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  • 2015年第46卷第8期文章目次
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    • >農(nóng)業(yè)裝備與機(jī)械化工程
    • 基于DSP與ARM的大豆籽粒視覺分級(jí)系統(tǒng)

      2015, 46(8):1-6. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.001

      摘要 (3663) HTML (0) PDF 1.60 M (1926) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)現(xiàn)有大豆籽粒篩選機(jī)構(gòu)精度低、豆粒損傷大、不能有效識(shí)別霉變、灰斑豆粒等缺點(diǎn),提出了一種基于TMS320DM6437(DSP)和TMS320DM355(ARM)的嵌入式大豆籽粒視覺分級(jí)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。闡述了該系統(tǒng)的工作原理、硬件構(gòu)成、軟件系統(tǒng)和分級(jí)測試。采集的大豆圖像,經(jīng)背景分割后提取豆粒參數(shù),利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)豆粒區(qū)域進(jìn)行邊界特征、區(qū)域特征提取,確定圓形度和平滑度為最優(yōu)分級(jí)特征。以達(dá)芬奇技術(shù)處理器TMS320DM6437和TMS320DM355作為核心處理單元,嵌入圖像處理算法,實(shí)現(xiàn)大豆籽粒的視覺分級(jí)。選取4類不同品種大豆各2000粒作為試驗(yàn)樣本,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重復(fù)測試,分級(jí)篩選精度達(dá)到95%。

    • 基于可見光機(jī)器視覺的棉花偽異性纖維識(shí)別方法

      2015, 46(8):7-14. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.002

      摘要 (3049) HTML (0) PDF 1.16 M (2004) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為提高皮棉質(zhì)量和皮棉中異纖的檢測精度,提出了一種基于機(jī)器視覺的棉花偽異性纖維識(shí)別方法。皮棉經(jīng)過開松裝置被制成薄棉層,檢測通道兩側(cè)的相機(jī)對(duì)棉層進(jìn)行拍攝,并將采集到的棉層及異纖和偽異纖圖像保存到工控機(jī),通過圖像分塊及閾值分割等算法,提取偽異纖目標(biāo)區(qū)域,統(tǒng)計(jì)獲取區(qū)域的數(shù)個(gè)顏色、形狀和紋理特征,基于特征數(shù)據(jù),分別使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、一對(duì)一有向無環(huán)圖策略線性核函數(shù)支持向量機(jī)和徑向基核函數(shù)支持向量機(jī)對(duì)兩大類棉花雜質(zhì)進(jìn)行分類識(shí)別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,99.15%的偽異纖目標(biāo)可被準(zhǔn)確識(shí)別,徑向基核函數(shù)支持向量機(jī)在棉花異纖和偽異纖分類識(shí)別中,總分類正確率為95.60%,能夠滿足在線檢測的要求。

    • 基于單元最鄰近匹配的蝗蟲切片圖像修復(fù)方法

      2015, 46(8):15-19. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.003

      摘要 (2667) HTML (0) PDF 1.39 M (1552) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)序列切片中帶有褶皺的蝗蟲切片圖像,提出基于單元最鄰近匹配的方法打開褶皺,首先利用尺度不變特征變換(Scaleinvariant feature transform,SIFT)算法對(duì)放大2倍的切片圖像提取褶皺切片和參考切片特征點(diǎn),利用k-d樹策略確定初始的匹配對(duì);然后經(jīng)RANSAC算法剔除誤匹配;再分別對(duì)褶皺區(qū)域和褶皺切片進(jìn)行單元?jiǎng)澐?,并用最小二乘法分別求每個(gè)褶皺子單元最鄰近的切片子單元中匹配點(diǎn)對(duì)的空間映射模型;最后利用該空間映射模型求褶皺子單元的對(duì)應(yīng)匹配塊,完成褶皺區(qū)域的修復(fù)。試驗(yàn)表明:采用單元最鄰近匹配的方法能夠搜索到更多的特征點(diǎn),建立的空間映射模型也能更好地匹配褶皺區(qū)域的圖像紋理變化,能較好地完成對(duì)褶皺區(qū)域的修復(fù),實(shí)現(xiàn)帶破損切片的精確分割和修復(fù)。

    • 基于FPGA的脫絨棉種色選機(jī)實(shí)現(xiàn)

      2015, 46(8):20-26. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.004

      摘要 (2760) HTML (0) PDF 1.36 M (1575) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:通過對(duì)當(dāng)前脫絨棉種分選實(shí)現(xiàn)方法的對(duì)比,給出了一種雙CCD(Charge-coupled device)檢測FPGA(Field-programmable gate array)分選實(shí)現(xiàn)的方法。通過圖像采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和分選模塊的分析與設(shè)計(jì),結(jié)合仿真分析和測試試驗(yàn),驗(yàn)證了色選機(jī)系統(tǒng)效果。其中,圖像采集模塊采樣彩色線陣CCD對(duì)脫絨棉種進(jìn)行成熟度信息采集、黑白線陣CCD對(duì)棉種進(jìn)行完整度信息采集;數(shù)據(jù)傳輸模塊完成采集數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù);分選模塊依據(jù)成熟度和完整度信息對(duì)棉種進(jìn)行判別分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,色選機(jī)系統(tǒng)能夠完成對(duì)棉種特征信息的采集、數(shù)據(jù)傳輸以及分選判別工作,能夠滿足色選機(jī)設(shè)計(jì)要求。

    • 基于CFD-DEM的稻谷通風(fēng)阻力數(shù)值模擬與試驗(yàn)

      2015, 46(8):27-32,158. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.005

      摘要 (3350) HTML (0) PDF 1.65 M (1647) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為探究稻谷通風(fēng)中谷層阻力的變化規(guī)律,基于離散元理論,構(gòu)建了2個(gè)品種稻谷顆粒的數(shù)值模型,采用CFD-DEM耦合模擬了垂直圓管約束中的稻谷顆粒群在不同風(fēng)速及谷層深度下通風(fēng)阻力的變化規(guī)律。結(jié)果表明:在表觀風(fēng)速一定時(shí),谷層阻力隨谷層深度的增加而非線性增加(R2>0.99);當(dāng)谷層深度一定時(shí),谷層阻力隨表觀風(fēng)速的變化關(guān)系可表達(dá)為二次多項(xiàng)式形式(R2>0.98);不同品種的稻谷在相同條件下谷層阻力變化趨勢相同,數(shù)值不同,長粒型較短粒型谷粒通風(fēng)阻力小。通過搭建試驗(yàn)裝置,對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,成對(duì)t檢驗(yàn)(α=0.01)結(jié)果表明差異不顯著,數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果吻合,證明應(yīng)用CFD-DEM方法數(shù)值模擬稻谷通風(fēng)阻力是可行的,獲得的擬合方程可用于谷倉通風(fēng)阻力計(jì)算,指導(dǎo)就倉干燥系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計(jì)及風(fēng)機(jī)的選配。

    • 立式軸流泵進(jìn)水流場PIV測量

      2015, 46(8):33-41. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.006

      摘要 (2864) HTML (0) PDF 2.69 M (1829) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用3D-PIV激光流速儀對(duì)立式軸流泵喇叭管和進(jìn)水池內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了測量,2個(gè)典型流量工況下的測量結(jié)果表明:設(shè)計(jì)流量(Q0)工況時(shí),葉輪進(jìn)口斷面流速場呈對(duì)稱分布,斷面軸向流速均勻度達(dá)到0.87,無旋渦發(fā)生,喇叭管內(nèi)及泵葉輪進(jìn)口水流流態(tài)良好;大流量(1.2Q0)工況時(shí),葉輪進(jìn)口斷面流速場呈非對(duì)稱分布,斷面軸向流速均勻度僅0.70,流道及喇叭管內(nèi)有較強(qiáng)的旋渦產(chǎn)生,并進(jìn)入葉輪誘發(fā)振動(dòng)。分析了旋渦核心區(qū)的細(xì)部流動(dòng)結(jié)構(gòu),導(dǎo)出了旋渦的數(shù)字形態(tài),揭示了渦核內(nèi)水流圓周分速度的分布規(guī)律,渦核中心的流速接近為零,圓周分速隨渦核半徑增加而增大,在半徑3~5 mm范圍內(nèi)速度梯度最大,旋渦的強(qiáng)迫渦特征十分明顯。提出了基于流量的單元面積加權(quán)流速均勻度及相應(yīng)的計(jì)算公式,使過流斷面流速均勻度的計(jì)算結(jié)果更為合理、更加符合實(shí)際。

    • 基于CFD的軸流泵針對(duì)性設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

      2015, 46(8):42-47. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.007

      摘要 (2559) HTML (0) PDF 1.64 M (1470) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:凌城抽水站各運(yùn)行工況下的揚(yáng)程范圍變化比較大,在對(duì)該泵站軸流泵選型分析時(shí)發(fā)現(xiàn),南水北調(diào)同臺(tái)測試中的水力模型能夠滿足其運(yùn)行的基本要求,但均有其不合理性:高效區(qū)揚(yáng)程滿足設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí),最高揚(yáng)程缺少安全余量;最高揚(yáng)程滿足時(shí),高效區(qū)揚(yáng)程偏離設(shè)計(jì)揚(yáng)程,效率偏低?;贑FD計(jì)算對(duì)凌城站水力模型進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì),通過改變?nèi)~柵稠密度和翼型安放角,采用多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法,使得最終設(shè)計(jì)方案能夠滿足凌城站的運(yùn)行要求。然后對(duì)水力模型的最終設(shè)計(jì)方案進(jìn)行泵段數(shù)值模擬研究,數(shù)值模擬結(jié)果表明該針對(duì)性設(shè)計(jì)的水力模型效率較高,同時(shí)兼顧到凌城站最高揚(yáng)程的要求。最后對(duì)針對(duì)性設(shè)計(jì)的水力模型進(jìn)行泵段試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明基于CFD的軸流泵水力模型的針對(duì)性設(shè)計(jì)是準(zhǔn)確的、可靠的,針對(duì)凌城站設(shè)計(jì)的水力模型確實(shí)能夠更好地滿足該泵站的特殊水位要求。同時(shí)也說明,對(duì)于大型泵站的更新改造,水泵水力模型的針對(duì)性設(shè)計(jì)研究是必要的。

