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[博士论文] 王桂民
管理科学与工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:水稻是我国的主要粮食作物与重要口粮,水稻种植规模保持稳定增长,对农业机械的需求也必然保持增长。水稻产区农业经营方式正逐步由散户经营向规模化经营过渡,经营主体的变化带来购机能力的提升以及产品多元化的要求,同时水稻产区自然、经济、社会条件的巨大差异也对农机化技术装备的适应性提出不同要求。针对这些新时期水稻机械化发展环境的变化,以及我国农机工业整体实力不断攀升,农机技术供给能力不断增强的状况,如何就水稻生产技术的供给与需求展开分析?如何对水稻生产机器的选型进行合理评判?如何对水稻生产机器进行优化配置?等等,这些问题的研究,不仅对于促进农业工程与管理科学的交叉研究具有重要的理论意义,而且对于农业经济主体购机决策、农机生产商的技术创新和产品战略决策等具有重要的实际价值。
  鉴于此,本文综合运用文献分析、实地调研、基于对数平均迪氏分解方法(logarithmic mean weigh division index method,LMDI)、基于非线性规划的耕地流转预测法、基于数据挖掘构建的经营规模预测法、模糊综合评判法以及最优化理论与方法等,定量分析了耕地流转的影响因素并进行流转规模的预测,揭示了农业经营规模分布情况与经营模式,对水稻生产全程装备进行了选型,围绕对规模化经营主体水稻生产需求进行了机器优化配置。具体研究工作如下:
  (1)本文利用LMDI因素分解法定量分析了耕地流转的影响因素,构建出可流转耕地面积预测模型以及农户经营规模分布函数,分析了不同经营模式下的规模分布情况。
  (2)通过对江苏省36个县级农机推广机构调研,分析不同水稻生产机械化技术供给与需求情况;通过对110个家庭农场调研,比较分析得出了水稻生产各个作业环节选用的机械化技术。
  (3)结合文献和调研分析,确定了水稻生产机器的综合评判指标体系与权重,构建了评价指标的隶属度函数;针对不同指标的特性,通过座谈、资料查阅和问卷调研等,获取评价指标值,计算出每款机型的隶属度,以隶属度大小定量地综合判定机器的优劣。
  (4)分析水稻规模经营体的收益与成本机制,构建水稻生产机器优化配置的目标函数和约束方程,较为合理地建立了水稻生产机器优化配置模型,然后以苏州某家庭农场为例,利用水稻生产各作业环节的机器选型结果,通过实地调研得到各拟配机器价格、效率、成本等关键参数,由此确定目标函数和约束方程的系数,经求解运算得到了水稻生产各环节机器优化配置结果。
  通过上述研究工作,主要得到以下结论:
  (1)经济因素、农民增收因素、农机化因素对耕地流转有显著的正向作用,其中农机化因素对耕地流转的正面影响最大,经营意愿因素对耕地流转有显著的负向影响。农机化效应对耕地流转的促进作用最为显著,绝大部分地区耕地流转率提高10%以上。
  (2)水稻生产机械技术选用方案如下:机械化旋耕以及深翻-旋耕组合、机械化育插秧技术、化肥机械化撒施技术、地面高效植保技术、渠灌、、联合收获技术、机械化秸秆还田技术、产地烘干技术。
  (3)模糊综合评判法能较好地结合定性分析与定量分析,在对水稻生产机器选型时,能较好地克服理论分析法、大田实验法、专家评判法等方法的局限,以隶属度大小排序得出的水稻生产各作业环节的机器选型更符合实际。
  (4)构建的水稻生产机器优化配置模型引入了固定合同服务收入、竞争性服务收入与投资额约束,更符合当前我国水稻经营现实情况。以苏州地区的某家庭农场为例的水稻生产机器优化配置结果表明,优化后家庭农场的利润将比现有利润提高23.08%。
