2018, 49(8):1-17. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.001
摘要:拖拉機作為農(nóng)業(yè)裝備的核心,,其技術(shù)發(fā)展水平體現(xiàn)著國家農(nóng)業(yè)機械化程度和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平。近年來,拖拉機在廣泛應(yīng)用新技術(shù)的同時,,不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品,,技術(shù)含量不斷提高,產(chǎn)品性能持續(xù)增強。本文分析了當(dāng)前國內(nèi)外拖拉機產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展情況,,以及農(nóng)業(yè)拖拉機實現(xiàn)自動化,、智能化和信息化的緊迫性和必要性,;歸納了拖拉機在發(fā)動機排放控制、新能源應(yīng)用,、動力換擋,、無級變速、懸浮前橋,、駕駛室,、電液懸掛、電子控制,、總線網(wǎng)絡(luò)以及整機信息化等關(guān)鍵技術(shù)方面的最新研究進展,,結(jié)合產(chǎn)品應(yīng)用闡明了各系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的基本原理和特點;最后,,縱觀拖拉機技術(shù)發(fā)展歷程,,結(jié)合我國國情,,對農(nóng)業(yè)拖拉機技術(shù)的未來發(fā)展方向進行了總結(jié)和展望,提出在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時代,,云計算,、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)開始與農(nóng)機裝備制造業(yè)相結(jié)合,,集高效,、節(jié)能、環(huán)保,、智能為一體的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)代表了未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新型模式,,智能拖拉機作為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的重要節(jié)點,其智能感知,、智能決策,、高效驅(qū)動以及遠程管控技術(shù)將成為技術(shù)發(fā)展的未來方向。
岳學(xué)軍 , 凌康杰 , 洪添勝 , 甘海明 , 劉永鑫 , 王林惠
2018, 49(8):18-25. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.002
摘要:針對傳統(tǒng)高光譜單點法檢測葉綠素含量效率低,、精度不足等問題,,提出一種基于高光譜圖像和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)多特征融合的深度學(xué)習(xí)龍眼葉片葉綠素含量分布預(yù)測模型。首先進行Savitzky-Golay光譜去噪,,然后通過奇異值分解(SVD)和獨立成分分析(ICA)提取特征光譜,,再對特征光譜圖像提取灰度共生矩陣(GLCM)和CNN紋理特征,最后建立粒子群優(yōu)化(PSO)支持向量回歸(SVR),、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNNs)分布模型,。結(jié)果表明,基于特征光譜建模的PSO-SVR預(yù)測效果最佳,,全期的校正集和驗證集模型決定系數(shù)R2為0.8220和0.8152,。對比多種主流模型,基于特征光譜,、GLCM紋理,、CNN紋理特征的ICA-DNNs模型預(yù)測精度最高,校正集和驗證集R2分別為0.8358和0.8210,。試驗結(jié)果表明,,高光譜圖像可快速無損地對龍眼葉片葉綠素含量分布進行檢測,可為龍眼樹實時營養(yǎng)監(jiān)測和病害早期防治提供理論依據(jù),。
謝家興 , 高鵬 , 莫昊凡 , 余國雄 , 胡潔 , 王衛(wèi)星
2018, 49(8):26-32,58. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.003
摘要:為解決荔枝園灌溉中水資源浪費嚴(yán)重的問題,,根據(jù)現(xiàn)有裝備條件,,設(shè)計了基于無線傳感器網(wǎng)的模糊專家決策系統(tǒng),并對系統(tǒng)的模糊控制器進行優(yōu)化以提升系統(tǒng)整體性能,。該系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點實時接收來自傳感器節(jié)點采集的荔枝園環(huán)境信息,,選擇土壤實測含水率與預(yù)設(shè)土壤最佳含水率的誤差及其變化率作為決策因子,,得出預(yù)測灌溉值等決策結(jié)果。通過Matlab仿真并進行果園實地試驗,,分析該系統(tǒng)的有效性,。仿真結(jié)果表明,該智能灌溉系統(tǒng)能結(jié)合荔枝園土壤含水率情況進行適時,、適量灌溉,,有效實現(xiàn)了經(jīng)濟灌溉,并且優(yōu)化后的模糊灌溉系統(tǒng)實現(xiàn)了更高的暫態(tài)性能,、控制精度及抗干擾性,,系統(tǒng)響應(yīng)時間更快。試驗結(jié)果表明,,基于模糊控制器的智能灌溉系統(tǒng)能有效地對荔枝園灌溉進行控制,,使荔枝園土壤含水率維持在17.8%左右,符合荔枝樹的生長環(huán)境,;同時,,基于優(yōu)化后的模糊控制器的智能灌溉系統(tǒng)將荔枝園土壤含水率平均值控制在17.6%,更接近系統(tǒng)預(yù)設(shè)的荔枝園土壤最佳含水率17%,,并且具有更高的控制精度,、更強的抗干擾性與實用性。
姬江濤 , 李明勇 , 金鑫 , 趙凱旋 , 吳靄玲 , 孫經(jīng)緯
2018, 49(8):33-41,,118. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.004
摘要:為了提高蔬菜生產(chǎn)智能化水平,,針對蔬菜生產(chǎn)集約化程度不高、自動化水平低及耕作耗時耗力等問題,,集機械設(shè)計,、壓力傳感、無線傳輸,、互聯(lián)網(wǎng)通信及Android手機終端控制等技術(shù),,設(shè)計了蔬菜智能耕作裝置。該裝置包括耕作機械部件與以STM32單片機為核心的控制系統(tǒng),,并基于Android系統(tǒng)開發(fā)了移動客戶端軟件,,可實現(xiàn)耕作信息遠程查看及操控功能。根據(jù)Android客戶端的耕作指令,,選擇不同功能的末端執(zhí)行器以完成相應(yīng)的動作:通過電容式土壤水分檢測功能,,實現(xiàn)土壤水分信息監(jiān)測;通過播種部件以及龍門架定位,,完成定位定量播種,;通過液態(tài)物料投放部件以及設(shè)置在液路管道接口處的PVDF壓力傳感器,實現(xiàn)液態(tài)物料投放堵塞及流量監(jiān)測,完成液態(tài)物料精量投放,;通過CCD攝像頭獲取作物圖像信息,,并基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)了雜草識別算法,實現(xiàn)雜草識別,。試驗結(jié)果表明:該智能耕作裝置可實現(xiàn)定位定量播種功能,,株距平均合格率可達95.13%,平均誤播率為4.86%,;液態(tài)物料投放功能較為穩(wěn)定,,且均勻性較好,最大投放誤差不超過5.4g,。
丁友強 , 楊麗 , 張東興 , 崔濤 , 和賢桃 , 鐘翔君
2018, 49(8):42-49. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.005
摘要:傳統(tǒng)玉米精量播種機多采用地輪,、鏈條驅(qū)動排種器,高速作業(yè)時因地輪打滑,、鏈條跳動易造成播種粒距增大,、粒距均勻性下降等問題,難以保證播種質(zhì)量,。針對這一問題,,設(shè)計了基于GPS測速的電驅(qū)式玉米精量播種機控制系統(tǒng),該系統(tǒng)以STM32為主控制器,,采用Android手機終端設(shè)置播種株距,、排種盤型孔數(shù)等作業(yè)參數(shù),采用GPS接收器采集拖拉機的前進速度,,根據(jù)GPS提供的速度信息實時調(diào)節(jié)排種器轉(zhuǎn)速,,從而實現(xiàn)排種器轉(zhuǎn)速與拖拉機前進速度的實時匹配。為了檢測該系統(tǒng)的性能,,以編碼器測速方式為對照,,進行了3種株距(18、22,、25cm),、5種作業(yè)速度(4、6,、8,、10、12km/h)下的對比試驗,。試驗結(jié)果表明,,在相同株距、相同作業(yè)速度下,,GPS測速方式的變異系數(shù)小于編碼器測速方式,,且GPS測速方式的播種粒距合格指數(shù)和變異系數(shù)受作業(yè)速度的影響更小。在低速4km/h時,GPS測速方式的平均合格指數(shù)比編碼器測速方式低5.39個百分點,;作業(yè)速度6~10km/h時,GPS測速方式的平均合格指數(shù)比編碼器測速方式高7.96個百分點,;在高速12km/h時,,GPS測速方式的平均合格指數(shù)比編碼器測速方式高14.32個百分點;表明GPS測速方式更適宜于高速作業(yè)工況,。
孫永佳 , 沈景新 , 竇青青 , 李青龍 , 陳剛 , 孫宜田
2018, 49(8):50-58. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.006