    • 射流式離心泵非設(shè)計(jì)工況下內(nèi)部流動(dòng)研究

      2015, 46(8):48-53. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.008

      摘要 (3109) HTML (0) PDF 1.81 M (1662) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了研究射流式離心泵在非設(shè)計(jì)工況下的內(nèi)部流動(dòng)特性,選取JETST-100型射流式離心泵作為研究對(duì)象,運(yùn)用CFX軟件提供的RNG k-ε湍流模型,對(duì)模型泵內(nèi)部流動(dòng)情況進(jìn)行了三維非定常數(shù)值模擬,得到各過流部件內(nèi)部的速度場和壓力場分布等流動(dòng)信息,比較了在不同運(yùn)行流量下,射流器進(jìn)口和喉管處質(zhì)量流量的變化情況,并將模擬結(jié)果與試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:射流器內(nèi)部壓力最高區(qū)域在噴嘴進(jìn)口處,低壓區(qū)域在喉管附近,噴嘴附近速度最大,抽送液體的進(jìn)流口速度最??;葉輪中流出的液體大部分回流至射流器進(jìn)口,隨著泵運(yùn)行流量的減小,回流所占射流器喉管處質(zhì)量流的比例增加;對(duì)葉輪內(nèi)的流動(dòng)分析顯示,葉片吸力面的速度普遍高于壓力面的速度,進(jìn)一步影響了該型泵的運(yùn)行效率。

    • 離心泵小流量工況不穩(wěn)定空化特性研究

      2015, 46(8):54-58. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.009

      摘要 (2926) HTML (0) PDF 1.57 M (1698) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了研究離心泵小流量工況不穩(wěn)定空化特性,通過數(shù)值模擬和試驗(yàn),研究了離心泵小流量工況不同空化程度泵的內(nèi)流特性及泵進(jìn)出口壓力脈動(dòng)特性。結(jié)果表明:小流量工況下,蝸殼隔舌與葉輪間的動(dòng)靜干涉對(duì)離心泵內(nèi)部不穩(wěn)定流動(dòng)具有重要影響,葉輪流道內(nèi)受空化影響所產(chǎn)生的漩渦與受蝸殼隔舌影響所產(chǎn)生的漩渦的流動(dòng)方向相反。隨著空化的發(fā)展,離心泵進(jìn)口壓力脈動(dòng)的主頻由2倍軸頻逐漸向低頻段遷移,且存在一定的波動(dòng);泵進(jìn)口壓力脈動(dòng)存在于2倍葉頻處的峰值,隨著空化發(fā)展到一定程度而消失;受葉輪與隔舌動(dòng)靜干涉的影響,泵出口壓力脈動(dòng)的主頻為葉頻,在2倍軸頻處存在波動(dòng)較大的峰值;泵進(jìn)出口壓力脈動(dòng)的寬頻脈動(dòng)隨著空化余量的降低存在明顯變化。

    • 泵自吸過程氣液兩相流的可視化試驗(yàn)

      2015, 46(8):59-65. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.010

      摘要 (2818) HTML (0) PDF 1.97 M (1597) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:自吸泵的自吸過程屬于復(fù)雜的氣液兩相流動(dòng)過程。通過建立泵自吸性能外特性及自吸過程氣液兩相流動(dòng)特性協(xié)同測試系統(tǒng),采用NI虛擬儀器LabVIEW編程平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵自吸過程中的進(jìn)出口壓力、流量、轉(zhuǎn)速的瞬態(tài)測試;同時(shí)采用高速攝影觀測系統(tǒng)對(duì)自吸泵葉輪、蝸殼及氣液分離室內(nèi)部的氣液兩相流動(dòng)過程進(jìn)行了可視化觀測。結(jié)果表明:在流量未上升之前,自吸離心泵的自吸過程一直處于動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定過程。氣液分離室進(jìn)口出現(xiàn)的穩(wěn)定氣液分離面有利于氣液分離,有助于氣泡的排出。而擴(kuò)散段出口出現(xiàn)的停滯回旋氣泡不利于氣泡的及時(shí)排出,對(duì)自吸性能有不良的影響。在自吸末期,流量、壓力均有突變的過程,且氣液分離室內(nèi)小水珠、擴(kuò)散管處氣泡數(shù)目急劇增多,隨后又急劇下降,體現(xiàn)了明顯的瞬態(tài)效應(yīng)。

    • 噴桿式噴霧機(jī)噴桿高度及平衡在線調(diào)控系統(tǒng)

      2015, 46(8):66-71. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.011

      摘要 (3923) HTML (0) PDF 1.16 M (1732) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為保證噴桿式噴霧機(jī)工作過程中,噴桿與冠層之間始終保持近似平行并相距適當(dāng)距離,以保證施藥效果,并避免噴桿傾斜刮傷作物,設(shè)計(jì)了一套噴桿式噴霧機(jī)噴桿高度及平衡在線調(diào)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用超聲波測距傳感器實(shí)時(shí)檢測噴桿兩端的實(shí)際對(duì)地距離,并根據(jù)其與噴桿設(shè)定作業(yè)高度的差別,控制油缸動(dòng)作,對(duì)噴桿高度及噴桿平衡進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。給出了噴桿式噴霧機(jī)樣機(jī)的總體結(jié)構(gòu),介紹了噴桿高度液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成和工作原理,詳細(xì)闡述了噴桿高度及平衡在線調(diào)控系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了一種對(duì)地距離檢測信號(hào)枝葉遮擋干擾的濾波算法,并對(duì)噴桿高度及平衡在線調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能進(jìn)行了場地和田間試驗(yàn)。場地試驗(yàn)表明,該調(diào)控系統(tǒng)可以有效改善階躍激勵(lì)路面引起的噴桿高度變化,并可以將噴桿高度變化值控制在±3 cm范圍內(nèi)。田間試驗(yàn)表明,噴桿高度信號(hào)濾波程序可以有效濾除分行器下方偶有棉花枝葉的干擾,實(shí)現(xiàn)噴桿高度及平衡的在線調(diào)控。

    • >農(nóng)業(yè)水土工程
    • 露天煤礦土地復(fù)墾生物多樣性保護(hù)與恢復(fù)研究進(jìn)展

      2015, 46(8):72-82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.012

      摘要 (3234) HTML (0) PDF 1.02 M (2078) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:露天煤礦開采損毀大量土地資源,同時(shí)引發(fā)植被受損、景觀結(jié)構(gòu)功能遭到破壞和生物多樣性降低等一系列生態(tài)環(huán)境問題,已成為制約礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展乃至區(qū)域生態(tài)安全的重大隱患。土地復(fù)墾是對(duì)損毀土地采取整治措施,使其達(dá)到可供利用狀態(tài)的活動(dòng),也是生物多樣性的恢復(fù)過程。因此,露天煤礦土地復(fù)墾生物多樣性保護(hù)與恢復(fù)研究對(duì)促進(jìn)礦區(qū)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。簡要介紹了生物多樣性內(nèi)涵和研究熱點(diǎn),以及露天煤礦開采復(fù)墾過程中生物多樣性擾動(dòng)與恢復(fù)特征,重點(diǎn)闡述了露天煤礦生物多樣性保護(hù)中的多樣性調(diào)查、監(jiān)測和評(píng)價(jià)以及受損評(píng)估和預(yù)測研究進(jìn)展。同時(shí),重點(diǎn)論述了露天煤礦土地復(fù)墾生物多樣性恢復(fù)中的土壤生境再造、植被重建以及復(fù)墾土地景觀結(jié)構(gòu)與生態(tài)功能的研究進(jìn)展。闡釋了露天煤礦土地復(fù)墾生物多樣性保護(hù)與恢復(fù)的相關(guān)法規(guī)政策。最后展望了未來露天煤礦土地復(fù)墾生物多樣性保護(hù)與恢復(fù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn),以期為推動(dòng)該領(lǐng)域進(jìn)一步研究提供思路。

    • 近34年瑪納斯河流域棉花生長和耗水特征研究

      2015, 46(8):83-89. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.013

      摘要 (2520) HTML (0) PDF 1.16 M (1519) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:利用1980—2013年北疆瑪納斯河流域?yàn)跆m烏蘇農(nóng)業(yè)氣象站長期的農(nóng)氣觀測實(shí)驗(yàn)資料,對(duì)3個(gè)典型棉花種植時(shí)期:裸地溝灌(NF,1980—1993年)、覆膜溝灌(MF,1994—2004年)以及膜下滴灌時(shí)期(MD,2005—2013年)的棉花生長和耗水特征進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明:在充分灌溉的條件下,棉花籽粒產(chǎn)量主要受溫度影響,而蒸散量的變化與灌水量有關(guān)。近34年,該站棉花籽棉產(chǎn)量和棉田蒸散量均呈增加趨勢,每年籽棉產(chǎn)量的增加率大于蒸散量的增加率,棉田水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)也隨之呈增加趨勢。MD時(shí)期的WUE和IWUE值最大,分別為(0.7±0.1)、(1.0±0.3) kg/m3,在我國和世界其他干旱、半干旱棉花產(chǎn)區(qū)均處于較高水平。

