范围为9.39 m/s~24.37 m/s;不同含水率下板栗悬浮速度的变化范围为12.78 m/s~23.12 m/s;不同形状系数下板栗悬浮速度的变化范围为9.18 m/s~24.84 m/s。【结论】本研究设计的板栗悬浮速度预测模型可以计算出板栗的最佳收获时期,降低设计气力输送装置时风机的功耗,提高板栗采收的效率,并为板栗气力输送、清选以及分级等机械设备的设计研究提供参考。

摘要：【目的】林果灌溉作业中,常用的节水灌溉方式(如滴管、喷灌等)由于其水肥都灌于地表而易产生蒸发损失和盐碱化,亟需可有效对果树地下根部进行直接灌溉,同时保证水肥不会向地表溢出的装置和技术。【方法】根据实际运用场景,得到装置的设计要求,设计了一款地下自密封压力注灌装置,该装置中通过压力自密封结构在工作中能够保证水肥不向地表溢流。应用此装置设计单因素和多因素试验,选取土壤类型、供水压力和注水深度为影响因素,以注入量为目标进行试验,运用Origin软件进行单因素试验分析,运用Design-Expert软件进行多因素试验分析并建立回归模型,探究装置实际工作下适宜参数及各参数对注入量的影响。通过实际试验与得到的回归模型公式对比,验证模型的可靠性。【结果】单因素试验中,注入量随着供水压力的增大而增大,随着注水深度的增大而减小。多因素试验中,对回归模型进行优化分析,得到常见土壤的适宜供水压力为287 kPa,适宜注水深度为30 cm,注入量的预测值和实际值偏差小于5%,模型结果可靠。【结论】该装置可以满足最初的设计需求,实现了有效对果树地下根部的直接灌溉,同时保证水肥不会向地表溢出。本研究的模型验证为后续该类装置实际运用和继续开发,以及地下压力注灌技术的发展提供了数据支撑。

摘要：针对目前草原植被盖度和物候期监测中存在的连续工作能力差、自动监测能力弱和精确度较低问题,将固定监测、移动监测和云平台结合,研制了一种草原植被盖度与物候智能监测系统。该系统主要由固定监测子系统、移动监测子系统以及草原物候智能监测云平台组成。固定监测子系统主要由物候相机、供电模块、通信模块、边缘计算控制器和支撑立杆等组成,移动监测子系统主要包括手持机和应用程序。草原物候智能监测云平台基于浏览器/服务器模式架构设计,具有信息查询、数据分析、数据显示和数据共享等功能。固定监测子系统和移动监测子系统可实现草原植被图像数据的采集和上传,然后通过云服务器部署的图像处理程序自动提取草原植被指数和植被盖度并存入数据库。在此基础上,通过拟合植被指数的时间序列获得植被生长曲线,并利用TIMESAT软件提取物候参数。经测试,提出的利用过绿指数(excess green index,EXG)结合最大类间方差法分割草原植被图像进而实现草原植被盖度识别的方法获得了90%的精确度,满足草原植被盖度自动化和批量化提取需求。并且,该研究在提取相对绿度指数(green chromatic coordinate,GCC)、EXG与归一化红绿差分指数(normalized green red difference index,NGRDI)植被指数的基础上,采用Double Logistic函数拟合的植被生长曲线可以准确反映植被生长周期。该系统为草原植被数智化监测和管理提供了可靠的技术和数据支撑。

摘要：【目的】为解决由于森林火灾烟雾数据集样本量小、样本特征分散、烟雾图像占比小等特点导致的林火烟雾检测模型识别效果差、准确率低等问题,实现快速、准确识别检测森林火灾烟雾。【方法】针对少样本森林火灾烟雾图像数据集的样本特征,本研究提出了一种基于多头注意力机制的森林火灾烟雾图像检测方法。该方法首先在训练阶段采用数据增强方法,扩充训练数据的数量同时降低过拟合风险;然后设计特征提取模块与特征聚合模块,在特征提取模块中引入多头注意力机制并探讨引入的合适位置,使模型更多地关注火灾局部特征,解决烟雾图像少造成的信息缺失问题;在特征聚合模块中使用FPN-PAN模块对图像的深层与浅层语义信息进行特征融合;最后,设置检测头模块输出实验结果。利用测试准确率、召回率、误报率、检测率和F1值等评价指标在少样本公共数据集和自建火灾烟雾少样本数据集上测试本方法的有效性。【结果】在数据增强阶段同时增加马赛克数据增强和多尺度变换,可以得到更好的检测效果。在特征提取模块的第4个卷积模块后面添加1处多头注意力机制的模型性能最好。相较于现有的元学习长短时记忆网络、匹配网络和轻量级目标检测网络等方法,本方法有更好的检测效果,具体表现为准确率达到了98.79%,召回率98.28%,检测率97.33%,误报率仅为6.36%。【结论】与现有的火灾烟雾检测模型相比,本方法具有更好的判别能力和泛化能力。