[硕士论文] 李伟
机械工程 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:烟草作为我国主要经济作物之一,在国民经济中占有重要地位,烟草种植已成为增加农民收入和国家财政税收的重要手段之一。打顶抑芽技术是烟草种植过程中提高烟叶产量、品质的一项重要技术,若不及时进行打顶作业,不仅容易引发各种病害,更会显著降低烟叶产量和质量;烟株打顶后,若不及时对烟草涂抹抑芽剂,腋芽会生长成烟杈,烟杈开花会消耗大量水分、养分。因此需要在适当时期对烟草进行打顶抑芽作业,保证烟叶充分生长,提高烟叶的产量和质量。
  目前,国内没有成熟的烟草打顶抑芽机械,已经研制的烟草打顶抑芽机械不能根据烟草高度识别调整打顶位置,根据这一现状,在了解国内外现有烟草打顶抑芽方法的基础上,结合我国目前生产条件,应用机器视觉技术,研制出一套能准确识别烟花位置并控制完成打顶抑芽作业的检测控制系统,该系统安装在打顶抑芽机上实现了对初花期烟草的智能化打顶抑芽作业。主要的研究工作及创新之处如下:
  (1)检测控制系统整体设计。对烟草打顶抑芽机的检测控制系统进行整体设计,结合烟草打顶机械的机械结构特性,确定检测控制系统整体结构设计方案,该系统主要由检测系统和控制系统组成。
  (2)搭建了适用于烟田环境下作业的检测系统硬件,使得系统在烟田环境下能够完成图像采集、图像处理工作;利用背景板分隔目标烟株与烟田其他烟株,且采集到的烟草图像质量满足图像处理要求。
  (3)编写了一种基于机器视觉技术的烟花检测算法,通过对采集的烟草图像进行分析,得到区分烟花与烟叶/杆、背景板的阈值,根据其特征完成检测系统软件设计,实现采集烟草图像实时处理,快速准确识别烟花位置,并确定打顶装置的移动距离。
  (4)设计出烟草打顶装置控制系统。打顶装置控制系统主要由单片机、控制器电路、无线传输模块、步进电机驱动器、步进电机组成,当检测到烟花高度信息时,工控机将信号传输给控制系统,控制打顶装置移动到指定位置完成烟草打顶作业。
  (5)设计出抑芽剂和消毒液喷施控制系统。该系统主要由单片机、红外传感器、压力泵、喷阀组成,当红外对管检测到打顶完毕的烟株后,控制压力泵完成喷施抑芽剂作业,同时单片机控制压力泵完成刀片消毒作业。
  烟田试验表明研制的烟草打顶抑芽机的检测控制系统运行平稳、安全可靠,能够有效完成对烟草初花期的智能化打顶抑芽作业,检测准确率达98%,打顶准确率达96.8%,抑芽剂喷施准确率达90%,打顶抑芽效果满足农艺要求。
[硕士论文] 刘鹏
农业机械化 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:我国是园林果树种植大国,传统的园林果树种植中挖坑、混肥、填肥过程,机械化程度低,技术粗糙。目前我国的园林果树种植机械主要是植树挖坑机,只有挖坑功能,功能单一,不具备机械混肥和机械回填功能,更不能实现园林果树种植的挖坑、混肥、回填的机械化一体操作。
  本文设计了一款适用于园林果树的“原位挖坑混肥回填一体机”,提供园林果树种植过程的挖坑、混肥、回填的机械化一体式设计,实现园林果树种植过程的“挖坑、混肥、回填”的机械化连续性运作。该机械在混肥过程中有机肥料和土壤的混合均匀度非常高,最大程度发挥有机肥料的效用。本文的研究对我国果树生产有着重大意义,实现了园林果树种植过程的高度机械化,极大的提高果农种植果树的效率,减轻劳动力,提高果树产量,增加果农的经济效益。