    • 晉陜蒙能源區(qū)不同構(gòu)型土體水分入滲特性模擬

      2015, 46(8):90-96. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.014

      摘要 (2942) HTML (0) PDF 1.18 M (1570) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用一維垂直積水入滲試驗(yàn),研究晉陜蒙能源區(qū)不同構(gòu)型土體的水分入滲特性。結(jié)果表明:不同構(gòu)型土體的入滲能力差異明顯,表現(xiàn)為風(fēng)沙土、黃土、砒砂巖的入滲能力依次降低,風(fēng)沙土和黃土中采用混合添加和分層添加砒砂巖的方式均可以延長入滲時(shí)間并能降低入滲速率;在控制較高容重的條件下,含有料姜石和煤矸石的土體入滲能力低;層狀結(jié)構(gòu)土體的入滲能力低于均質(zhì)土壤;采用線性函數(shù)可以很好地描述不同構(gòu)型土體累積入滲量與濕潤鋒推進(jìn)距離之間的關(guān)系;與Philip入滲模型相比,Kostiakov入滲模型可以更好地?cái)M合不同構(gòu)型土體的入滲過程。

    • 灌區(qū)降水量影響因子分析與集合降水預(yù)測

      2015, 46(8):97-103,96. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.015

      摘要 (2354) HTML (0) PDF 1.17 M (1680) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)降水隨機(jī)性較強(qiáng)、影響因素復(fù)雜、單一模型預(yù)測精度低的特點(diǎn),采用集對(duì)分析法,研究降水量與氣象影響因子的關(guān)系。將基于密度參數(shù)的徑向基函數(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與灰色模型相結(jié)合,利用信息熵權(quán)重法計(jì)算2個(gè)單一模型的權(quán)重,構(gòu)建基于信息熵的集合模型(Combing model based on information entropy,IE-CM),用于三江平原友誼農(nóng)場的降水量預(yù)測。研究結(jié)果表明,與單一模型相比,IE-CM模型預(yù)測結(jié)果的決定系數(shù)、平均相對(duì)誤差及均方根誤差較單一模型均有所提高,分別為0.99、10.655%和3.03 mm,預(yù)測結(jié)果的合格率為83.3%,均滿足水文預(yù)測要求。

    • 雨滴打擊對(duì)黃土坡面細(xì)溝侵蝕特征的影響

      2015, 46(8):104-112,89. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.016

      摘要 (3467) HTML (0) PDF 1.26 M (1603) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:基于模擬降雨試驗(yàn)和紗網(wǎng)覆蓋消除雨滴打擊作用的試驗(yàn)方法,研究雨滴打擊對(duì)黃土坡面細(xì)溝侵蝕特征的影響。試驗(yàn)包括3種黃土高原代表性的侵蝕性降雨強(qiáng)度(50、75、100 mm/h)和3個(gè)細(xì)溝侵蝕發(fā)生最常見的坡度(10°、15°和20°)。結(jié)果表明,與有雨滴打擊試驗(yàn)處理相比,紗網(wǎng)覆蓋消除雨滴打擊后,坡面徑流穩(wěn)定產(chǎn)流率和含沙量均明顯減小;坡面侵蝕量和細(xì)溝侵蝕量分別減少28.1%~47.7%和20.2%~38.6%;而細(xì)溝侵蝕對(duì)坡面侵蝕的貢獻(xiàn)率增加。消除雨滴打擊后,坡度對(duì)細(xì)溝侵蝕的影響與有雨滴打擊時(shí)相同,而降雨強(qiáng)度對(duì)細(xì)溝侵蝕的影響增加。有、無雨滴打擊試驗(yàn)處理的細(xì)溝密度和割裂度均隨著降雨強(qiáng)度和坡度的增加而增大;而細(xì)溝傾斜度的變化較為復(fù)雜,所以細(xì)溝密度和割裂度可作為描述細(xì)溝形態(tài)的最佳指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果還表明,雨滴打擊對(duì)細(xì)溝溝槽形狀也有間接影響,即消除雨滴打擊后,細(xì)溝寬度和深度的變異程度減小,溝槽形狀更為規(guī)則。同時(shí),有雨滴打擊試驗(yàn)處理的細(xì)溝寬深比隨著坡度和降雨強(qiáng)度的增加而減小,而無雨滴打擊試驗(yàn)處理的細(xì)溝寬深比隨著坡度的增加而減小,隨著降雨強(qiáng)度的增加呈微弱的增加趨勢。

    • 黃土高原半干旱區(qū)退耕還林對(duì)土壤微量元素的影響

      2015, 46(8):113-120. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.017

      摘要 (2377) HTML (0) PDF 1.02 M (1679) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了探明黃土高原半干旱區(qū)退耕還林對(duì)土壤微量元素(Cu、Zn、Mn、Mo、Fe)含量的影響及其與影響因子間的關(guān)系,以甘肅省關(guān)川河流域退耕還林地和農(nóng)地為研究對(duì)象,使用有效性評(píng)價(jià)、通徑分析等方法研究土壤微量元素與土壤環(huán)境變量間的關(guān)系。結(jié)果表明:退耕后土壤微量元素含量隨土層深度增加而減少,在表層土壤中呈一定的富集現(xiàn)象。退耕地Cu、Mn、Mo的有效性指數(shù)高于Zn、Fe,側(cè)柏林地有效性綜合指數(shù)高于云杉林地。偏相關(guān)分析顯示,退耕還林區(qū)土壤微量元素有效態(tài)含量的主要影響因素為土壤有機(jī)質(zhì)、全鉀、全氮與土壤含水率;回歸分析顯示,土壤環(huán)境因子可解釋38.1%~73.8%有關(guān)土壤微量元素含量的變異;通徑分析表明,土壤全鉀對(duì)土壤微量元素的直接作用最大,土壤全氮對(duì)微量元素的間接作用最大;決策分析表明,土壤全鉀與土壤有機(jī)質(zhì)是退耕還林區(qū)微量元素含量的決策變量,而土壤含水率是土壤微量元素的限制變量。

    • 加氣灌溉對(duì)大棚甜瓜土壤酶活性與微生物數(shù)量的影響

      2015, 46(8):121-129. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.018

      摘要 (2889) HTML (0) PDF 1.09 M (1574) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:利用空氣壓縮機(jī)為大棚甜瓜根系供氣,采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),研究滴灌帶埋深(10、25、40 cm)、加氣頻率(每天加氣1次、每2 d加氣1次、每4 d加氣1次、不加氣)、灌水上限(灌水至田間持水量的70%、80%、90%)對(duì)大棚甜瓜種植下土壤酶活性及微生物數(shù)量的影響。研究結(jié)果表明:①加氣灌溉對(duì)土壤酶活性、土壤微生物數(shù)量均有顯著影響。其中對(duì)細(xì)菌、放線菌數(shù)量影響由大到小依次為加氣頻率、滴灌帶埋深和灌水上限;對(duì)過氧化氫酶和脲酶活性、真菌數(shù)量影響由大到小依次為滴灌帶埋深、加氣頻率和灌水上限。②最適宜的滴灌帶埋深為25 cm。③每天加氣1次土壤脲酶活性最高,細(xì)菌數(shù)量也最多;每2 d加氣1次土壤過氧化氫酶活性最高,真菌數(shù)量最多。④灌水至田間持水量的80%過氧化氫酶活性最高,放線菌數(shù)量最多,灌水至田間持水量的90%脲酶活性最高,細(xì)菌及真菌數(shù)量最多。

    • 溝蝕發(fā)育的黃土坡面上秸稈覆蓋防蝕效果研究

      2015, 46(8):130-137. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.019

      摘要 (2711) HTML (0) PDF 1.49 M (1615) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為評(píng)價(jià)玉米秸稈這一廉價(jià)資源的防蝕效果,利用人工模擬降雨試驗(yàn),研究在黃土高原典型高強(qiáng)度侵蝕性降雨條件下,不同玉米秸稈覆蓋方式(溝頭緩沖帶覆蓋、溝內(nèi)填充覆蓋)及其組合對(duì)溝蝕發(fā)育黃土坡面侵蝕的防治效果。結(jié)果表明,對(duì)于有細(xì)溝和淺溝發(fā)育的黃土坡面,不同方式秸稈覆蓋可減少坡面侵蝕量8.3%~46.2%,降低徑流含沙濃度19.1%~49.6%。其中淺溝溝頭覆蓋+淺溝侵蝕帶溝道全覆蓋(H+G)和淺溝溝頭覆蓋+淺溝侵蝕帶主溝道覆蓋+細(xì)溝溝頭覆蓋(H+MG+RH)2個(gè)處理的防蝕效果最佳,二者分別減少坡面侵蝕量45.0%和46.2%。秸稈覆蓋通過改變坡面徑流與侵蝕產(chǎn)沙量的關(guān)系而非減少徑流量來減少坡面侵蝕量。不同方式的秸稈覆蓋均可降低徑流流速、減弱徑流挾沙能力以及徑流侵蝕力,進(jìn)而減少坡面侵蝕量,其中,淺溝溝頭秸稈緩沖帶覆蓋和淺溝溝槽內(nèi)秸稈填充覆蓋均可減小流速42.6%以上。比較2種覆蓋方式,溝頭緩沖帶覆蓋較溝內(nèi)填充覆蓋在減少侵蝕方面更有效。因此,在溝蝕發(fā)育的黃土坡面上,用玉米秸稈緩沖帶覆蓋侵蝕活躍的溝頭部位可達(dá)到最優(yōu)的防蝕效果。