摘要:針對目前國內(nèi)免耕播種機的監(jiān)測傳感器抗塵效果差,、監(jiān)測精度低,且施口肥量不能變量調(diào)節(jié),,施用不當(dāng)易引起燒種,、爛種的問題,設(shè)計了一種基于Cortex-M3處理器的免耕播種機監(jiān)控系統(tǒng),。該系統(tǒng)采用面源無盲區(qū)抗塵監(jiān)測技術(shù)設(shè)計種子傳感器,,消除了監(jiān)測盲區(qū),提高了系統(tǒng)對多塵環(huán)境的適應(yīng)性和監(jiān)測準(zhǔn)確性,;采用離散增量式PID控制算法,,根據(jù)預(yù)設(shè)施肥量和采集作業(yè)速度,實時調(diào)節(jié)口肥量與作業(yè)速度相匹配,,實現(xiàn)了播種,、施肥狀況的監(jiān)測和作業(yè)面積的統(tǒng)計,進一步實現(xiàn)了作業(yè)過程中缺種,、堵種,、缺肥、堵肥等故障報警,,并可顯示故障類型和故障行號,。室內(nèi)和田間試驗驗證結(jié)果表明:該監(jiān)控系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠,播種量計數(shù)和施肥量變量調(diào)節(jié)準(zhǔn)確率較高,,播種量計數(shù)偏差在4%以內(nèi),,當(dāng)施口肥量設(shè)定為75kg/hm2時,不同作業(yè)速度下,,實際施肥量與理論施肥量的偏差在5%以內(nèi),,滿足了實際生產(chǎn)需求,提高了播種機的工作效率和施肥精度,。
陳海濤 , 侯磊 , 侯守印 , 李煜 , 閔詩堯 , 柴譽鐸
2018, 49(8):59-67. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.007
摘要:為解決北方寒區(qū)玉米機收秸稈粉碎覆蓋大壟原茬地免耕播種時易發(fā)生堵塞及地溫回升較慢的問題,,設(shè)計了一種大壟玉米原茬地免耕播種機的防堵裝置。通過理論分析,,設(shè)計了防堵裝置關(guān)鍵部件,,初步得到了該裝置的結(jié)構(gòu)和作業(yè)參數(shù)。應(yīng)用三因素三水平正交試驗方法和模糊綜合評價分析法,以機組作業(yè)速度,、清秸刀齒總成轉(zhuǎn)速,、清秸刀齒總成回轉(zhuǎn)軸垂直面與機具前進方向的夾角為試驗因素,以根茬清除率,、秸稈清除率,、防堵裝置當(dāng)量功耗為評價指標(biāo),對影響防堵裝置性能的結(jié)構(gòu)與作業(yè)參數(shù)進行了試驗與優(yōu)化研究,。結(jié)果表明:在試驗條件和試驗因素水平范圍內(nèi),,影響多目標(biāo)函數(shù)的參數(shù)優(yōu)化組合為機組作業(yè)速度5.4km/h、清秸刀齒總成轉(zhuǎn)速440r/min,、清秸刀齒總成回轉(zhuǎn)軸垂直面與機具前進方向的夾角20°,,此時,根茬清除率為93.94%,,秸稈清除率為95.39%,,防堵裝置當(dāng)量功耗為4.36kW,土壤擾動量為31.9%,。
李耀明 , 王建鵬 , 徐立章 , 唐忠 , 徐正華 , 王克玖
2018, 49(8):68-75. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.008
摘要:為解決聯(lián)合收獲機在田間作業(yè)時因喂入量波動而導(dǎo)致作業(yè)性能下降及脫粒滾筒堵塞等問題,,用凹板篩后側(cè)油缸油壓力表征脫粒滾筒負(fù)荷,設(shè)計了由凹板間隙調(diào)節(jié)系統(tǒng)和凹板篩后側(cè)油壓力采集系統(tǒng)組成的脫粒滾筒負(fù)荷監(jiān)測和凹板間隙調(diào)節(jié)裝置,。田間試驗中,,采用油壓傳感器測量凹板篩后側(cè)油壓力,并通過STM32單片機對測得的油壓信號進行采集并保存,,分別分析了喂入量和凹板間隙對油壓力以及脫粒分離性能的影響,。結(jié)果表明,凹板篩后側(cè)油缸油壓力和脫粒分離損失率隨喂入量增大而增大,,喂入量從3.4kg/s增大到6.0kg/s時,,凹板篩后側(cè)油缸油壓力從732N增加到1114N,脫粒分離總損失率由0.54%增加到1.08%,。在額定喂入量為6.0kg/s條件下,,凹板篩后側(cè)左右兩個油缸的油壓波動范圍為450~660N,且兩側(cè)油缸壓力一致,。另外,,凹板篩后側(cè)油缸油壓力隨凹板間隙增大而減小,脫粒分離總損失率隨著凹板間隙的增大而增大,,凹板間隙從35mm增大到45mm時,,凹板篩后側(cè)油缸油壓力從1114N降到758N,脫粒分離總損失率由1.08%增加到1.31%,。在喂入量為6.0kg/s,、凹板間隙為35mm時,,脫粒分離總損失率僅為1.08%,整機性能最佳,,此時凹板篩后側(cè)油缸油壓力的變化范圍為900~1320N,。
曹衛(wèi)彬 , 焦灝博 , 劉姣娣 , 楊雙平 , 陳棒棒 , 孫胃嶺
2018, 49(8):76-82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.009
摘要:針對紅花花球分布層次不齊造成機械采收效率低等問題,設(shè)計一種紅花絲盲采裝置,。通過分析人工手采摘紅花絲的過程,,利用TRIZ理論,建立紅花絲采摘的物質(zhì)-場模型,,得出紅花絲最佳采摘方案為利用采摘齒與紅花絲碰撞的盲采。采用凸輪機構(gòu)作為紅花絲采摘的驅(qū)動機構(gòu),,利用TRIZ理論的沖突矩陣對應(yīng)的發(fā)明原理,,對凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)進行改進,使凸輪機構(gòu)完成紅花絲的夾緊與拉拔兩個驅(qū)動,。設(shè)計了一種新的弧形采摘齒,,解決了紅花絲漏采難題。利用Creo軟件建立紅花絲盲采裝置的三維模型,,并研制樣機進行試驗,,試驗結(jié)果表明,當(dāng)該裝置前進速度為0.5m/s,,采摘齒轉(zhuǎn)速大于6r/s時,,紅花絲的采摘效果最佳,采凈率約為90%,。
2018, 49(8):83-90. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.010
摘要:為實現(xiàn)枸杞機械化采收,,提高枸杞采摘的采凈率、降低損傷率,,提出一種在溝槽凸輪的引導(dǎo)下,,壓板迫使骨架側(cè)向張開,進而調(diào)節(jié)梳刷指間距的設(shè)計方案,。通過對枸杞自然特征和物理參數(shù)測量分析,,建立了梳刷指變間距控制部件的數(shù)學(xué)模型,并利用Matlab對其關(guān)鍵零件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化,。以寧杞1號為研究對象,,設(shè)計多參數(shù)變量的正交試驗,以采凈率和損傷率作為評價指標(biāo),,得到對采摘效果影響程度由大到小的梳刷指參數(shù)依次為彈簧鋼長度,、指間距、彈簧鋼直徑,;最佳的梳刷指參數(shù)組合為:指間距為8mm,、彈簧鋼長度為45mm,、彈簧鋼直徑為1.1mm。在寧夏農(nóng)科院枸杞研究所進行實地采收試驗,,結(jié)果表明:采凈率為90%,,損傷率為8.41%,滿足枸杞采收的工作要求,。
徐亞丹 , 孫良 , 武傳宇 , 俞高紅 , 張國鳳 , 方治
2018, 49(8):91-99. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.011
摘要:針對利用圖論進行移栽用周轉(zhuǎn)輪系綜合過程中,,依靠經(jīng)驗實現(xiàn)輪系的雙色拓?fù)鋱D到功能圖的轉(zhuǎn)換,容易出現(xiàn)可行輪系結(jié)構(gòu)遺漏的問題,,提出一種基于碼值矩陣(CVM)的周轉(zhuǎn)輪系功能圖(FSE)的自動生成方法,,實現(xiàn)輪系拓?fù)鋱D到功能圖的系統(tǒng)化轉(zhuǎn)換。根據(jù)輪系功能圖的結(jié)構(gòu)特征,,制定輪系的基本圖形符號,,并完成編碼(碼值圖);在用鄰接矩陣描述構(gòu)件間的運動約束關(guān)系的基礎(chǔ)上,,提取輪系基本環(huán),,完成碼值矩陣描述,并獲取3類基本環(huán)功能圖(FSF),;在各基本環(huán)功能圖隨機組合的基礎(chǔ)上,,利用基本環(huán)連接與簡化原則實現(xiàn)各個基本環(huán)功能圖的自動匹配,建立系統(tǒng)化的周轉(zhuǎn)輪系的功能圖譜,。最后,,以輪系式玉米缽苗移栽機構(gòu)為例,研究傳動輪系功能圖的自動生成,,完成移栽機構(gòu)構(gòu)型綜合,、結(jié)構(gòu)設(shè)計與軌跡測試,將優(yōu)化軟件輸出的仿真軌跡與通過高速攝影描繪的軌跡進行對比,,兩者基本一致,,驗證了從拓?fù)鋱D到功能圖生成方法的可行性。
2018, 49(8):100-109. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.012
摘要:D型打結(jié)器夾繩盤回轉(zhuǎn)軸孔中心線與打結(jié)嘴回轉(zhuǎn)軸孔中心線的空間角度參數(shù)是機架結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本設(shè)計參數(shù),,本文通過建立空間坐標(biāo)系,,對夾繩盤與打結(jié)嘴回轉(zhuǎn)軸孔中心線之間的空間角度關(guān)系進行了表達。借助微分幾何理論,,建立了夾繩盤與打結(jié)嘴運動關(guān)系的數(shù)值解析條件,,分析了k0軸與k1軸在i1o1k1平面的夾角α2、圓心o1與圓心o2在i1軸方向距離d5對送繩-搭繩動作的影響,,得出當(dāng)α2=8°,、d5=54mm時可實現(xiàn)可靠的送繩-搭繩動作;分析了j2軸與j1軸在j1o1k1平面的夾角α1,、k0軸與k1軸在j1o1k1平面的夾角α3對繞扣-鉗咬動作的影響,,通過代入不同的α1,、α3參數(shù)組合進行解析,得出當(dāng)α1=10°,、α3=25°時打結(jié)器可以實現(xiàn)可靠的繞扣-鉗咬動作,。基于解析的角度參數(shù)對打結(jié)器機架進行了試制,,對裝有試制機架的打結(jié)器與德國進口打結(jié)器(RS3770)同時開展空載打結(jié)試驗,,試驗次數(shù)200次,試驗結(jié)果顯示捆繩在兩個打結(jié)器上成結(jié)動作基本一致,,兩種打結(jié)器的成結(jié)率均為100%,。可知本文解析的D型打結(jié)器夾繩盤和打結(jié)嘴的空間角度參數(shù)匹配合理,。
錢旺 , 楊世昆 , 劉貴林 , 賀剛 , 王振華 , 杜建強