  本文研究的原位挖坑混肥回填一体机的机械结构设计包括机架、作业动力设备、机身升降系统、作业升降装置、行走系统和作业装置。通过对作业装置的三维模型进行EDEM仿真,来测定作业装置作业的物料混合均匀度。在EDEM中创建取样设备的三维模型进行取样运动仿真,模拟原位挖坑混肥回填一体机的物料混合均匀度试验的取样过程。对完成EDEM取样运动仿真的混合物料颗粒划分网格,进行物料混合均匀度的分析。原位挖坑混肥回填一体机完成加工后,设计原位挖坑混肥回填一体机的物料混合均匀度试验,设计一款原位挖坑混肥回填一体机的物料混合均匀度试验的取样设备。先用原位挖坑混肥回填一体机完成挖坑混肥回填的机械化作业。然后将取样盒取出,统计取样盒中的有机肥料颗粒数,按照高转速和低转速进行分阶段试验,按照不同的作业时间每阶段依次进行5次试验,对原位挖坑混肥回填一体机的物料混合均匀度试验数据进行分析,并与EDEM仿真试验结果进行对比,得出原位挖坑混肥回填一体机的物料混合均匀度评价。
  仿真分析及原位挖坑混肥回填一体机物料混合均匀度试验表明:在不同转速下,作业装置的混肥功能对有机肥料在土壤中的混合均匀度有不同影响;混肥时间不同也会对有机肥料在土壤中的混合均匀度产生不同的影响。
[硕士论文] 刘硕
计算机技术 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:农业机械的稳定、安全、高效的作业是保障国家农业安全生产劳作的主要前提,农机安全不仅和农民的劳动成果紧密相连,更关乎着人民的生命安全,应当引起党和政府的重点关注。农业机械化的快速发展得益于乡村经济的不断发展和国家政策对农机的大力扶植,譬如农机的大力度补贴,农机技术免费教授等,使得农业机械得到了迅速发展和普及,农业机械化进程不断加快推进,我国的近几年的农作物生产量也有了质的飞跃。然而,随着农机驾驶员的数量急剧增多,对农机驾驶员业务的管理问题也越来越突出。农机驾驶员的管理工作对保障农业安全生产有不可忽略的重要作用,但是我国农机驾驶员管理信息系统很多都是使用单机管理结构,没有一个整体规划的标准接口,甚至都不使用数据库(仅仅通过文本文档进行记录),维护与升级工作相对复杂困难,使用率不高等;各级农机驾驶员管理部门之间数据不同步,系统只有一个登录密码而无操作员密码的设计;办理业务流程复杂、混乱。农机监理人员的专业素养和管理方面不足导致办理周期长,加之有些工作人员对待工作不够认真负责,缺乏对内部人员的有效监管。因此有必要实现一款功能完备的农机驾驶员业务管理网络系统。
  本研究旨在设计并实现一个基于WEB的农机驾驶员业务管理网络系统,以满足农机管理部门实际工作需要,提高信息化管理水平。其主要研究工作如下:
  1.设计了农机驾驶员业务管理网络系统的功能模块,包括面向监理机构业务办理人员的模块和面向监理机构管理人员的后台系统模块。并针对主要功能模块使用时序图和流程图进行办理业务流程的分析、设计。
  2.采用基于SSM(SpringMVC、Spring、Mybatis)的MVC框架模式,搭建了农机驾驶员业务管理网络系统的整体框架。由SpringMVC、Mybatis分别完成系统表现层、持久化层,Spring负责框架整合和事务处理,实现系统设置、农机驾驶员业务办理、打印存档、统计查询功能。
  3.对监理机构职员提出的省市县三级管理权限,利用Shiro实现:完成每个登录的监理机构人员分配一个角色,每个角色可以访问不同的权限方法。从表现层对权限进行分配的原理使得Shiro框架把控制精确到具体的访问方法。
  4.农机驾驶员业务的办理流程由Activiti框架实现:业务的受理、审核、审批由框架自动提交。每项任务设置组任务,组任务可设置执行角色。Activiti框架实现one business to multi-tasks和one task to persons。
  5.为农机资源管理系统、可视化辅助决策系统提供驾驶员数据查询接口和人员信息接口;为五心服务系统提供合作社和驾驶员数据接口。