    • 獼猴桃果園不同采樣密度下土壤含水率空間變異性研究

      2015, 46(8):138-145. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.020

      摘要 (2995) HTML (0) PDF 1.89 M (1720) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為揭示小區(qū)尺度乃至微尺度土壤含水率的空間變異性,在楊凌地區(qū)獼猴桃果園選取40 m×40 m區(qū)域,并在此基礎(chǔ)上再以8、2 m為間距進(jìn)行網(wǎng)格劃分,基于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)和地統(tǒng)計(jì)學(xué)理論,對(duì)不同采樣密度條件下0~60 cm土層土壤含水率的空間分布特征及其空間變異性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,對(duì)于40 m×40 m(L)、8 m×8 m(M)和2 m×2 m(S)3種尺度,0~60 cm深度各土層土壤含水率在水平方向上的變異強(qiáng)度表現(xiàn)為弱變異至中等(偏弱)變異,且隨尺度減小和土層深度增加而減小,且所有取樣點(diǎn)處0~60 cm深度內(nèi)土壤含水率在垂直方向上的變異強(qiáng)度表現(xiàn)為弱變異至中等(偏弱)變異。在3種尺度中,土壤含水率存在強(qiáng)烈的空間相關(guān)性,表征土壤含水率空間分布形態(tài)的半方差函數(shù)因尺度不同存在較大差異,L尺度可采用球狀和指數(shù)模型,M尺度可采用線性模型,S尺度可采用高斯、指數(shù)、線性模型。L尺度合理取樣數(shù)較實(shí)際少,而M和S尺度合理取樣數(shù)較實(shí)際多,對(duì)于3種尺度,基本表現(xiàn)出0~30 cm土層合理取樣數(shù)較實(shí)際多、30~60 cm土層合理取樣數(shù)較實(shí)際少,表明取樣點(diǎn)的合理性分布有待進(jìn)一步優(yōu)化。由于地形原因?qū)е庐?dāng)?shù)毓麍@內(nèi)南北側(cè)土壤含水率空間分布存在較大差異。

    • 2000—2013年北部灣海岸帶蒸散量時(shí)空動(dòng)態(tài)特征

      2015, 46(8):146-158. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.021

      摘要 (3270) HTML (0) PDF 3.43 M (1467) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:基于北部灣海岸帶2000—2013年MOD16蒸散發(fā)(ET)數(shù)據(jù)和植被類型數(shù)據(jù),借助于Theil-Sen中值趨勢分析、Mann-Kendall檢驗(yàn)以及Hurst指數(shù)等數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)海岸帶蒸散量的時(shí)空變化特征進(jìn)行定量分析,并在此基礎(chǔ)上對(duì)蒸散量的未來變化趨勢進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果表明:時(shí)間尺度上,2000—2013年北部灣海岸帶蒸散量呈波動(dòng)增加趨勢,增速為1.41 mm/a,高于廣西桂南地區(qū),海岸東岸蒸散量增速快于全區(qū),而丘陵地區(qū)和海岸西岸地區(qū)增速慢于全區(qū)。季節(jié)蒸散量由大到小排序?yàn)椋合募?111.88 mm)、秋季(93.45 mm)、春季(85.57 mm)、冬季(47.98 mm),分別占年內(nèi)蒸散量的33.01%、27.58%、25.25%和14.16%;空間尺度上,蒸散量自東北—西南中心線呈現(xiàn)海岸帶西岸年均蒸散量高于海岸帶東岸,東南地帶年均蒸散量達(dá)到全年最小值的態(tài)勢,ET_sen趨勢度介于-50.93~51.76 mm/a,海岸帶蒸散量在空間上呈現(xiàn)出減小的趨勢;空間波動(dòng)性上,海岸帶蒸散量的變異系數(shù)較大,其值介于0.02~0.39。海岸帶中部以及東南部蒸散量處于高波動(dòng)狀態(tài),而海岸帶西岸和西北部處于低波動(dòng)狀態(tài),其中合浦縣的南流江三角洲蒸散量的波動(dòng)性最大;未來變化趨勢上,海岸帶蒸散量Hurst指數(shù)的范圍為0.25~0.93,平均值為0.68,呈現(xiàn)單峰右偏分布,Hurst指數(shù)反持續(xù)序列(7.58%)小于持續(xù)性序列(92.42%),說明研究區(qū)ET未來變化呈持續(xù)性減小的趨勢。

    • 基于多維分形法的土壤養(yǎng)分空間預(yù)測

      2015, 46(8):159-168. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.022

      摘要 (2441) HTML (0) PDF 2.62 M (1480) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用多維分形克里格插值法(Multifractal Krige,Mkrige)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀4種土壤養(yǎng)分進(jìn)行空間預(yù)測,并以普通克里格法為參照對(duì)比,從傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)、積累曲線、多維分形圖像、多維分形參數(shù)和特異值等方面深入分析Mkrige法空間預(yù)測的效果。結(jié)果表明:無論何種分形程度的土壤養(yǎng)分,Mkrige法預(yù)測值的積累曲線、多維分形參數(shù)和多維分形圖像都與實(shí)測值最接近;Mkrige法較好地保持了原始樣本數(shù)據(jù)的特異值區(qū),真實(shí)反映土壤養(yǎng)分空間分布的混沌狀態(tài),空間預(yù)測效果較優(yōu)。土壤有效磷、有機(jī)質(zhì)、全氮和速效鉀分形程度依次降低;分形程度越高,Mkrige法空間預(yù)測效果越優(yōu)。

    • >農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程
    • 生物質(zhì)水熱轉(zhuǎn)化工藝優(yōu)化與液體產(chǎn)物特性研究

      2015, 46(8):169-177,205. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.023

      摘要 (2688) HTML (0) PDF 1.46 M (1653) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了研究生物質(zhì)在水熱降解過程中產(chǎn)物的分布及其液體產(chǎn)物特性,首先通過正交試驗(yàn)對(duì)生物質(zhì)水熱轉(zhuǎn)化的工藝進(jìn)行優(yōu)化,根據(jù)不同的目標(biāo)產(chǎn)物探索最優(yōu)工藝條件,并對(duì)生物質(zhì)樣品的種類、反應(yīng)溫度、停留時(shí)間、原料質(zhì)量和粒徑等反應(yīng)因素的變化規(guī)律進(jìn)行研究,所得重質(zhì)油產(chǎn)率最佳工藝條件是:采用松木屑為原料,溫度250℃,停留時(shí)間15 min,原料質(zhì)量10 g,水質(zhì)量110 g,生物質(zhì)粒徑80~150目,此時(shí)松木屑的干基重質(zhì)油產(chǎn)率(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為28.00%。最后結(jié)合正交試驗(yàn)結(jié)果,選取棉稈為原料,研究單因素反應(yīng)條件(溫度、時(shí)間、粒徑以及催化劑)下產(chǎn)物產(chǎn)率分布和液體產(chǎn)物特性。結(jié)果表明,在無催化劑加入的試驗(yàn)中,溫度300℃,停留時(shí)間10 min,粒徑80~150目下棉稈重質(zhì)油產(chǎn)率(質(zhì)量分?jǐn)?shù))最大為24.14%;當(dāng)K2CO3作為催化劑,停留時(shí)間為20 min時(shí),重質(zhì)油產(chǎn)率由未添加催化劑時(shí)的18.00%提高至29.86%,催化劑的加入在提高油產(chǎn)率的同時(shí),對(duì)油的組份也產(chǎn)生了影響,酸類和酮類物質(zhì)減少,油的pH值提高。

    • 回轉(zhuǎn)筒內(nèi)秸稈碎料回轉(zhuǎn)周期和料層完全混合時(shí)間研究

      2015, 46(8):178-185,238. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.024

      摘要 (2644) HTML (0) PDF 1.57 M (1379) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:基于試驗(yàn)和理論分析,研究了回轉(zhuǎn)筒型固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)秸稈粉碎料的料床回轉(zhuǎn)周期,建立了數(shù)學(xué)模型,其計(jì)算準(zhǔn)確度達(dá)95%以上;結(jié)合圖像分析法和料床回轉(zhuǎn)周期,發(fā)現(xiàn)筒內(nèi)上下料層完全混合時(shí)料層所轉(zhuǎn)圈數(shù)與筒體轉(zhuǎn)速關(guān)系不大,與筒內(nèi)料體積填充率呈線性關(guān)系。由此回歸并推導(dǎo)出只需知道筒內(nèi)料體積填充率和筒體轉(zhuǎn)速,便可預(yù)測上下料層完全混合的公式,其計(jì)算準(zhǔn)確度達(dá)90%以上。提出了以上研究成果在工業(yè)級(jí)發(fā)酵罐中應(yīng)用的方法。

    • 不同生物預(yù)處理方式對(duì)污泥厭氧消化過程性能的影響

      2015, 46(8):186-191. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.025

      摘要 (2715) HTML (0) PDF 1.08 M (1752) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:利用微生物處理技術(shù)對(duì)經(jīng)聚丙烯酰胺脫水后的污泥進(jìn)行不同方式微生物預(yù)處理,研究進(jìn)料總固體(TS)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、發(fā)酵溫度為35℃時(shí)厭氧消化過程中累積產(chǎn)氣量與產(chǎn)甲烷含量、pH值、氨氮和化學(xué)需氧量(TCOD)等參數(shù)的變化趨勢,探索真菌宛氏擬青霉不同預(yù)處理方式對(duì)脫水污泥厭氧消化過程特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:微生物預(yù)處理脫水污泥厭氧消化技術(shù)具有較好的可行性。直接添加宛氏擬青霉和添加宛氏擬青霉預(yù)處理2 d的污泥進(jìn)行厭氧消化反應(yīng)能夠有效提高產(chǎn)氣量和產(chǎn)甲烷量,加快水解速率,促進(jìn)污泥中有機(jī)物的有效降解,使產(chǎn)甲烷過程順利進(jìn)行。直接添加宛氏擬青霉處理的產(chǎn)甲烷效果最優(yōu),其凈累積產(chǎn)氣量和產(chǎn)甲烷量較純污泥分別提高85.79%和42.76%,且1 kg污泥可產(chǎn)甲烷12.69 L,較純污泥提高42.74%。