2018, 49(8):110-118. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.013
摘要:太陽能光熱技術(shù)在苜蓿草干燥領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊,,太陽能低溫干燥技術(shù)能夠最大限度地減少苜蓿草營養(yǎng)成分的損失。為了提高苜蓿草太陽能低溫干燥的效率,,優(yōu)化9TGK-15型太陽能牧草干燥成套設(shè)備干燥工藝參數(shù),通過苜蓿草干燥試驗臺對苜蓿草低溫干燥過程進行試驗研究,,得出苜蓿草干燥過程中進口溫度,、進口風(fēng)速對干燥時間的影響,并對苜蓿草干燥模型進行擬合,。利用苜蓿草干燥試驗數(shù)據(jù)和干燥模型方程確定苜蓿草太陽能分段式干燥工藝及參數(shù),,相比目前干燥設(shè)備常用的進口溫度45℃和進口風(fēng)速1.5m/s的工藝參數(shù),采用優(yōu)化后的干燥工藝及工藝參數(shù),,苜蓿草干燥效率提高了34.4%,,提高了苜蓿干草粗蛋白和胡蘿卜素等營養(yǎng)成分保有量。
李兆東 , 孫譽寧 , 楊文超 , 王韋韋 , 張?zhí)?/a> , 陳黎卿
2018, 49(8):119-126. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.014
摘要:針對氣力式排種器直播小粒蔬菜種子時易產(chǎn)生漏充與堵孔的問題,,設(shè)計了一種光束阻斷式小粒蔬菜種子漏充與堵孔同步檢測系統(tǒng),。該檢測系統(tǒng)調(diào)用ARM嵌入式系統(tǒng)的中斷資源,采用旋轉(zhuǎn)編碼器實時測定排種盤轉(zhuǎn)速,,實時調(diào)整時間窗口與理論脈沖頻率,;在時間窗口內(nèi)采集對射型激光傳感器的輸出脈沖,計算實際脈沖頻率,;通過對理論脈沖頻率和實際脈沖頻率實施運算,,同步測定漏充率與吸孔堵塞率,并在觸摸屏上顯示,。選用雪白玉蘿卜,、中雙11號油菜和上海青3種蔬菜種子為研究對象,以排種盤轉(zhuǎn)速和吸室真空度為試驗因素,,以漏充率和吸孔堵塞率為試驗指標(biāo),,在氣力式精量排種器上進行該系統(tǒng)與高速攝像同步檢測試驗驗證,。試驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)可根據(jù)排種盤轉(zhuǎn)速變化自行調(diào)整時間窗口,,對漏充判斷相對偏差不大于1.67%,,對吸孔堵塞判斷相對偏差不大于0.95%。該方法能夠有效實現(xiàn)小粒蔬菜種子漏充與堵孔的實時同步檢測,,為解析排種器漏播成因與排種器改進設(shè)計提供依據(jù),。
2018, 49(8):127-137,160. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.015
摘要:為研究單旋翼植保無人機翼尖渦流對霧滴飄移的影響特性,,基于格子玻爾茲曼(LatticeBoltzman, LBM)方法的自適應(yīng)細化物理模型,,對單旋翼無人機的旋翼流場進行了數(shù)值模擬。通過改變無人機噴桿的垂直距離和噴頭在旋翼下方的位置,,研究了不同飛行速度下,,無人機翼尖渦流對霧滴飄移的影響規(guī)律。為捕獲到不同粒徑的霧滴在無人機下洗流場中的運動軌跡,,采用基于拉格朗日離散相粒子跟蹤法模擬了霧滴的運動軌跡,。為驗證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性,進行了試驗驗證,,研究結(jié)果表明:當(dāng)無人機飛行速度大于3m/s時,,機身后方開始出現(xiàn)螺旋型尾渦,且飛行速度越大、飛行高度越高,,尾渦向機身后方的擴散距離越遠,;當(dāng)飛行速度為5m/s、飛行高度為3m時,,38%的霧滴因螺旋尾渦而造成空中飄移,,其中粒徑小于100μm的霧滴約占總飄移霧滴數(shù)的80%;噴桿距離主旋翼的高度對霧滴因翼尖渦流造成的飄移影響不明顯,,但噴頭的位置越靠近主旋翼的邊緣,,霧滴越容易被翼尖渦流卷吸。
2018, 49(8):138-144. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.016
摘要:針對JP75卷盤式噴灌機沖擊式水渦輪驅(qū)動力矩小,、水力效率低,、壓力損失高等問題,以提升水渦輪水力性能為目標(biāo),,在單因素分析的基礎(chǔ)上,,基于響應(yīng)曲面模型和CFD數(shù)值模擬,選取葉輪側(cè)端間隙寬度(側(cè)端間隙),、出水管入口倒圓半徑(倒圓半徑)和噴嘴中心與葉輪軸的間距(中心間距)為設(shè)計變量,,以水渦輪效率最高、驅(qū)動力矩最大和壓力損失最小為目標(biāo)函數(shù),,運用Box-Benhnken中心組合試驗設(shè)計方法,,開展三因素三水平優(yōu)化設(shè)計分析,。結(jié)果表明:所建立的二次多項式響應(yīng)面模型可以準(zhǔn)確表征響應(yīng)指標(biāo)與設(shè)計變量之間的關(guān)系,中心間距是影響水渦輪水力性能的最主要因素,;水渦輪結(jié)構(gòu)參數(shù)最優(yōu)組合為:中心間距73mm,、側(cè)端間隙2mm、倒圓半徑20mm,;設(shè)計工況下的試驗結(jié)果表明,,與原型水渦輪相比,優(yōu)化的水渦輪效率提高17.6個百分點,,驅(qū)動力矩提高13.2%,,進出口壓降降低29.3%。
朱興業(yè) , 萬景紅 , ALEXANDER Fordjour , 張林國 , 袁壽其
2018, 49(8):145-152. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.017
摘要:為了研究噴頭工作壓力,、噴嘴直徑和安裝間距對噴灌噴灑水深和噴灌均勻度的影響規(guī)律,,選用噴嘴直徑為2.98、3.37,、3.77mm的R3000型旋轉(zhuǎn)式噴盤的折射式噴頭進行了研究,。測量了3種噴頭在0.1、0.2,、0.3MPa工作壓力下的徑向水量分布,,噴灌強度隨著噴頭工作壓力或噴嘴直徑的增加而增大。疊加計算了安裝間距為2,、3、4,、5,、6m幾種情況下的組合均勻性系數(shù),并通過組合試驗與計算結(jié)果進行對比,,得出組合均勻性系數(shù)試驗值與模擬計算值的誤差在0.5%~11.0%之間,,影響因素的主次順序為噴頭安裝間距、工作壓力,、噴嘴直徑,。結(jié)果表明:噴嘴流量系數(shù)平均值在0.9以上,說明噴頭的性能良好,。3種噴嘴的最佳噴灌均勻性系數(shù)分別為75.9%,、78.2%和85.1%。提出了自制R3000型旋轉(zhuǎn)折射式噴頭最佳組合間距為4m的計算均勻性系數(shù)經(jīng)驗公式,,為其在工程中的應(yīng)用提供了理論數(shù)據(jù),。
2018, 49(8):153-160. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.018
摘要:魚類在通過水輪機流道時會受到其內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)輪葉片撞擊而出現(xiàn)傷亡。為了優(yōu)化某電站混流式轉(zhuǎn)輪的魚類通過生存率,,綜合計算流體動力學(xué)分析方法與魚類-葉片撞擊的數(shù)學(xué)模型,,研究了不同優(yōu)化轉(zhuǎn)輪方案下的魚類撞擊死亡率及機組能量性能,,獲得了混流式水輪機過流量及轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)對魚類死亡率的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,,在額定水頭下,,魚類通過轉(zhuǎn)輪的撞擊死亡率與轉(zhuǎn)輪的流量以及葉片數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系;對于原始轉(zhuǎn)輪,,當(dāng)流量增加到額定流量時,,魚類通過轉(zhuǎn)輪的撞擊死亡率達到了16.85%;而葉片數(shù)為13和11的兩個優(yōu)化轉(zhuǎn)輪則使額定流量下的魚類撞擊死亡率比原始轉(zhuǎn)輪分別降低了2.93和5.3個百分點,。最后,,通過分析兩個優(yōu)化轉(zhuǎn)輪的魚類生態(tài)性能與能量性能,選擇采用13葉片的優(yōu)化轉(zhuǎn)輪作為最終方案,。
2018, 49(8):161-168. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.019
摘要:以河南省新鄭市為研究區(qū),,在對高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)適宜性和空間穩(wěn)定性評價的基礎(chǔ)上,通過構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)度模型,,結(jié)合熱點分析理論,,優(yōu)選高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目區(qū)。研究結(jié)果表明,,高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)難易程度中基本具備級別所占面積最大,,耕地面積為33731.84hm2,占耕地總面積的62.27%,。根據(jù)農(nóng)田建設(shè)難易程度,,選取了5個高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目區(qū),涉及新村鎮(zhèn),、城關(guān)鄉(xiāng),、觀音寺鎮(zhèn)、梨河鎮(zhèn),、八千鄉(xiāng)和辛店鎮(zhèn)等6個鄉(xiāng)鎮(zhèn),,可建成高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田面積3455.87hm2。研究方法可為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目選址提供科學(xué)依據(jù)