摘要：【目的】针对为林木采育机而设计的蜂窝进料辊,研究其在采伐时夹紧和翻转工序的模拟工况下,密实度差异对压缩响应的影响。【方法】将15套蜂窝辊按照密实度划分为3种等级,经由理论模型和模拟仿真分析,对多密实度下的力学和吸能特性的变化做量化探究。选出其中3套制备试件,进行线弹性阶段内的径向压缩试验,利用数字图像相关技术对压缩过程中试件的变形进行监测,比较微观上塑性铰处的结点变形,同时对比仿真与试验的结果,进而总结双V附翼蜂窝进料辊的变形模式。【结果】仿真结果显示:平台阶段下随着密实度增长约10%,蜂窝辊的等效应力上升幅度处于2 MPa以内,但吸能量则提升了近乎6倍。试验结果表明:线弹性阶段下相同幅度的密实度提升,虽然导致质量增大约59.78%,但接触力却获得约3.4倍的提升。变形观测后提出准静态压缩下的V型变形模式,在离散系数低于6%的情况下获得了验证。【结论】蜂窝辊在密实度为0.25~0.40范围内的压缩响应表现为:以壁厚和层数为主要变量的密实度分别与等效应力和吸能量均具有显著非线性的正相关关系;在近似密实度下,增加壁厚,有助于获得更高的抗压强度,减少层数则促进了吸能特性的提升;双V附翼蜂窝进料辊在周向的变形机制显露出不均匀的拉胀现象。

摘要：针对目前国内采伐机平台存在信息传输过程不够稳定、多功能难以汇集成块、作业设计调查中材积计算误差较大的问题,设计了一套基于云平台的林间采伐头作业信息采集系统。首先,根据系统目标建立平台的软件与硬件系统,软件系统使用嵌入式模块与工控模块开发,基于CAN通信协议实现采伐机头的本地控制和作业及状态信息采集;通过在阿里云服务器创建数据中心、部署中间件实现采伐机作业数据的实时处理;硬件系统中搭载了无线通信模块,基于Socket编程通过MQTT协议进行与云端的全双工通信。其次,建立原木定制采伐(CTL)材积模型,基于编码器角度与树木直径对应关系实现对树木直径与长度的实时测量。最后,将上述平台系统于野外复杂环境下进行试验,并在林间选取不同郁闭度的条件,验证信息传输的稳定性以及云报表材积信息采集的准确性。配备了该系统的采伐机在实际工作环境下,系统信息传输过程的丢包率可以控制在1%以内。通过云平台报表数据与人工测量数据计算得到的材积对比,材积测量误差率在5%以内。开发的基于物联网与云框架的采伐机信息采集系统与B/S版的远程终端访问系统通过野外复杂试验验证了信息采集系统的可靠性,通过对比原木材积国家标准,验证了CTL材积模型的有效性,从而能够稳定实现国内林木采伐机数据的采集上云工作。

摘要：为探究葡萄枝条的最优切割刀具参数及其力学特性,采用自主研发摆臂式试验台进行切割力学特性试验,分析刀具楔角、刀具滑切角、切割速度及切割间隙对峰值切割力的影响。通过单因素试验和Box-Behnken响应面试验设计方法研究各因素及其交互因素对峰值切割力的影响,并建立了优化模型。研究结果表明,刀具楔角越小,切割葡萄枝条的峰值切割力越小;峰值切割力随着刀具滑切角度、切割速度和切割间隙增加而减小。影响峰值切割力由大到小顺序为:切割速度、刀具滑切角、切割间隙、刀具楔角;最优切割参数组合为:切割速度3.6 m/s、刀具滑切角25°、切割间隙1.5 mm、刀具楔角15°,并且在该条件下进行的验证试验误差在5%以内,说明所建模型合理。该研究结果可为后续葡萄修剪装备切割部件研制提供理论支持。

摘要：【目的】我国果园机械化程度低,尤其缺少丘陵山地果园的机械,目前果园疏花疏果、套袋、采摘等繁重工作主要依靠人工架梯完成。设计一款适用于丘陵山区苹果园的高位自动调平平台,可以提高果园采收机械的采收效率、安全性和稳定性。【方法】根据果园地形特点和果树高度确定平台设计要求和调平方式,确定俯仰、侧倾不同部分尺寸关系,液压缸所需推力、平台角度和液压缸位移量的关系;建立平台控制系统数学模型,使用增量式PID控制器,以不同干扰信号在Simulink中仿真控制调平性能;在Adams中设计极限倾翻坡度实验,平台在不同姿态、不同升降高度和不同载质量情况下仿真验证其安全性。【结果】建立各部分的数学关系,确定各部分基本尺寸,从而建立了平台三维模型。在控制系统仿真中,俯仰、侧倾控制系统在阶跃干扰信号下能使工作台很快回到水平位置,调平时间分别为1.6、2.1 s,超调量均为0;俯仰、侧倾控制系统在正弦干扰信号下能使工作台始终保持在0°附近,波动范围分别在0.15°、0.19°内。平台极限倾翻坡度仿真实验表明平台的倾翻稳定性随着举升高度和载质量的增加而降低,相比无调平时,有调平时的最小极限倾翻坡度增加了24.77%,平台安全性明显提高。【结论】设计的果园高位自动调平平台能够在不同干扰下始终保持水平,具有较好的抗倾翻能力,安全可靠,能够满足丘陵山地果园的使用需求。