    • >農(nóng)產(chǎn)品加工工程
    • 食品貨架期預(yù)測研究進(jìn)展與趨勢

      2015, 46(8):192-199. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.026

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      摘要:作為食品領(lǐng)域的重要研究方向,貨架期預(yù)測已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題。在整理和總結(jié)現(xiàn)有相關(guān)研究文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,闡述了食品貨架期預(yù)測的研究機(jī)理,梳理了相關(guān)研究思路與方法;對(duì)當(dāng)前研究中采用的5種方法(基于化學(xué)動(dòng)力學(xué)的方法、基于微生物生長動(dòng)力學(xué)的方法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、威布爾危險(xiǎn)值分析方法和Q10模型等基于溫度的方法)進(jìn)行了比較分析;對(duì)應(yīng)用于肉類、水產(chǎn)品、果蔬等不同類別食品并取得良好預(yù)測效果的品質(zhì)指標(biāo)及所采用的模型方法進(jìn)行了總結(jié)和分析。最后分析了食品貨架期預(yù)測研究的現(xiàn)狀,并展望了發(fā)展趨勢。

    • 微波流態(tài)化干燥姜片復(fù)水能力和物性分析

      2015, 46(8):200-205. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.027

      摘要 (2787) HTML (0) PDF 1.40 M (2019) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)微波干燥對(duì)脫水蔬菜復(fù)水能力和應(yīng)用品質(zhì)的影響,研究了在單位質(zhì)量微波功率為0.6、0.9、1.2 W/g的微波流態(tài)化干燥(MFD),及在75℃電熱鼓風(fēng)干燥(AD)條件下干燥姜片的復(fù)水特性。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),微波干燥姜片的復(fù)水能力要弱于熱風(fēng)干燥。隨著水浴溫度的升高,各組產(chǎn)品的復(fù)水能力增加,復(fù)水比之間的差距縮小。經(jīng)動(dòng)力機(jī)械分析儀(DMA)測定復(fù)水姜片的蠕變特性,微波流態(tài)化干燥所得姜片在復(fù)水后的硬度大,在不同微波功率間的差異不明顯。通過掃描電子顯微鏡(SEM)發(fā)現(xiàn),微波流態(tài)化干燥姜片的微觀結(jié)構(gòu)變化遠(yuǎn)大于熱風(fēng)干燥。結(jié)合干制品的復(fù)水和蠕變過程,分析認(rèn)為姜片組織結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響水分的滲透與吸收。復(fù)水能力是脫水蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo),改進(jìn)后的微波-電熱鼓風(fēng)干燥能在保證工作效率的基礎(chǔ)上,改善微波干燥產(chǎn)品的復(fù)水能力。

    • 南瓜籽多糖乙醇分級(jí)沉淀與超聲波改性研究

      2015, 46(8):206-210. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.028

      摘要 (2719) HTML (0) PDF 1.22 M (1752) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用熱水浸提、Saveg脫蛋白制備南瓜籽多糖,蒸餾水復(fù)溶后采用0~30%、30%~60%、60%~80%乙醇分級(jí)沉淀法得到3種多糖PSP-30、PSP-60和PSP-80。通過測定多糖、蛋白含量、單糖組成及利用紅外和紫外光譜檢測表明:PSP-30、PSP-60和PSP-80均為結(jié)合一定量蛋白的多糖,不含糖醛酸;PSP-30、PSP-60由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖6種單糖組成,PSP-80由鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖、半乳糖5種單糖組成。3種多糖對(duì)DPPH自由基均有較高清除作用,其中PSP-60效果最好,當(dāng)質(zhì)量濃度2.5 mg/mL時(shí),清除率為61.90%。多糖PSP-60經(jīng)不同頻率超聲波處理后,單糖組成的物質(zhì)的量比和抗氧化活性均有所改變,證實(shí)超聲波可以造成多糖中單糖的轉(zhuǎn)化和生物活性的改變。

    • 綠鰭馬面鲀魚皮蛋白抗氧化肽模擬胃腸消化制備

      2015, 46(8):211-216. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.029

      摘要 (3585) HTML (0) PDF 1.43 M (1918) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為研究綠鰭馬面鲀魚皮蛋白體外消化產(chǎn)物的抗氧化作用及相關(guān)特征,采用二酶三階段體外模擬胃、腸消化過程,分析產(chǎn)物的抗氧化作用(還原力、·OH清除率、O-2·清除率、DPPH·清除率)和相關(guān)特征(游離氨基酸組成和含量、分子質(zhì)量分布)。結(jié)果表明:綠鰭馬面鲀魚皮中富含29.6%的抗氧化特征氨基酸;底物質(zhì)量濃度在8 mg/mL時(shí),具有較高的抗氧化活性;抗氧化肽產(chǎn)生于模擬胃腸消化的十二指腸階段,此時(shí)DPPH·清除率為83.29%;該階段產(chǎn)物中游離氨基酸比原料中多出7種,各種游離氨基酸含量也明顯增加;同時(shí),產(chǎn)物中多肽分子量分布集中在200~5 000 Da,其中主要多肽的分子量為2 152 Da和1 352 Da。

    • 乳化劑與內(nèi)水相鎂鹽濃度對(duì)油包水乳液穩(wěn)定性的影響

      2015, 46(8):217-223. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.030

      摘要 (3484) HTML (0) PDF 2.32 M (1811) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:研究并討論了內(nèi)水相鎂鹽與疏水乳化劑PGPR對(duì)油包水(W/O)乳液穩(wěn)定性的影響。制備W/O乳液的油水質(zhì)量比為3∶2,油相中疏水乳化劑聚甘油蓖麻醇酸酯(PGPR)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%~2.0%, 水相中MgCl2·6H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0~12.0%。采用Turbiscan Lab Expert穩(wěn)定性分析儀分析了W/O乳液貯藏14 d過程中的整體穩(wěn)定性。結(jié)果表明:在14 d貯藏過程中,液滴的聚沉和沉淀會(huì)導(dǎo)致乳液失穩(wěn)。提高疏水乳化劑PGPR和鎂鹽的濃度可提高W/O乳液的穩(wěn)定性。對(duì)W/O乳液的粒徑分布及油水兩相界面特性進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)W/O乳液穩(wěn)定的機(jī)制在于乳液粒徑的減小以及油水界面張力的降低。此外,油水兩相界面粘彈性也在一定程度上改善了乳液穩(wěn)定性,油水界面膜粘彈性隨著鎂鹽濃度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。

    • >農(nóng)業(yè)信息化工程
    • 溫室物聯(lián)網(wǎng)測控管理系統(tǒng)開發(fā)與數(shù)據(jù)同步研究

      2015, 46(8):224-231. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.031

      摘要 (3067) HTML (0) PDF 1.44 M (1576) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境信息高效監(jiān)測,開發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)測控管理系統(tǒng)的通用平臺(tái),主要包括基于Android的智能網(wǎng)關(guān)以及基于Google Web Toolkit的遠(yuǎn)程Web服務(wù)器,并制定了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步通信協(xié)議。根據(jù)數(shù)據(jù)采集單元配置信息和預(yù)先設(shè)定的界面顯示風(fēng)格,智能網(wǎng)關(guān)和Web服務(wù)器的應(yīng)用程序能夠自適應(yīng)地生成溫室環(huán)境監(jiān)測界面,動(dòng)態(tài)地解析監(jiān)測傳感器數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ),以Http post網(wǎng)絡(luò)傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集單元配置信息、監(jiān)測傳感器數(shù)值等數(shù)據(jù)在二者間的同步。試驗(yàn)結(jié)果表明溫室物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的穩(wěn)定性,有效地避免了由于傳感器和數(shù)據(jù)采集單元節(jié)點(diǎn)變更導(dǎo)致Web服務(wù)器和智能網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序的二次開發(fā)。

    • 能量高效的農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)聯(lián)路由算法

      2015, 46(8):232-238. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.032

      摘要 (3006) HTML (0) PDF 1.40 M (1470) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布不均、能量約束嚴(yán)格等特點(diǎn),提出了一種能量高效的簇頭選擇方法TBCS-EA,在以剩余能量進(jìn)行簇頭選擇的基礎(chǔ)上根據(jù)節(jié)點(diǎn)拓?fù)湮恢谩⑼負(fù)涿芏鹊冗M(jìn)行加權(quán),使距離sink較近的節(jié)點(diǎn)與密集區(qū)節(jié)點(diǎn)大概率成為簇頭,提高成簇能量使用效率。針對(duì)現(xiàn)有成簇算法頻繁進(jìn)行簇頭選舉,算法開銷大等問題,提出了一種能量逼近式簇頭輪換機(jī)制,節(jié)點(diǎn)連續(xù)擔(dān)任簇頭并以某一目標(biāo)進(jìn)行能量逼近,在達(dá)到逼近目標(biāo)后進(jìn)行根據(jù)簇內(nèi)信息指定新簇頭,減少簇頭選擇的次數(shù)與協(xié)議開銷。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,TBCS-EA算法的網(wǎng)絡(luò)生命周期約為LEACH的2.2倍,CHCS的1.5倍,從節(jié)點(diǎn)能量曲線看能耗均衡效果與CHCS相當(dāng),明顯優(yōu)于LEACH。結(jié)果顯示TBCS-EA綜合性能較之于現(xiàn)有算法有明顯提升。