肖武 , 陳佳樂 , 笪宏志 , 任河 , 張建勇 , 張雷
2018, 49(8):169-180. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.020
摘要:為了探索運用無人機多光譜遙感技術(shù)監(jiān)測高潛水位礦區(qū)采煤擾動下原有生態(tài)系統(tǒng)破壞及地表耕地?fù)p毀程度的方法,,以高潛水位礦區(qū)開采沉陷導(dǎo)致地面積水所引起的農(nóng)作物漬害影響為例,,基于無人機多光譜影像,在傳統(tǒng)植被指數(shù)的基礎(chǔ)上引入紅邊波段進行擴展,優(yōu)選了22種植被指數(shù),,結(jié)合田間同步實測生物量數(shù)據(jù),, 采用經(jīng)驗?zāi)P头ǚ謩e構(gòu)建了一元回歸、基于最小二乘法的多元逐步回歸(Multivariable linear regression,,MLR),、反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back propagation neural networks, BPNN)的生物量反演模型, 通過決定系數(shù)(R2)、均方根誤差(RMSE)和估測精度(EA)3個指標(biāo)篩選出最佳模型,。最后,,基于最佳模型進行研究區(qū)玉米生物量的空間分布反演和分析,結(jié)果顯示,,所選的植被指數(shù)均與生物量顯著相關(guān),,其中,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的估算精度最高,,其決定系數(shù)R2為0.83,,比其他模型增加了0.10~0.17,預(yù)測均方根誤差RMSE為178.72g/m2,比其他模型減少了29.65~60.23g/m2,,估測精度EA可達到79.4%,,比其他模型提高了3.3%~7.1%。這說明紅邊波段更適于采煤沉陷區(qū)作物生物量的估算,,引入紅邊波段構(gòu)建生物量反演模型,,可以顯著提高采煤沉陷影響下玉米生物量無人機遙感反演模型的精度。研究結(jié)果表明:采煤沉陷盆地內(nèi)玉米生物量主要分布于592~1050g/m2,,其面積占研究區(qū)的74.4%,,地表生物量低于352g/m2的作物面積達到14.1%,玉米整體長勢受采煤擾動影響較為嚴(yán)重,,玉米生物量呈現(xiàn)從沉陷盆地邊緣往中心逐漸降低的趨勢,。本文研究為同類型其他高潛水位礦區(qū)土地?fù)p毀監(jiān)測與評價、土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與理論支撐,。
汪傳建 , 江紅紅 , 魯為華 , 張雅 , 孫世澤 , 李冬
2018, 49(8):181-186. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.021
摘要:為了快速大范圍獲取草地利用情況,,提出了一種基于放牧?xí)r空軌跡的天然草地利用評估模型。該模型根據(jù)牧群的放牧軌跡數(shù)據(jù)集,,利用網(wǎng)格分析法計算牧群采食強度,,通過模糊數(shù)學(xué)中的降半梯形、升半梯形及中間對稱型分布,,建立簡單隸屬函數(shù)對采食強度進行識別,,進而獲得草地利用分布情況以及不同利用強度下的草地有效利用面積,。以2015年和2016年為實例,,對新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)八師一五一團紫泥泉牧場草地利用情況進行估算,并對模型進行驗證,,模型精度達86.67%,。結(jié)果表明,該評估模型能較好地反映草地利用情況,;2015年和2016年研究區(qū)均有45%以上的草地未被利用,,僅有3.7%左右的草地被適度利用;在被利用的草地中,2015年7月,,76.53%的草地利用較差,,僅有4.77%的草地利用較好;2016年7月,,48.84%的草地利用較差,,11.92%的草地利用較好。
2018, 49(8):187-193,,202. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.022
摘要:針對現(xiàn)有農(nóng)田環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在長期性,、環(huán)保性和追蹤性方面的不足,提出了一種基于無源射頻識別(Radio frequency identification, RFID)傳感標(biāo)簽的農(nóng)田土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù),。該RFID傳感器標(biāo)簽基于超高頻RFID通信協(xié)議,,且工作于無源模式下。提出了一種新的數(shù)據(jù)融合方式,,比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)融合方式顯著降低了系統(tǒng)工作的功耗以及響應(yīng)時間,。測試了電磁波在農(nóng)田土壤中傳輸?shù)膿p耗情況,確定了標(biāo)簽可正常工作的基本條件,。針對埋入深度超過30cm時傳感器標(biāo)簽傳輸精確度不足的情況,,提出在同一測量點布置兩個傳感器標(biāo)簽,通過天線極化方向的不同以獲取更高的數(shù)據(jù)傳輸精確度,。通過實驗對所設(shè)計的溫濕度傳感器標(biāo)簽進行了通信性能及溫濕度測量性能測試,。實驗結(jié)果表明,基于該無源RFID傳感器標(biāo)簽所測試的溫濕度與傳統(tǒng)方式的測試結(jié)果基本一致,,溫度測試誤差不超過1.5%,,濕度測試誤差不超過1%。與現(xiàn)有農(nóng)田土壤環(huán)境監(jiān)測方法相比,,具有便利性強,、成本低、壽命長,、傳感數(shù)據(jù)易于跟蹤定位等顯著優(yōu)點,。
2018, 49(8):194-202. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.023
摘要:為了提高現(xiàn)有土壤含水率傳感器在林區(qū)的測量性能及可使用性,在優(yōu)化傳感器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,,設(shè)計了一種基于駐波原理的錐式林區(qū)土壤含水率儀,其錐角30°,、探頭直徑20mm、探頭長度150mm,。實驗結(jié)果表明:傳感器橫向測量范圍為10cm,、縱向測量范圍為18cm,輸出線性擬合決定系數(shù)在0.96以上,。靜動態(tài)特性分析表明,,傳感器測量范圍為零到粘壤性土壤飽和含水率,測量精度為3%,穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)差0.49%,,超調(diào)量為0.48%,,過渡時間0.582s。通過與TDR(TRIME-HD2型傳感器,、德國)進行對比,,測量結(jié)果線性擬合決定系數(shù)在0.97以上,兩者測量性能相當(dāng),,表明所設(shè)計的傳感器能夠達到實際使用的要求,。本文設(shè)計的土壤含水率儀性價比更高,更適用于林區(qū)土壤含水率測量,,使用更為便捷,。
趙倩 , 王利春 , 郭文忠 , 陳曉麗 , 聶銘君 , 賈冬冬
2018, 49(8):203-209. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.024
摘要:針對目前氮素濃度檢測技術(shù)中電極標(biāo)定過程與離子檢測過程分離,難以實現(xiàn)在線檢測的問題,,設(shè)計了一套基于雙傳感器冗余控制的水培營養(yǎng)液硝態(tài)氮濃度在線標(biāo)測系統(tǒng),。系統(tǒng)的標(biāo)定過程為利用絲杠滑塊線性導(dǎo)軌完成電極清洗和標(biāo)準(zhǔn)液電壓獲取,并采用最小二乘法,,辨識所采集電壓與離子濃度對數(shù)之間標(biāo)準(zhǔn)曲線的參數(shù),。系統(tǒng)的檢測過程為基于最大誤差原理,采用雙傳感器冗余控制方法進行數(shù)據(jù)融合和標(biāo)定決策,,最終實現(xiàn)硝態(tài)氮濃度的連續(xù)在線檢測,。驗證試驗結(jié)果表明:雙傳感器冗余控制方法可靠,在線檢測值與離子色譜法獲得的實驗室檢測值平均相對誤差僅為5.64%,,平均絕對誤差只有1.172×10-5,,二者呈現(xiàn)極顯著線性相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。綜合分析得出,,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)營養(yǎng)液連續(xù)消耗情況下硝態(tài)氮濃度的在線檢測,,其結(jié)果與實驗室檢測值具有較好的一致性,解決了人工標(biāo)定電極費時,、費工的問題,,提高了檢測效率,為營養(yǎng)液的精細化管理提供了新的技術(shù)手段,。
王玉寶 , 柴成亮 , 張鵬 , 趙旗 , 何建強 , 孫世坤
2018, 49(8):210-218. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.025
摘要:以渭北旱塬合陽和長武2個試驗站點為研究區(qū)域,,通過多年的玉米田間試驗數(shù)據(jù)評估CERES-Maize模型的適用性,再利用區(qū)域氣候模式RegCM40輸出的氣象數(shù)據(jù)對2050年前玉米單產(chǎn)及生產(chǎn)水足跡進行預(yù)測,。結(jié)果表明:CERES-Maize模型可以很好地模擬雨養(yǎng)玉米產(chǎn)量和物候期,,多數(shù)年份二者的絕對相對誤差(Absolute relative error,,ARE)在10%以內(nèi),,CERES-Maize模型在渭北旱塬旱作農(nóng)業(yè)區(qū)有很好的適用性。應(yīng)用CERES-Maize模型模擬玉米生產(chǎn)水足跡,較傳統(tǒng)水足跡計算方法得到的結(jié)果更為精確可靠,。在RCP2.6氣候情景下,,隨著溫度升高和生育期有效降水量的增加,玉米產(chǎn)量呈上升趨勢,;在RCP8.5氣候情景下,,隨著溫度升高和生育期有效降水的減少,玉米產(chǎn)量呈下降趨勢,。氣溫上升幅度過大對玉米單產(chǎn)有明顯的負(fù)面影響,,降水與玉米用水效率呈正相關(guān)。為有效應(yīng)對氣候變化對旱作作物產(chǎn)量造成的負(fù)面影響,,應(yīng)采取減少溫室氣體排放量,、增強土壤蓄水保墑能力、發(fā)展集雨補灌,、篩選和培育節(jié)水抗旱新品種等措施,。
程強 , 徐嬙 , 陳超 , 薛緒掌 , 王忠義 , 孫宇瑞
2018, 49(8):219-227. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.026
摘要:越冬期根區(qū)充足的蓄水量有利于春季冬小麥的生長并有助于增產(chǎn),而冬季作物根區(qū)水分運移規(guī)律通常借助土壤凍融過程水熱耦合模型來描述,,但該模型的預(yù)測精度受參數(shù)確定方法與邊界條件等多種因素的影響,。為了提高模型預(yù)測精度,提出了一種改進型的土壤凍融過程水熱耦合模型參數(shù)估算方法,,即運用土壤凍融特征曲線(凍土未凍水含量和土壤溫度的關(guān)系)來原位估算土壤水熱耦合模型參數(shù),,并檢驗該方法的適用性。在此基礎(chǔ)上,,評價地表蒸發(fā)量對模型預(yù)測精度的影響,。大田試驗在北京市昌平區(qū)小湯山精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范基地開展,歷經(jīng)兩個越冬期(2011—2012年和2012—2013年),,利用管式介電傳感器,、溫度傳感器和蒸滲儀分別采集了土壤剖面未凍水含量、土壤溫度和地表蒸發(fā)量數(shù)據(jù),。利用第1個越冬期(2011—2012年)的數(shù)據(jù)擬合土壤凍融特征曲線,,對土壤水熱參數(shù)進行最優(yōu)估算,利用第2個越冬期(2012—2013年)的數(shù)據(jù)評價估算參數(shù)和地表蒸發(fā)量對模型預(yù)測精度的影響,。結(jié)果表明:利用估算參數(shù)的模型預(yù)測值整體上與實測值相符,。考慮到地表蒸發(fā)量對模型水熱上邊界的影響,,第2個越冬期10cm處未凍水含量與溫度預(yù)測值和實測值的RMSE分別為0.046m3/m3和1.883℃,,20cm深度RMSE分別為0.071m3/m3和2.347℃。相比之下,,在未考慮地表蒸發(fā)量影響下,,第2個越冬期10cm處未凍水含量與溫度的模擬值和實測值的RMSE為0.059m3/m3和2.149℃,,20cm深度RMSE為0.081m3/m3和2.666℃。提出的改進型模型參數(shù)估算方法能夠保證模型的預(yù)測精度,,且考慮地表蒸發(fā)量的影響能夠進一步提高模型的預(yù)測精度,,隨著深度的增加,蒸發(fā)量對水分與溫度的影響逐漸減小,。
崔寧博 , 魏俊 , 趙璐 , 張青雯 , 龔道枝 , 王明田
2018, 49(8):228-236,,307. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.027
摘要:為有效提高西北旱區(qū)參考作物蒸散量(Reference crop evapotranspiration,ET0)預(yù)報精度,,在西北旱區(qū)選擇5個代表性氣象站點,,構(gòu)建10種基于思維進化算法(Mind evolutionary algorithm,MEA)優(yōu)化的誤差反向傳波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back propagation neural network,,BPNN)ET0預(yù)報模型,,并將其與Hargreaves-Samani模型、Irmak模型和48-PM模型等3種在西北旱區(qū)ET0計算精度較高的模型進行比較,。結(jié)果表明:在不同輸入的情況下MEA-BPNN模型模擬精度具有相對較高水平,,其中MEA-BPNN1(輸入最高氣溫Tmax、最低氣溫Tmin,、相對濕度RH,、日照時數(shù)n和距地面2m高處的風(fēng)速u2)、MEA-BPNN2(輸入Tmax,、Tmin,、n和u2)及MEA-BPNN3(輸入Tmax、Tmin,、RH和u2)模型的R2,、NSE均大于0.96,RMSE,、MAE也分別小于0.34,、0.25mm/d,以上3種MEA-BPNN模型的整體評價指標(biāo)(Global performance indicator,,GPI)排名分別為1,、2、3;MEA-BPNN7(輸入Tmax,、Tmin和u2)的R2,、NSE分別為0.9662、0.9622,, RMSE,、MAE分別為0.3610、0.2761mm/d,,模擬精度較高,;MEA-BPNN模型可移植性的分析表明: MEA-BPNN模型在西北旱區(qū)具有較強的泛化能力,,基于不同站點數(shù)據(jù)構(gòu)建的預(yù)報模型也有較高精度;在相同輸入情況下MEA-BPNN模型模擬精度均高于Hargreaves-Samani模型,、Irmak模型和48-PM模型。因此,,在氣象資料缺乏情景下MEA-BPNN模型可作為西北旱區(qū)ET0計算的推薦模型,,可為實時精準(zhǔn)灌溉預(yù)報的實現(xiàn)提供科學(xué)依據(jù)。
郭向紅 , 孫西歡 , 馬娟娟 , 雷濤 , 鄭利劍 , 王璞
2018, 49(8):237-244,,209. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.028
摘要:冬小麥深度灌水可以促進根系深扎,,提高水分利用率。為了定量計算深度灌水條件下土壤水分動態(tài),,根據(jù)冬小麥不同深度灌水試驗,,用土壤水分運動方程的源項模擬不同深度灌水,建立了冬小麥不同深度灌水條件下土壤水分運動模型,,采用有限差分法求解,。利用不同深度灌水冬小麥試驗數(shù)據(jù)對模型進行驗證,結(jié)果表明模型計算的土壤含水率與實測土壤含水率的動態(tài)變化趨勢一致,,二者顯著相關(guān),,相關(guān)系數(shù)在0.90以上,模型平均絕對誤差最大值為0.023cm3/cm3,,平均相對誤差最大值為8.22%,,均方根誤差最大值為0.03cm3/cm3。所建模型具有較高的模擬精度,,可用于模擬不同深度灌水條件下冬小麥土壤水分分布與動態(tài)變化,。
方恒 , 李援農(nóng) , 谷曉博 , 銀敏華 , 楊金宇
2018, 49(8):245-252. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.029
摘要:為揭示不同地膜覆蓋與施氮水平組合對夏玉米籽粒灌漿過程的影響規(guī)律,進行了地膜覆蓋(普通地膜,、氧化-生物雙降解生態(tài)地膜,,記為P和J)和尿素(純氮0、90,、180,、270kg/hm2,記為N0,、N1,、N2和N3)對夏玉米灌漿特征參數(shù)和葉綠素a/b影響的試驗。結(jié)果表明,,一定范圍內(nèi)隨施氮水平的提高,,延遲了達到最大灌漿速率的時間,最大延遲6.273d,,但提高了最大灌漿速率和平均灌漿速率,,分別提高1.489mg/d和1.062mg/d,。地膜覆蓋配施氮肥主要延長了灌漿快增期和緩增期持續(xù)時間,分別延長0.554~6.839d和1.627~12.355d,,并分別提高了快增期和緩增期的平均灌漿速率1.125mg/d和0.285mg/d,。普通地膜覆蓋主要延長灌漿漸增期持續(xù)時間,并提高灌漿速率,,而氧化-生物雙降解地膜延長灌漿持續(xù)時間和提高灌漿速率的作用在快增期和緩增期逐漸顯現(xiàn),。地膜覆蓋配施氮肥推遲了葉綠素a/b質(zhì)量比達到最大值的時間(12~24d),但延長了光合活性持續(xù)時間,,有利于提高籽粒質(zhì)量,。
魏永霞 , 侯景翔 , 吳昱 , 劉慧 , 汝晨 , 楊軍明
2018, 49(8):253-264. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.030
摘要:為了探討東北黑土區(qū)水稻高效節(jié)水種植模式,于2017年在黑龍江省慶安縣采用測坑微區(qū)試驗,,研究了旱直播對水稻光合特性,、各器官生物產(chǎn)量、干物質(zhì)累積速率,、根冠比,、傷流強度、產(chǎn)量水分利用效率(WUEy),、葉片水分利用效率(WUEl)和產(chǎn)量因子等的影響,。試驗設(shè)置了3個處理:滴灌旱直播(DH)、漫灌旱直播(MH)和常規(guī)插秧淹灌(CK),,并以CK處理作為對照,。結(jié)果表明:DH與MH處理的凈光合速率Pn(分蘗末期除外)、蒸騰速率Tr,、氣孔導(dǎo)度Gs,、以及葉、鞘,、莖,、穗等冠部干物質(zhì)累積量、冠部干物質(zhì)累積速率(分蘗中期至末期除外),、冠部最大累積速率在整個生育期均低于CK,,但WUEl、根部干物質(zhì)累積量(分蘗前期和中期除外),、根部干物質(zhì)累積速率,、根系活力(分蘗中期與拔節(jié)孕穗期除外)均高于CK。3個處理的胞間CO2濃度Ci整個生育期波動幅度不大,。根部和總干物質(zhì)最大累積速率及各生育期根冠比以DH最大,,CK最小。DH與MH處理的千粒質(zhì)量和結(jié)實率較CK下降不顯著(P>0.05),,穗長和穗粒數(shù)下降顯著(P<0.05),,有效穗數(shù)上升顯著(P<0.05),。DH較CK、MH分別節(jié)省灌溉用水63.88%和39.52%,,WUEy分別提高2.66倍和1.64倍,。滴灌旱直播種植不僅大幅度減少了灌溉用水量,顯著提高了水稻的WUEy,,而且具有較為可觀的經(jīng)濟效益和顯著的社會效益,。研究結(jié)果可為東北黑土區(qū)水稻種植模式的選取提供技術(shù)支撐,對保障黑土區(qū)農(nóng)業(yè)水土資源可持續(xù)利用具有重要意義,。
張忠學(xué) , 陳帥宏 , 陳鵬 , 鄭恩楠 , 劉明
2018, 49(8):265-274. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.031