    • 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的溫室番茄CO2增施策略優(yōu)化

      2015, 46(8):239-245. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.033

      摘要 (2712) HTML (0) PDF 1.13 M (1880) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:CO2濃度是植物光合作用的主要原料之一,確定植株生長階段的最適CO2濃度需求量,對(duì)日光溫室內(nèi)CO2濃度調(diào)控具有重要意義。以開花期番茄植株為研究對(duì)象,將定植后的番茄分為4個(gè)CO2濃度梯度處理組,其中,C1、C2、C3處理組CO2增施摩爾比分別為(700±50)、(1 000±50)、(1 300±50) μmol/mol, CK處理組為溫室內(nèi)自然狀態(tài)下CO2摩爾比(約450 μmol/mol)。實(shí)驗(yàn)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測溫室環(huán)境因子,包括空氣溫濕度、光照強(qiáng)度和CO2濃度;利用LI-6400XT型便攜式光合速率儀進(jìn)行光合日動(dòng)態(tài)和環(huán)境因子交互影響實(shí)驗(yàn)測定。光合日動(dòng)態(tài)組間差異性研究表明,對(duì)開花期番茄增施1 000~1 300 μmol/mol的CO2時(shí),可使番茄單葉凈光合速率提高約37.13%~40.42%。以環(huán)境因子為輸入?yún)?shù),建立基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光合速率預(yù)測模型,用于不同CO2濃度梯度下的光合日動(dòng)態(tài)預(yù)測。結(jié)果表明,模型訓(xùn)練集和測試集的相關(guān)系數(shù)分別為0.98和0.93,預(yù)測精度較高;C1、C2、C3和CK處理組的日動(dòng)態(tài)預(yù)測相關(guān)系數(shù)分別為0.96、0.94、0.78和0.96,與實(shí)測結(jié)果吻合度較高且相對(duì)誤差較小,因此該模型可以為可變環(huán)境下的番茄光合日變化動(dòng)態(tài)預(yù)測提供依據(jù)。

    • 基于粒徑譜儀的畜禽養(yǎng)殖場空氣顆粒污染物測量研究

      2015, 46(8):246-251. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.034

      摘要 (2838) HTML (0) PDF 1.18 M (1368) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了分析采用空氣動(dòng)力學(xué)粒徑譜儀實(shí)時(shí)測量畜禽養(yǎng)殖場空氣顆粒污染物的可行性及效果,首先使用APS和MOUDI在實(shí)驗(yàn)室對(duì)玻璃球粉末和植物油滴進(jìn)行同步測量與對(duì)比分析,然后在畜禽養(yǎng)殖場實(shí)時(shí)地對(duì)下風(fēng)向空氣顆粒污染物進(jìn)行測量。結(jié)果表明:在實(shí)驗(yàn)室中,APS測得的2種玻璃球粉末和植物油滴的結(jié)果較準(zhǔn)確;通過線性回歸證明這2種儀器測得的玻璃球粉末和植物油滴的累積質(zhì)量濃度具有一定相關(guān)性,R2都大于0.9,表明擬合度較好。在使用APS實(shí)時(shí)測量畜禽養(yǎng)殖場的空氣顆粒污染物時(shí),APS能夠較好地反映空氣顆粒污染物的變化情況,能基于其實(shí)時(shí)測量的顆粒物幾何平均直徑、數(shù)量濃度和質(zhì)量濃度等指標(biāo)從多個(gè)角度對(duì)空氣顆粒污染物進(jìn)行分析。

    • 玉米葉片全磷含量高光譜遙感監(jiān)測診斷模型研究

      2015, 46(8):252-258,280. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.035

      摘要 (2502) HTML (0) PDF 1.04 M (1611) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:在2012—2014年連續(xù)實(shí)施夏玉米磷素營養(yǎng)監(jiān)測定位試驗(yàn),在4種不同施磷量和2個(gè)夏玉米品種處理下,分別測定了拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期和灌漿期玉米葉片光譜反射率及其對(duì)應(yīng)葉片的全磷含量。選取了9個(gè)代表性光譜波段及其組合,利用前2年歸一化光譜數(shù)據(jù)分品種與葉片全磷含量分別進(jìn)行回歸擬合。在各生育時(shí)期,每個(gè)品種選擇決定系數(shù)和F值最高的4個(gè)模型,并利用第3年測定的光譜和全磷含量數(shù)據(jù)分別對(duì)兩個(gè)品種進(jìn)行均方根誤差和相對(duì)誤差的驗(yàn)證,選擇均方根誤差和相對(duì)誤差較小的擬合模型。結(jié)果表明,在拔節(jié)期、大喇叭口期和灌漿期,玉米葉片全磷含量最佳的擬合光譜參量分別為波段(830+880)、(830+940)、(880+1 100) nm的歸一化指數(shù)。

    • 融合葉綠素含量的黃瓜幼苗光合速率預(yù)測模型

      2015, 46(8):259-263,307. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.036

      摘要 (2741) HTML (0) PDF 1.21 M (1489) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:現(xiàn)有的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光合速率模型僅考慮環(huán)境因素,且收斂速度慢。在考慮溫度、CO2濃度、光照強(qiáng)度、相對(duì)濕度等環(huán)境因子的基礎(chǔ)上,加入生理因子葉綠素含量,建立融合葉綠素含量的黃瓜幼苗光合速率預(yù)測模型。首先利用多因子嵌套試驗(yàn)獲得黃瓜幼苗光合速率測試數(shù)據(jù)825組,然后采用LM訓(xùn)練法進(jìn)行模型訓(xùn)練,并分析加入葉綠素含量對(duì)模型訓(xùn)練結(jié)果的影響,最后建立黃瓜幼苗光合速率預(yù)測模型并對(duì)其采用異校驗(yàn)方式進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,在考慮葉綠素影響的條件下,其訓(xùn)練效果與模型擬合度均優(yōu)于只考慮環(huán)境因子的訓(xùn)練模型,加入葉綠素含量作為輸入的LM訓(xùn)練法可有效越過局部平坦區(qū),具有明顯的優(yōu)越性,滿足誤差小于0.000 1的訓(xùn)練要求,模型預(yù)測值與實(shí)測值間的決定系數(shù)為0.987,誤差小于4.68%。

    • 楊樹葉片葉綠素含量高光譜估算模型研究

      2015, 46(8):264-271. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.037

      摘要 (2711) HTML (0) PDF 1.48 M (1796) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:以盆栽107號(hào)楊樹為研究對(duì)象,在驗(yàn)證楊樹葉片的SPAD值可作為衡量其葉綠素含量指標(biāo)的基礎(chǔ)上,基于最佳指數(shù)-相關(guān)系數(shù)法(OIFC),提取了楊樹葉綠素特征波段(中心波長350、715、1 150 nm),建立了以該組合波段原始光譜數(shù)據(jù)為自變量的楊樹葉片葉綠素含量估算模型;利用相關(guān)系數(shù)法,提取了楊樹葉綠素歸一化植被指數(shù)的計(jì)算波段(中心波長705、953 nm)與一階光譜導(dǎo)數(shù)的葉綠素特征波段(中心波長647、691、721 nm),且分別建立了基于歸一化植被指數(shù)、葉面葉綠素指數(shù)、一階光譜導(dǎo)數(shù)為自變量的楊樹葉片葉綠素含量估算模型;比較分析所建立的模型精度,篩選出楊樹葉片的葉綠素含量最優(yōu)估算模型。結(jié)果表明:化學(xué)法測得楊樹葉片葉綠素含量與其對(duì)應(yīng)的SPAD值之間具有顯著的冪函數(shù)關(guān)系,R2可達(dá)0.902 3。利用OIFC法提取的葉綠素最佳三波段組合的高光譜數(shù)據(jù)為自變量,與葉片葉綠素含量構(gòu)建的模型預(yù)測值與實(shí)測值具有顯著的線性關(guān)系,決定系數(shù)為0.944 5;相比其他模型,該模型的精度最高且均方根誤差最小??梢姡贠IFC法構(gòu)建的楊樹葉綠素高光譜模型具有較高的精度,是估算楊樹葉片葉綠素含量的最優(yōu)模型。

    • 延安市退耕過程植被覆蓋度變化及其影響因子分析

      2015, 46(8):272-280. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.038

      摘要 (2856) HTML (0) PDF 2.22 M (1584) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:基于像元二分模型,利用2000—2012年的MODIS植被指數(shù)資料分析了延安市退耕還林過程中植被覆蓋度的變化及影響因子。研究結(jié)果表明,2000—2012年延安市植被覆蓋度呈極顯著增長趨勢,由43.4%增加到66.8%,增幅達(dá)53.9%。延安市各區(qū)縣的植被覆蓋度在波動(dòng)中均呈現(xiàn)增長趨勢,增幅較大的為子長縣、延川縣和延長縣,分別為212.8%、134.2%和127.8%,增幅較小的為黃龍縣和黃陵縣,分別為28.9%和29.2%。植被覆蓋狀況總體呈現(xiàn)穩(wěn)定的改善狀態(tài),改善極顯著和顯著的縣區(qū)面積占研究區(qū)總面積的74.04%,改善不明顯的縣區(qū)面積占研究區(qū)總面積的23.91%,退化顯著和極顯著的縣區(qū)面積僅占研究區(qū)總面積的2.05%。研究區(qū)高覆蓋度植被和中覆蓋度植被面積增加,低覆蓋度植被面積減少,退耕初期由大到小表現(xiàn)為:低覆蓋度植被面積、高覆蓋度植被面積、中覆蓋度植被面積,退耕后期由大到小分別為:高覆蓋度植被面積、中覆蓋度植被面積、低覆蓋度植被面積,表明該區(qū)域植被覆蓋度結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)好。植被覆蓋度變化受6—8月份的降水量影響不大,相關(guān)性較低,但和累計(jì)退耕還林面積有較強(qiáng)的正相關(guān)性。說明退耕還林工程的實(shí)施增加了地面植被覆蓋度,改善了植被覆蓋的結(jié)構(gòu),植物應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的能力越來越強(qiáng),降水量的年際變化對(duì)植被覆蓋度造成的影響越來越小。