摘要:為了進一步探究不同灌溉制度對寒地黑土區(qū)玉米水分利用效率(WUE)的影響,,以玉米大田試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),,研究了玉米耗水規(guī)律以及葉片和產(chǎn)量水平的水分利用效率的變化規(guī)律,,尋找符合東北地區(qū)玉米節(jié)水高產(chǎn)要求的灌水方案。同時研究了玉米葉片和籽粒碳同位素分辨率(Δ13C)與不同水平水分利用效率的關(guān)系,,驗證了玉米穩(wěn)定碳同位素分辨率對作物不同水平水分利用效率的指示作用,。研究結(jié)果表明,全生育期灌溉定額為800m3/hm2,,灌水4次時玉米產(chǎn)量最高為14920.62kg/hm2,,但此時產(chǎn)量水平水分利用效率(WUEy)較低;全生育期灌溉定額為600m3/hm2,,灌水4次時玉米WUEy最大為3.74kg/m3,,但產(chǎn)量偏低,綜合考慮產(chǎn)量和水分利用效率,,得出符合該地區(qū)玉米節(jié)水高產(chǎn)要求的灌水方案為全生育期灌水800m3/hm2,,灌水3次(苗期、拔節(jié)期,、抽雄期),,此時玉米WUEy為3.65kg/m3,產(chǎn)量較最大值未發(fā)生明顯下降,。拔節(jié)期玉米葉片碳同位素分辨率(ΔLB),、成熟期葉片碳同位素分辨率(ΔLC)和籽粒碳同位素分辨率(ΔF)變化范圍分別為0.451%~0.542%、0.505%~0.598%,、0.496%~0.526%,。葉片碳同位素分辨率(ΔL)、ΔF與瞬時水分利用效率(WUEi),、內(nèi)在水分利用效率(WUEn),、WUEy均呈負(fù)相關(guān),ΔL與WUEn的相關(guān)性優(yōu)于其與WUEi的相關(guān)性,,ΔF對WUEy指示作用優(yōu)于ΔL對WUEy的指示作用,,玉米ΔL,、ΔF可分別作為指示W(wǎng)UEn和WUEy的重要指標(biāo)。研究結(jié)果可為東北地區(qū)玉米生產(chǎn)提供理論支持及數(shù)據(jù)參考,。
2018, 49(8):275-284. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.032
摘要:覆膜和節(jié)水灌溉是我國西北旱區(qū)應(yīng)對水資源短缺,、提高作物水分生產(chǎn)率的主要措施。為了探索覆膜與灌溉制度對農(nóng)田水熱和制種玉米生長的綜合影響,,揭示農(nóng)田耗水及水分利用效率的變化規(guī)律,,于2017年在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)石羊河流域農(nóng)業(yè)與生態(tài)節(jié)水試驗站進行了制種玉米田間試驗,設(shè)置覆膜與水分2個控制因素,,覆膜分別為完全覆膜(M1)與不覆膜(M0)2個水平,,水分設(shè)置W1、W2,、W3,、W4和W5 5個水平,分別為當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)灌溉定額的100%,、85%,、70%、55%和40%,,灌水方式為滴灌,,共10個處理。結(jié)果表明:相同灌水條件下覆膜相對于不覆膜處理,,可減少棵間蒸發(fā),,增高生育前期土壤溫度,使株高和葉面積指數(shù)的增長速率高于不覆膜,,提前7~10d達峰值,,增產(chǎn)達6.5%~44.6%,水分利用效率提高16.9%~50.4%,。但覆膜可阻滯降雨入滲,,以單次典型降雨32.4mm為例,覆膜較不覆膜降雨入滲百分比降低22.4%,。相同覆膜條件下,,土壤貯水消耗量隨著灌水量的減少而增多,因此土壤貯水量隨著灌水量的增加而增加,。灌水量越多,,制種玉米株高、葉面積指數(shù)和最終干物質(zhì)累積量越高,,而水分利用效率則越低,。覆膜條件下,W1處理產(chǎn)量最高,W3次之,,且兩者之間無顯著性差異,,水分利用效率則為W5處理最高,W3次之,。M1W3處理可以在保證較高產(chǎn)量的同時,,水分利用效率較MIW1提高17.6%。綜上,,在當(dāng)?shù)刂品N玉米生產(chǎn)中,,雖然覆膜可能減少地表降水入滲,但可以使生育期提前,、減少棵間蒸發(fā),,對于節(jié)水增產(chǎn)有一定的促進作用。
2018, 49(8):285-292. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.033
摘要:基于非飽和土壤水分運動的Richards方程,,采用HYDRUS-2D/3D模擬軟件對11種典型土質(zhì)(美國制土壤質(zhì)地分類系統(tǒng))中滴灌濕潤體的運動過程進行了數(shù)值模擬,。結(jié)果表明,濕潤體平均含水率的增量與滴灌流量正相關(guān),,與飽和導(dǎo)水率負(fù)相關(guān),;濕潤體垂向遷移距離與滴頭流量,、飽和導(dǎo)水率和時間呈冪函數(shù)關(guān)系,;濕潤體徑向遷移距離可用滴頭流量、平均含水率的增量,、垂向遷移距離和時間來定量表征,。據(jù)此建立了描述不同土質(zhì)中濕潤體動態(tài)變化規(guī)律的經(jīng)驗公式,通過與數(shù)值模擬結(jié)果,、文獻試驗數(shù)據(jù)等進行對比,,表明此經(jīng)驗公式對不同土質(zhì)中濕潤體運移規(guī)律的預(yù)測效果較好,可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中地表滴灌設(shè)計提供簡便實用的計算工具,。
2018, 49(8):293-300. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.034
摘要:分別以小麥秸稈和楊樹木屑為原料,,經(jīng)浸漬-化學(xué)沉淀-高溫?zé)峤庵苽浯判陨锾炕鶑?fù)合材料,考察負(fù)載鐵處理在不同原料類型,、熱解溫度下對材料理化特性的影響,。結(jié)果表明:復(fù)合材料中鐵主要以Fe3O4的形式存在,材料外層含量較內(nèi)層高,。負(fù)載鐵處理加速了生物質(zhì)熱解脫氫和脫氧進程,,對生物炭理化特性的影響效應(yīng)隨溫度升高而加劇。在300~600℃的熱解溫度下,,負(fù)載鐵處理小麥秸稈和木屑熱解炭的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均增加,,增加范圍分別為28.8~34.4個百分點,39.1~47.6個百分點,而固定碳含量、熱值均降低,;比表面積,、總孔容均增大,增大范圍分別為:10.67~72.24m2/g,、0.0398~0.0931cm3/g,,15.43~105.14m2/g、0.0104~0.0789cm3/g, 而平均孔徑減小,。負(fù)載鐵處理對兩種生物質(zhì)揮發(fā)分含量和pH值的影響不同,,表現(xiàn)為:負(fù)載鐵秸稈生物炭的揮發(fā)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加5.2~13.2個百分點,pH值降低0.04~1.49,,而負(fù)載鐵木屑生物炭的揮發(fā)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在300℃降低17.4個百分點,,在400~600℃增加8.5~22.2個百分點,pH值則升高0.33~1.93,。
2018, 49(8):301-307. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.035
摘要:為解決設(shè)施園藝土壤蒸汽消毒的蒸汽來源問題,,設(shè)計了基于脈動燃燒技術(shù)的蒸汽發(fā)生裝置。該裝置主要由脈動燃燒發(fā)動機和鍋體兩部分組成,,脈動燃燒發(fā)動機作為熱源,,其主體浸沒在鍋體內(nèi)部水中。通過功率計算,,在飽和蒸汽壓力為0.6MPa條件下滿足130kg/h蒸汽產(chǎn)量需要功率107.12kW,,8組脈動燃燒發(fā)動機可以滿足功率需求。設(shè)計了雙化油器脈動燃燒發(fā)動機,,兩只化油器同時進油,、進氣,通過“Y”型喉管連接,,燃燒室呈圓柱形,,尾管由3根螺旋管并聯(lián)組成。試驗結(jié)果表明,,脈動燃燒發(fā)動機在空氣中和水中均具有良好的啟動性和工作穩(wěn)定性,,在空氣中工作頻率保持在90.80~90.89Hz之間,平均頻率90.86Hz,,在水中工作頻率保持在87.27~87.81Hz之間,,平均頻率為87.51Hz。額定工況和非額定工況下,,蒸汽發(fā)生裝置熱效率分別為95.5%,、95.8%。額定工況下蒸汽產(chǎn)量150kg/h,、油耗9.7kg/h,、功率110.8kW,、尾氣溫度108℃、過量空氣系數(shù)1.026,,滿足土壤蒸汽消毒蒸汽量的要求,。
2018, 49(8):308-315. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.036
摘要:利用氣體傳感信息,提出了一種藍莓貨架期預(yù)測方法,。將藍莓貯藏在0,、5、22℃下,,對貯藏微環(huán)境中的3種氣體含量(氧氣,、二氧化碳、乙烯)進行了監(jiān)測,,同時將藍莓5種理化指標(biāo)(腐敗率,、硬度、pH值,、可溶性固形物含量,、失重率)作為傳統(tǒng)的品質(zhì)指示指標(biāo)進行了獲取,分析了貯藏微環(huán)境中氣體含量變化和理化指標(biāo)變化的相關(guān)性,,并利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從氣體角度建立了藍莓的貨架期預(yù)測模型,。結(jié)果表明:藍莓品質(zhì)的變化受到貯藏溫度的影響;氣體含量的變化與藍莓品質(zhì)的變化存在明顯相關(guān)性,;利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的藍莓貨架期預(yù)測模型具有良好的預(yù)測效果,。其中,0℃的預(yù)測誤差為0.091~0.191d,,5℃的預(yù)測誤差為0.069~0.302d,,22℃的預(yù)測誤差為0.094~0.338d,,基本滿足貨架期預(yù)測需要,。
孫俊 , 靳海濤 , 武小紅 , 陸虎 , 沈繼鋒 , 戴春霞
2018, 49(8):316-323. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.037
摘要:提出一種基于低秩自動編碼器及高光譜圖像技術(shù)的茶葉品種鑒別方法。應(yīng)用高光譜成像系統(tǒng)采集5個品種的茶葉樣本高光譜圖像數(shù)據(jù),,利用ENVI軟件確定高光譜圖像的感興趣區(qū)域(ROI),,并提取茶葉樣本在ROI的平均光譜作為該樣本的原始光譜數(shù)據(jù)。由于高光譜信息量大,、冗余性強且存在噪聲,,運用自動編碼器和低秩矩陣恢復(fù)結(jié)合的低秩自動編碼器(LR-AE)對原始光譜數(shù)據(jù)進行降維,在自動編碼器降維基礎(chǔ)上加入去噪處理,,提取魯棒判別特征,。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用支持向量機(SVM)和Softmax分類算法對降維后的茶葉樣本高光譜數(shù)據(jù)分類。通過5折交叉試驗驗證,,LR-SAE-SVM模型的預(yù)測集準(zhǔn)確率達到99.37%,,SAE-SVM模型的預(yù)測集準(zhǔn)確率為98.82%;LR-SAE-Softmax模型的預(yù)測集準(zhǔn)確率達99.04%,SAE-Softmax模型的預(yù)測集準(zhǔn)確率為97.99%,。研究結(jié)果表明,,相較于未進行去噪處理的傳統(tǒng)自動編碼器,LR-SAE降維之后的分類建模效果有所提升,,將其應(yīng)用于茶葉品種鑒別是可行,、高效的。
吳明清 , 李傳峰 , 羅華平 , 弋曉康 , SHAKEEL Ahmed Soomro , 陳坤杰
2018, 49(8):324-330. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.038
摘要:為了給紅棗分級參數(shù)的選擇及定量分級標(biāo)準(zhǔn)的制定提供科學(xué)依據(jù),,對新疆所產(chǎn)駿棗的主要特征參數(shù)進行測量和統(tǒng)計分析,,研究了紅棗各特征參數(shù)之間的相關(guān)性和各特征參數(shù)隨等級的變化規(guī)律。通過聚類的方法,,將紅棗的8個特征參數(shù)分為5個類型,,對根據(jù)不同特征參數(shù)進行分級所產(chǎn)生的參數(shù)誤差進行了分析計算。試驗結(jié)果顯示,,除密度外,,紅棗的各特征參數(shù)均對等級有顯著影響,等級隨特征參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的減小而增大,,各特征參數(shù)與等級之間存在顯著的線性關(guān)系,。各特征參數(shù)之間存在不同程度的相關(guān)性,輪廓面積和輪廓周長之間相關(guān)性最高,,其次是輪廓周長和長度,除密度和質(zhì)量,、短徑呈正相關(guān)外,密度和其他參數(shù)呈負(fù)相關(guān),。不同等級特征參數(shù)的平均誤分率越高,,分級效果越差;平均誤分率越低,,分級效果越好,。密度的平均誤分率最大,周長誤分率最小,。
趙章風(fēng) , 余承彥 , 鐘江 , 黃劍虹 , 張憲
2018, 49(8):331-337. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.039
摘要:為提高顆粒型農(nóng)產(chǎn)品的洗凈率,,提出了連續(xù)非淹沒式水射流振動清洗方案,進行了顆粒運動分析和水射流沖擊,、顆粒間接觸的力學(xué)分析,,建立了清洗過程的FLUENT-EDEM耦合仿真模型,在振幅,、噴頭形式和清洗靶距確定的前提下,,探討了振動槽振動頻率和初始角、噴嘴入口壓力和方向角對洗凈率的影響,,并進行了試驗驗證,。結(jié)果表明:噴嘴入口壓力和方向角對洗凈率影響最大,,而振動槽振動頻率和初始角對洗凈率影響較小,;在噴嘴方向角為π/3,,振動槽振動頻率為3Hz時,清洗效果最佳,;仿真與臺架試驗驗證結(jié)果一致,。
2018, 49(8):338-345. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.040
摘要:分離、純化并鑒定了浙江產(chǎn)區(qū)紅肉火龍果貯藏期病原菌,,篩選出對抑制病原菌效果較好的精油,,并驗證了該精油抑菌效果。通過分離,、純化及致病性檢測,,得到了病原菌菌株HS3和HS6。以病原菌18S rDNA序列進行進化樹分析,,確定兩種病原菌為層生鐮刀菌和平頭炭疽菌,。選擇6種植物精油進行抑菌性試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)香芹酚精油,、肉桂精油及百里香精油在2000μL/L時對兩種病原菌生長抑制率均為100%,。采用體外直接接觸法和體外熏蒸法,研究了香芹酚精油,、肉桂精油和百里香精油對兩種病原菌的抑制效果,,發(fā)現(xiàn)香芹酚精油表現(xiàn)出較強的抑菌性。無論直接接觸還是熏蒸方式,,香芹酚精油對層生鐮刀菌和平頭炭疽菌的抑菌效果均優(yōu)于肉桂精油和百里香精油,。精油熏蒸處理使接種層生鐮刀菌和平頭炭疽菌火龍果腐爛率下降,香芹酚精油的效果最優(yōu),,可作為火龍果貯藏前的熏蒸劑,。研究結(jié)果可為浙江地區(qū)火龍果貯藏期腐爛病害的預(yù)防和控制提供一定的參考依據(jù)。
2018, 49(8):346-352. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.041
摘要:采用動態(tài)高壓微射流(Dynamic high pressure microfluidization, DHPM)技術(shù)對生物解離大豆膳食纖維進行改性,,探討其對膳食纖維組成,、理化及功能特性的影響。結(jié)果表明:生物解離和動態(tài)高壓微射流技術(shù)均可有效提高大豆膳食纖維中可溶性膳食纖維的含量,,降低不可溶性膳食纖維的含量,使不可溶性膳食纖維與可溶性膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比值達到1.87,;通過對比不同處理壓力的生物解離大豆膳食纖維中其余成分的含量可知,,DHPM對生物解離膳食纖維中含水率影響不顯著(P>0.05)。生物解離和動態(tài)高壓微射流技術(shù)能明顯改善膳食纖維的水化性質(zhì)和持油力,,但對陽離子交換能力的影響不顯著,;在pH值7條件下,,不同壓力處理膳食纖維的重金屬離子吸附能力差異不顯著,且膳食纖維在pH值7條件下對同種重金屬離子的吸附效果優(yōu)于pH值為2的情況,。膳食纖維對葡萄糖吸收能力隨處理壓力的提高而依次增大,,達到200MPa時略有下降,且不同壓力處理膳食纖維的葡萄糖吸收能力均隨葡萄糖濃度的增加而提高,;200MPa處理壓力下的生物解離膳食纖維的α-淀粉酶抑制能力最高,,為18.42%,較0~150MPa處理的膳食纖維樣品分別提高了約36%,、32%,、28%和27%。隨動態(tài)高壓微射流技術(shù)處理壓力的增加,,膳食纖維結(jié)合膽汁酸的能力有所升高,。因此,動態(tài)高壓微射流技術(shù)可以作為提高膳食纖維生理功能的有效途徑,。
徐紅華 , 譚俊艷 , 謝明明 , 丁瑞 , 關(guān)琛 , 王欣
2018, 49(8):353-359. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.042
摘要:纖維誘導(dǎo)對乳清濃縮蛋白(WPC)起泡性具有明顯的改善作用,。通過向乳清濃縮蛋白中添加一定量成熟的纖維,研究熱處理過程中纖維誘導(dǎo)對乳清濃縮蛋白起泡性的影響,。結(jié)果發(fā)現(xiàn),,纖維誘導(dǎo)的乳清濃縮蛋白起泡性遠高于乳清濃縮蛋白自發(fā)形成纖維的起泡性。在誘導(dǎo)過程中,,纖維可以快速提高乳清濃縮蛋白的起泡性,,尤其在誘導(dǎo)前期(0~2h);纖維誘導(dǎo)乳清濃縮蛋白1h和2h的起泡能力分別是乳清濃縮蛋白自發(fā)形成纖維的1.36倍和1.41倍,。成熟纖維可快速誘導(dǎo)乳清濃縮蛋白形成纖維,,提高聚合速率并縮短纖維形成時間。同時,,聚合驅(qū)動力也在誘導(dǎo)前期(0~2h)快速變化,,加速纖維形成
李運奎 , 汪興杰 , 靳國杰 , 宋鴻聰 , 劉浩 , 陶永勝
2018, 49(8):360-367. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.043
摘要:為建立干白葡萄酒中重要乙酸酯的生成動力學(xué)模型,以愛格麗葡萄為原料,,接種釀酒酵母,,按常規(guī)工藝釀造干白葡萄酒。發(fā)酵過程中監(jiān)測乙醇和乙酸含量變化,,并定時取樣進行目標(biāo)香氣物質(zhì)(異戊醇,、苯乙醇、乙酸乙酯,、乙酸異戊酯和乙酸苯乙酯)的SPME-GC-MS分析,,建立目標(biāo)香氣物質(zhì)的香氣活性值變化曲線,同時從經(jīng)典化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)角度構(gòu)建目標(biāo)香氣物質(zhì)的生成動力學(xué)模型,。研究結(jié)果表明,,乙酸異戊酯在發(fā)酵過程中表現(xiàn)出香氣活性,,乙酸苯乙酯僅在最大檢出量時表現(xiàn)香氣活性,乙酸乙酯檢出量一直低于嗅覺閾值,。目標(biāo)香氣物質(zhì)從開始生成至達到最大生成量的含量變化均符合零級動力學(xué)模型(R2>0.95,,P<0.001)。模型揭示出,,乙酸乙酯的生成與乙醇和乙酸具有同時性,,乙酸異戊酯和乙酸苯乙酯的生成分別相對于異戊醇和苯乙醇有延滯效應(yīng)。結(jié)合零級動力學(xué)模型特征,,為增強葡萄酒的花香和果香特征,,可嘗試在愛格麗葡萄汁發(fā)酵旺盛的香氣物質(zhì)半生成期,調(diào)控促進乙酸乙酯和乙酸苯乙酯生成,。
江連洲 , 佟曉紅 , 劉寶華 , 王歡 , 張巧智 , 李楊
2018, 49(8):368-374. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.044