    • 黃淮海地區(qū)玉米品種適宜性精細(xì)區(qū)劃研究

      2015, 46(8):281-288. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.039

      摘要 (3560) HTML (0) PDF 1.55 M (1631) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:受數(shù)據(jù)和方法所限,對(duì)作物品種適宜種植區(qū)進(jìn)行劃分時(shí),往往不考慮不同品種間的表現(xiàn)差異,且環(huán)境單元的尺度較粗,導(dǎo)致品種定位不準(zhǔn)而經(jīng)常引發(fā)種植事故。為提高作物品種定位準(zhǔn)備程度,以玉米品種為研究對(duì)象,以縣域?yàn)榛緵Q策單元,以黃淮海夏播玉米區(qū)為研究區(qū),進(jìn)行玉米品種適宜性精細(xì)區(qū)劃的探索性研究。通過對(duì)區(qū)試數(shù)據(jù)和調(diào)查數(shù)據(jù)的分析,篩選對(duì)產(chǎn)量有顯著影響、發(fā)生頻率高、與環(huán)境因素相關(guān)性強(qiáng)的因子,確定積溫、種植密度、倒伏、大斑病、空稈5因子的玉米品種精細(xì)區(qū)劃指標(biāo)體系;建立了玉米品種各指標(biāo)及綜合指標(biāo)適宜度的定量化表達(dá)方法;利用面狀要素屬性空間一體化聚類方法進(jìn)行玉米品種適宜性精細(xì)區(qū)劃。同時(shí)以玉米品種秀青73-1為例,計(jì)算了該品種的單指標(biāo)和綜合指標(biāo)適宜度,分析了其在黃淮海地區(qū)的適宜性精細(xì)分區(qū)結(jié)果。在縣域精細(xì)尺度下,兼顧不同種植環(huán)境和品種間差異,同時(shí)考慮空間鄰接關(guān)系,研究作物品種種植適宜性精細(xì)區(qū)劃方法,有助于“因地制宜”準(zhǔn)確選用品種,充分發(fā)揮新品種的增產(chǎn)增收效果。

    • 土壤多參數(shù)復(fù)合測試系統(tǒng)研究

      2015, 46(8):289-298. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.040

      摘要 (2549) HTML (0) PDF 1.99 M (1649) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:設(shè)計(jì)了一種同時(shí)采集土壤含水率、電導(dǎo)率及溫度的多參數(shù)復(fù)合測試系統(tǒng),對(duì)基于駐波率原理的土壤含水率測量方法、基于電流電壓“四端法”的土壤電導(dǎo)率測量方法和基于“鉑電阻”的土壤溫度測量方法做了較為深入的研究。以北京地區(qū)土壤為測試樣本,土壤含水率、溫度及電導(dǎo)率傳感器的輸出與對(duì)應(yīng)的測量值線性擬合相關(guān)性分別為0.998 3、0.999 8、0.999 1,動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間依次為土壤含水率460 ms、溫度13 s、電導(dǎo)率2.28 s,穩(wěn)定性測試結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差分別為土壤含水率0.011 5、溫度0.001 4、電導(dǎo)率0.010 3,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)性能均滿足土壤多參數(shù)的測量要求。對(duì)土壤多參數(shù)復(fù)合測試系統(tǒng)的抗干擾性能進(jìn)行了分析與論證,得出在采用分時(shí)供電的前提下,多參數(shù)復(fù)合測試系統(tǒng)的干擾主要存在于土壤含水率與土壤溫度之間,即土壤溫度探針作為介質(zhì)異物會(huì)造成土壤含水率測量值的升高,這是一個(gè)系統(tǒng)誤差,可在數(shù)據(jù)處理中進(jìn)行統(tǒng)一補(bǔ)償。選用得到普遍認(rèn)可的土壤含水率傳感器、土壤溫度傳感器、土壤電導(dǎo)率傳感器與本研究的土壤多參數(shù)復(fù)合測試系統(tǒng)進(jìn)行性能對(duì)比研究表明:本系統(tǒng)滿足土壤含水率、溫度和電導(dǎo)率實(shí)時(shí)在線測量的要求,可以為精細(xì)農(nóng)林業(yè)提供一種高精度的便攜式土壤多參數(shù)檢測工具。

    • 基于交流“四端法”的土壤電導(dǎo)率在線實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)

      2015, 46(8):299-307. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.041

      摘要 (2998) HTML (0) PDF 1.86 M (2161) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:設(shè)計(jì)了一種土壤電導(dǎo)率在線實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng),給出了交流“四端法”測量土壤電導(dǎo)率的全套設(shè)計(jì)方案,完成了信號(hào)源、交流恒流源、探針結(jié)構(gòu)、傳感器信號(hào)調(diào)理電路以及采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì),與直流“四端法”土壤電導(dǎo)率傳感器相比,交流“四端法”測量土壤電導(dǎo)率方法具有更佳的檢測性能。通過與國外同類產(chǎn)品對(duì)比研究,本測試系統(tǒng)性能達(dá)到了國外同類產(chǎn)品水平,具有更高的性價(jià)比。以北京地區(qū)土壤為測試樣本,本系統(tǒng)檢測量程:0~1 520 μS/cm,檢測誤差:-2.2%~2.4%,動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間:544 ms,測量帶寬:1 MHz,滿足土壤電導(dǎo)率實(shí)時(shí)在線測量的要求。

    • >車輛與動(dòng)力工程
    • 基于遺傳算法的汽車ESP液壓系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)

      2015, 46(8):308-313. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.042

      摘要 (2722) HTML (0) PDF 1.33 M (2333) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:ESP液壓系統(tǒng)是保證汽車行駛安全性的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu),根據(jù)ESP液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理,在Matlab/Simulink環(huán)境下建立其實(shí)時(shí)仿真模型。采用實(shí)車測試環(huán)境下記錄的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù),基于遺傳算法對(duì)ESP液壓系統(tǒng)模型的未知特征參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。對(duì)比運(yùn)行于實(shí)時(shí)仿真機(jī)的ESP液壓系統(tǒng)模型輸出的制動(dòng)輪缸壓力與實(shí)車測試環(huán)境下的記錄值,結(jié)果表明用辨識(shí)數(shù)據(jù)參數(shù)化的ESP液壓系統(tǒng)模型具有較高的符合度,可滿足構(gòu)建ESP系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測試環(huán)境的需求。

    • 基于數(shù)位筆壓感的汽車三維手繪系統(tǒng)研究

      2015, 46(8):314-318,288. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.043

      摘要 (2399) HTML (0) PDF 1.16 M (1476) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:在分析當(dāng)前三維手繪系統(tǒng)問題的基礎(chǔ)上,通過對(duì)數(shù)位筆壓感信息的分析,提出了一種基于數(shù)位筆壓力感應(yīng)的三維手繪曲線生成方法,據(jù)此開發(fā)了基于數(shù)位筆壓力感應(yīng)的汽車三維手繪系統(tǒng)原型,并在汽車三維手繪造型AutoSketch系統(tǒng)中進(jìn)行了集成應(yīng)用測試。測試結(jié)果表明,所開發(fā)的原型系統(tǒng)能夠很好地融合到AutoSketch系統(tǒng)中,并且操作命令識(shí)別效率高、計(jì)算時(shí)間短。

    • 基于改進(jìn)型PSO算法的汽車轉(zhuǎn)閥參數(shù)優(yōu)化

      2015, 46(8):319-326. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.044

      摘要 (3033) HTML (0) PDF 1.51 M (1780) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:提出了基于模擬退火(SA)修正的改進(jìn)型粒子群算法(SA-PSO)的轉(zhuǎn)閥參數(shù)優(yōu)化方法。建立了整車動(dòng)力學(xué)模型、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型、高速“路感”模型和轉(zhuǎn)閥能耗模型,并對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證;給出了低速轉(zhuǎn)向輕便性、高速轉(zhuǎn)向“路感”和能耗的量化指標(biāo);提出了以輕便性、“路感”和能耗量化指標(biāo)的平方和根最小值為目標(biāo)函數(shù),以各參數(shù)取值范圍為約束條件的最優(yōu)化問題;構(gòu)建了基于模擬退火修正的改進(jìn)型粒子群優(yōu)化算法(SA-PSO)的自適應(yīng)度函數(shù),運(yùn)用改進(jìn)型粒子群算法獲得了轉(zhuǎn)閥參數(shù)的全局最優(yōu)解;SA-PSO與PSO的優(yōu)化結(jié)果對(duì)比表明,SA-PSO的全局收斂性強(qiáng)、收斂速度快;通過優(yōu)化參數(shù)與另外兩組參數(shù)雙紐線、高速中間位置小轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)閥能耗仿真驗(yàn)證了優(yōu)化方法的有效性和優(yōu)化結(jié)果的正確性,最后分別進(jìn)行了轉(zhuǎn)閥參數(shù)優(yōu)化前、后的雙紐線、高速中間位置小轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)閥能耗試驗(yàn),結(jié)果表明,優(yōu)化后的轉(zhuǎn)閥使轉(zhuǎn)向輕便性、高速轉(zhuǎn)向“路感”和節(jié)能性均得到改善。

    • >機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
    • 廣義互斥約束的Petri網(wǎng)死鎖避免監(jiān)控器設(shè)計(jì)

      2015, 46(8):327-332. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.045

      摘要 (2459) HTML (0) PDF 1018.48 K (1682) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:研究了Petri網(wǎng)的柔性制造加工系統(tǒng)中的死鎖避免問題。為了保證死鎖避免和資源最大允許利用,提出了基于廣義互斥約束的Petri網(wǎng)最優(yōu)監(jiān)控器的設(shè)計(jì)方法,探尋以線性不等式的形式表示的初步約束集,通過可達(dá)性分析和初步約束集建立可達(dá)樹得出合法標(biāo)識(shí)集和死鎖標(biāo)識(shí)集,對(duì)分離出的標(biāo)識(shí)建立混合整數(shù)線性規(guī)劃模型,運(yùn)用分支定界法得到補(bǔ)充監(jiān)控庫所的廣義互斥約束模型作為最優(yōu)監(jiān)控器。最后,以某柔性制造系統(tǒng)為例,建立了Petri網(wǎng)模型,結(jié)合零件加工過程中資源的占用和釋放,對(duì)柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的控制器擁有更嚴(yán)格的約束和更簡化的模型,對(duì)死鎖標(biāo)識(shí)的避免是充分的,驗(yàn)證了該算法的有效性。