摘要:在生物解離提取大豆油脂過程中會伴隨產(chǎn)生豐富的水解液,,水解液主要成分為大豆蛋白酶解物。以不同種類蛋白酶(堿性蛋白酶,、中性蛋白酶,、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶,、風(fēng)味蛋白酶,、復(fù)合蛋白酶和胰蛋白酶)對擠壓膨化大豆粉進行酶解,將得到的不同蛋白酶解物作為研究對象,,采用水解度,、SDS-PAGE凝膠電泳、氨基酸組成分析,、傅里葉紅外光譜對大豆蛋白酶解物結(jié)構(gòu)進行表征,,利用乳化活性和乳化穩(wěn)定性、溶解性及感官評價等表征大豆蛋白酶解物功能性和苦味,。結(jié)果顯示:采用堿性蛋白酶進行生物解離時,,提油率最高,為91.23%,;堿性蛋白酶解物溶解性為91.12%,,但是酶解產(chǎn)物的苦味值大大增加,乳化性也不理想,。采用風(fēng)味蛋白酶處理時,,盡管提油率不是最高,為87.73%,,但是酶解產(chǎn)物苦味值為1.5,,溶解性為87.12%,乳化活性和乳化穩(wěn)定性效果最優(yōu),。
胡云峰 , 魏增宇 , 李飛 , 陳君然 , 杜威 , 閻瑞香
2018, 49(8):375-380. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.045
摘要:采用層層自組裝技術(shù),,通過選用不同pH值的殼聚糖和納米纖維素涂覆液進行組合后在非結(jié)晶化聚對苯二甲酸乙二醇酯(A-PET)膜上進行層層涂覆,制備納米纖維素/殼聚糖隔氧涂覆材料,,并對涂覆工藝及所制得膜的厚度,、形態(tài)及隔氧效果進行了評價。試驗結(jié)果表明:試驗所采取涂覆工藝比較穩(wěn)定,,制得的不同層數(shù)復(fù)合膜厚度與復(fù)合涂層的層數(shù)呈顯著正線性相關(guān),,可通過反復(fù)重復(fù)涂覆獲得預(yù)期的不同厚度復(fù)合涂層膜;CS的pH值為4,、CNs的pH值為2組合的涂覆液涂覆效果優(yōu)于CS的pH值為2,、CNs的pH值為6的組合,其制得的復(fù)合膜厚度較高,,空隙率較低,,對該組合復(fù)合膜的隔氧性能進行測定表明,隨著涂覆層數(shù)的增加,,復(fù)合膜的隔氧性能不斷提高,,但涂覆到第10層后,其氧氣透過量下降不顯著,。選取上述方法制得的涂覆層數(shù)為5,、10、15,、20的4種帶涂層的隔氧膜對鮮切蘋果進行包裝保鮮,,在溫度為4℃條件下貯藏4d,與未進行涂覆的隔氧膜相比,,涂覆層數(shù)為20層的隔氧復(fù)合膜在第4天時的亮度值提高了10.8%,,且其營養(yǎng)成分指標(biāo)可滴定酸含量、維生素C含量和可溶性固形物含量分別提高了1.08倍,、23.8%和28.6%,。
2018, 49(8):381-387. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.046
摘要:采用大豆分離蛋白(Soybean protein isolate, SPI)-磷脂酰膽堿作為表面活性劑,利用超高壓均質(zhì)技術(shù)制備紫蘇油納米乳液,,探究不同SPI質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及超高壓均質(zhì)壓力對紫蘇油納米乳液穩(wěn)定性的影響,。結(jié)果表明:隨著SPI質(zhì)量分?jǐn)?shù)和超高壓均質(zhì)壓力的增加,紫蘇油納米乳液的平均粒徑和PDI值逐漸降低,,在SPI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%,、均質(zhì)壓力140MPa條件下紫蘇油納米乳液均一穩(wěn)定,粒徑最小為241.03nm,,PDI值最低為0.13,;經(jīng)過21d的儲藏試驗,用Turbiscan穩(wěn)定性分析儀測定紫蘇油納米乳液的物理穩(wěn)定性,,在SPI質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%,、均質(zhì)壓力140MPa條件下,,紫蘇油納米乳液未發(fā)生脂肪上浮或溶液聚集等現(xiàn)象,同時納米乳液的平均粒徑也未發(fā)生較大的變化,,表明紫蘇油納米乳液在這一條件下具有較強的儲藏穩(wěn)定性,。通過圓二色譜測定紫蘇油納米乳液中界面蛋白的二級結(jié)構(gòu)變化,結(jié)果表明,,超高壓均質(zhì)使α-螺旋的相對含量降低,,而無規(guī)卷曲和β-折疊的相對含量升高,這說明界面蛋白的二級結(jié)構(gòu)的變化對紫蘇油納米乳液的穩(wěn)定性有一定的影響,。
2018, 49(8):388-394. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.047
摘要:根據(jù)拖拉機工作特性與傳動特性要求,,設(shè)計了一種基于丘陵山區(qū)耕播工況下拖拉機電驅(qū)動系統(tǒng),包括電驅(qū)動傳動方案,、驅(qū)動電機參數(shù)匹配,、傳動機構(gòu)及動力輸出機構(gòu)特征參數(shù)設(shè)計等。在搭建的電驅(qū)動系統(tǒng)綜合性能試驗臺上對該系統(tǒng)進行外特性,、傳動效率,、噪聲及可靠性測試。試驗結(jié)果表明,,該電驅(qū)動系統(tǒng)傳動效率在72%~94%之間,,且在1000r/min以內(nèi)低速工況下,能夠穩(wěn)定輸出扭矩,;在1000~3000r/min之間能穩(wěn)定輸出功率,。滿足拖拉機耕播工況和運輸工況下的特性要求,驗證了電驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計的合理性,。
薛金林 , 衛(wèi)瑤瑤 , 閆嘉 , 董淑嫻 , 張凌峰
2018, 49(8):395-402. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.048
摘要:為降低駕駛員的勞動強度以及改善其工作條件,,設(shè)計了一套基于無線網(wǎng)絡(luò)的拖拉機遙操作系統(tǒng)。首先提出了拖拉機遙操作系統(tǒng)總體設(shè)計方案,,然后針對茂源MY250型拖拉機進行了執(zhí)行機構(gòu)改造,,包括離合、制動,、轉(zhuǎn)向,、油門、熄火執(zhí)行機構(gòu)以及啟動控制,,并設(shè)計了遙操作控制系統(tǒng),,包括用戶界面與車載控制系統(tǒng)。最后進行了通信性能測試,、執(zhí)行功能測試與駕駛試驗,。結(jié)果表明,遙操作系統(tǒng)平均指令通信時延為0.074ms,視頻時延最大不超過373ms,,拖拉機各執(zhí)行機構(gòu)控制誤差最大不超過2.21%,,行駛速度為2.08km/h時,直線行駛最大誤差絕對值不超過208.5mm,,RMS誤差最大不超過85.5mm,。
2018, 49(8):403-410. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.049
摘要:針對壓電微定位系統(tǒng)中存在外界擾動,、遲滯等時變不確定,、非線性因素影響其定位精度的問題,提出了一種基于函數(shù)逼近的自適應(yīng)魯棒有限時間控制策略,。通過引入具有連續(xù),、非奇異,且有限時間收斂特性的終端滑模面,,設(shè)計了滿足壓電微定位系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制律,。為了克服該控制器依賴于系統(tǒng)不確定量的邊界信息,采用傅里葉級數(shù)進行動態(tài)逼近,,并針對其逼近誤差,,利用模糊邏輯系統(tǒng)實現(xiàn)在線補償。最后,,應(yīng)用Lyapunov函數(shù)獲得傅里葉系數(shù)及模糊調(diào)節(jié)參數(shù)的自適應(yīng)律,,并證明了該控制器的有限時間穩(wěn)定性。仿真分析與實驗結(jié)果驗證了控制策略的魯棒性與有效性,。
2018, 49(8):411-419,,49. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.050
摘要:穩(wěn)定克令吊對于高海況下作業(yè)船與海上平臺之間貨物的穩(wěn)定快速吊運發(fā)揮著重要的作用。結(jié)合海上運動補償?shù)奶攸c,,提出了一種并串混聯(lián)穩(wěn)定克令吊機構(gòu),,并聯(lián)部分為2自由度轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu),能夠主動補償作業(yè)船的橫搖和縱搖,,為串聯(lián)部分提供一個水平的底座,,穩(wěn)定克令吊機構(gòu)能實現(xiàn)其末端一點相對地球保持靜止。在非慣性系下,,結(jié)合矢量法和旋量速度,、加速度理論,按照先并聯(lián)后串聯(lián)的順序,,建立了穩(wěn)定克令吊機構(gòu)末端穩(wěn)定一點的運動學(xué)模型,;基于旋量形式的牛頓-歐拉公式,結(jié)合D’Alembert原理和虛功原理,,按照先串聯(lián)后并聯(lián)的順序,,建立了其動力學(xué)模型。最后通過數(shù)值算例驗證所建模型的正確性,為穩(wěn)定克令吊的工程化應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ),。
2018, 49(8):420-426. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2018.08.051
摘要:為了提高微小智能元件的隔振,、減振和發(fā)電能力,設(shè)計了一種充液壓電液阻俘能器,,其利用薄板變形的疊加理論建立了集中載荷作用下圓形壓電振子位移曲線及發(fā)電能力的計算模型,。研究結(jié)果表明,俘能器的輸出電壓與激振電壓成正比,,另外在頻率固定的情況下,,俘能器的輸出電壓隨系統(tǒng)背壓的增加,發(fā)電電壓先增加后減小,,存在最佳背壓使電壓達到最大,,而且最佳背壓還受頻率影響。建立了機電等效模型,,通過改變電路阻抗進行等效分析,,得到的結(jié)果與理論仿真結(jié)果一致,說明所建立的電路模型能夠真實反映理論模型的特性,。
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