    • 基于葉型特征重建和缺陷模型提取的LDMD葉片再制造

      2015, 46(8):333-337. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.046

      摘要 (2889) HTML (0) PDF 1.34 M (1560) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了實(shí)現(xiàn)激光直接沉積(LDMD)對(duì)破損葉片的再制造,提出了一種利用設(shè)計(jì)特征重建葉型曲線(CSC)的方法,并提取缺陷3D模型。首先,規(guī)劃了葉片再制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu);接著,基于葉型曲線設(shè)計(jì)特征,對(duì)前緣(LE)、后緣(TE)、吸力邊(SS)和壓力邊(PS)在葉型點(diǎn)云中的位置進(jìn)行識(shí)別,然后利用圓弧曲線以背離度和擬合誤差作為2個(gè)閾值,實(shí)現(xiàn)對(duì)前緣和后緣的擬合,同時(shí)實(shí)現(xiàn)葉型點(diǎn)云的分割;再利用6次多項(xiàng)式曲線,在保證與前后緣曲線相切的約束條件下,用最小二乘法實(shí)現(xiàn)對(duì)吸力邊和壓力邊的擬合,從而得到完整的葉型曲線;接著放樣葉型曲線得到完好的目標(biāo)模型,并采用布爾減運(yùn)算提取了缺陷3D模型;最后,給出了一個(gè)葉片再制造應(yīng)用實(shí)例,證明了方法的可行。

    • 基于微分模型的空間圓弧與橢圓弧插補(bǔ)研究

      2015, 46(8):338-343. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.047

      摘要 (3014) HTML (0) PDF 1.29 M (1864) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)目前圓弧插補(bǔ)與橢圓弧插補(bǔ)在適用范圍、計(jì)算效率與精度方面的問題,通過引入微分模型表達(dá)空間圓弧與橢圓弧,提出了基于微分模型的空間圓弧與橢圓弧插補(bǔ)方法,能實(shí)現(xiàn)空間任意圓弧與橢圓弧的插補(bǔ)。在空間圓弧插補(bǔ)中能實(shí)現(xiàn)零徑向誤差與零速度波動(dòng)。在空間橢圓弧插補(bǔ)中能實(shí)現(xiàn)零徑向誤差與較低的速度波動(dòng)。同時(shí),該方法的插補(bǔ)過程統(tǒng)一了圓弧和橢圓弧的正逆插補(bǔ),無需象限判斷,因此插補(bǔ)流程簡單高效。另外,該方法采用的插補(bǔ)點(diǎn)遞推公式能轉(zhuǎn)換為一系列簡單的四則運(yùn)算,因此插補(bǔ)計(jì)算效率高。仿真對(duì)比分析表明了該方法相對(duì)于目前的方法具有很大的優(yōu)越性。最后,在自主開發(fā)的數(shù)控平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了該方法并完成了試件的加工。

    • Ahut-Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)改進(jìn)混沌粒子群算法尺度綜合

      2015, 46(8):344-351. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.048

      摘要 (3630) HTML (0) PDF 1.47 M (1547) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:針對(duì)Ahut-Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu),提出了一種基于改進(jìn)混沌粒子群算法的尺度綜合方法。首先提出一種改進(jìn)混沌粒子群算法,即采用混沌立方映射初始化種群,并根據(jù)迭代狀態(tài)指數(shù)性調(diào)整慣性權(quán)重因子,同時(shí)進(jìn)行早熟判斷和混沌擾動(dòng),迭代獲得最優(yōu)粒子。其次將Ahut-Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榱W泳S度決策變量,雅可比矩陣的全域均值條件數(shù)和全域波動(dòng)量構(gòu)建的全域綜合性能評(píng)價(jià)指標(biāo)在其幾何條件約束、傳動(dòng)角約束條件下轉(zhuǎn)換為改進(jìn)混沌粒子群算法的適應(yīng)度函數(shù)。最終通過改進(jìn)混沌粒子群算法優(yōu)化搜索,優(yōu)化出適應(yīng)度函數(shù)值最小的最優(yōu)粒子,從而獲得Ahut-Delta并聯(lián)機(jī)構(gòu)在全域運(yùn)動(dòng)性能最佳的尺度參數(shù)。仿真分析結(jié)果表明,所提尺度綜合方法具有正確性和有效性。

    • 粉末成形液壓機(jī)自適應(yīng)魯棒運(yùn)動(dòng)控制

      2015, 46(8):352-360,337. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.049

      摘要 (3186) HTML (0) PDF 2.91 M (1406) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:在粉末冶金零件成形生產(chǎn)中,壓坯產(chǎn)品的質(zhì)量取決于粉末成形工藝的完成度,這依賴于成形液壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制性能。然而控制粉末成形液壓機(jī)運(yùn)動(dòng)的電液系統(tǒng)是一種具有參數(shù)不確定性的非線性系統(tǒng),且整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在粉末致密化加壓成形過程中還受到了負(fù)載壓制力的強(qiáng)非線性干擾。針對(duì)以上難題,研究中建立了負(fù)載壓制力的非線性模型,將其與電液系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型相結(jié)合,基于此包含負(fù)載動(dòng)力學(xué)的控制設(shè)計(jì)模型利用自適應(yīng)魯棒控制理論設(shè)計(jì)了粉末成形液壓機(jī)的壓制運(yùn)動(dòng)控制器。理論上,該控制器保證了魯棒瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的電液控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵基粉末成形圓柱體壓坯單向變速壓制工藝壓制運(yùn)動(dòng)曲線的精確跟蹤控制,并表現(xiàn)出良好的控制性能。

    • 移動(dòng)裝備捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差補(bǔ)償技術(shù)研究

      2015, 46(8):361-366,378. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.050

      摘要 (2812) HTML (0) PDF 1.75 M (1967) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:以農(nóng)用機(jī)械或者采礦裝備等移動(dòng)裝備為研究對(duì)象,采用捷聯(lián)慣導(dǎo)對(duì)移動(dòng)裝備位姿進(jìn)行檢測,基于運(yùn)動(dòng)載體振動(dòng)建立了捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差補(bǔ)償模型。首先,對(duì)運(yùn)動(dòng)載體的角振動(dòng)和線振動(dòng)進(jìn)行等效處理,推導(dǎo)了基于三子樣和四子樣的捷聯(lián)慣導(dǎo)圓錐誤差以及劃船誤差補(bǔ)償模型;其次,搭建捷聯(lián)慣導(dǎo)定位平臺(tái)并在農(nóng)用機(jī)械上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三子樣和四子樣補(bǔ)償算法能夠提高未補(bǔ)償算法下的捷聯(lián)慣導(dǎo)定位精度,且四子樣補(bǔ)償算法下的圓錐誤差和劃船誤差較三子樣補(bǔ)償算法分別提高了29.8%和28.3%。

    • 用于有機(jī)朗肯循環(huán)的三柱塞泵運(yùn)行性能實(shí)驗(yàn)

      2015, 46(8):367-371,378. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.051

      摘要 (3784) HTML (0) PDF 1.56 M (1746) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:選用三柱塞泵,建立有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。選用渦旋式膨脹機(jī)作為熱功轉(zhuǎn)換設(shè)備,采用三氟二氯乙烷(R123)作為工質(zhì),在140℃熱源下開展實(shí)驗(yàn),考察工質(zhì)泵在不同工況下的運(yùn)行性能。研究結(jié)果表明,三柱塞泵實(shí)際運(yùn)行效率為22%~30%,是已有文獻(xiàn)報(bào)道水平的1.5~4.3倍。工質(zhì)泵等熵效率和機(jī)械效率分別為60%~69%和37%~45%。工質(zhì)泵運(yùn)行參數(shù)偏離額定參數(shù)是導(dǎo)致機(jī)械效率偏低的主要原因。工質(zhì)泵發(fā)生氣蝕會(huì)導(dǎo)致其等熵效率減小,同時(shí)還會(huì)造成工質(zhì)流量下降。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)臺(tái),防止氣蝕發(fā)生的工質(zhì)泵入口臨界過冷度為21℃。

    • 燃料電池三點(diǎn)比較實(shí)時(shí)電阻匹配最大功率跟蹤

      2015, 46(8):372-378. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2015.08.052

      摘要 (2326) HTML (0) PDF 1.15 M (1484) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:依據(jù)最大功率傳輸理論以及燃料電池電氣的特性,提出了一種適用于燃料電池的最大功率跟蹤控制方法。該方法通過實(shí)時(shí)在線檢測燃料電池工作點(diǎn)處的輸出電壓與電流并計(jì)算燃料電池的內(nèi)阻和理想狀態(tài)下歐姆極化區(qū)的開路電壓,求解出最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流型變換器的參考電流。通過控制變換器使燃料電池能夠較為穩(wěn)定地工作在燃料電池歐姆極化區(qū)的最大功率輸出點(diǎn)處。當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí),通過電流型擾動(dòng)觀察法完成對(duì)燃料電池的最大功率點(diǎn)跟蹤。所提算法具有功率自校正功能,以減小算法本身對(duì)燃料電池功率輸出的擾動(dòng)。仿真結(jié)果表明:當(dāng)負(fù)載或者工作環(huán)境發(fā)生變化時(shí),該算法可以有效地跟蹤燃料電池的最大功率點(diǎn)。

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