  本论文设计、实现的农机驾驶员业务管理网络系统满足了农机驾驶员业务的办理需求,达到了预期效果。基于SSM框架设计的农机驾驶员业务管理网络系统更易扩展和维护,同时整合了Shiro和Activiti框架,使系统更安全、更易于开发。
[硕士论文] 王维
农业信息化 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,由于农村经济的快速发展以及国家购买农机优惠补贴政策的出台,农业机械数量呈现逐年上升的态势。与此同时,农业机械在生产和使用中的安全问题也渐渐地凸显出来,这就亟须贯彻并展开农业机械监理工作。农业机械监理工作在保证农民群众财产安全、维护农村以及整个社会的稳定中发挥着十分重要的作用。农业机械安全监理水准的高低,农机安全事故的防患和减少,成为推动农业机械化进程又快又稳的发展的根本,甚至关系到现代农机发展的健康可持续性。
  我国农业机械监理系统大都是使用单机版管理,数据库兼容性差,系统维护与升级工作困难,使用效率低;各级农业机械监理部门的数据不同步,不同用户使用的权限没有区分,这容易使系统的安全性降低;系统包含业务少,可使用率较低。因此实现一款操作简单、能够快速上手、业务完整的农业机械监理系统变得越来越迫切。
  本文在深入研究国内外农业机械监理系统的发展现状的前提下,详细研究了国内外农业机械监理系统的发展优劣势,设计了一个基于SSH框架的农业机械监理系统。本文特对农机安全监理系统进行了研究,主要工作如下:
  1.依据农机安全监理站规定的实际情况研究,采用软件工程的思想开展研究工作。利用UML用例图阐释了系统的业务需求和功能需求,最后分析了系统非功能性需求。
  2.设计了农业机械监理系统的功能模块,包括系统设置、用户设置、农业机械业务、农机事故处理业务等功能模块,并对主要功能模块进行了业务流程分析。在系统中数据模型的计算是根据需求分析的结论进行的,按照数据库的设计规则,分析得出了系统的E-R图模型、系统逻辑结构设计和数据库表结构。
  3.对SSH框架进行了整合,搭建农业机械监理系统的运行环境,利用JAVA+SQL Server+Tomcat进行开发工作并实现了农业机械监理系统。
  4.对农业机械监理系统的主要操作模块进行了测试,各部分功能运行结果正常,和预期的一致,可以进行下一步的推行与使用。
[硕士论文] 袁佩佩
生物信息技术与工程 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:西瓜成熟度无损检测是西瓜品质检测研究中的一个核心问题,近红外、核磁共振、X射线、声学等众多的方法被应用到西瓜成熟度检测。目前西瓜品质智能检测技术尚未在实践中推广,主要原因是检测算法的有效性、快速性、稳定性和易实现性等未达到应用上的要求。
  本文考虑未熟、成熟和过熟三个成熟度等级的西瓜声学分类问题,通过主成分分析(PCA)和核主成分分析(KPCA)提取西瓜敲击响应信号的特征,利用极限学习机(ELM)构建西瓜成熟度分类和西瓜含糖量检测模型,主要的工作如下:
  1.提出基于(核)主成分分析的西瓜敲击响应信号的特征提取方法。通过不同成熟水平声信号样本的(核)主成分分析获得感兴趣的主成分,将其对应的特征向量线性扩张成有限维的特征空间,用信号在特征空间上的正交投影系数作为特征。PCA能够在保留足够多原始信息的同时大幅度降维,计算直接且简单。在保留95%主成分的条件下,PCA和KPCA分别将原始信号维数由4096降低到31和90。
  2.提出基于Markov chain采样的极限学习机算法。ELM是一个单隐层前馈神经网络学习系统,其输入层权重和隐层阈值是随机固定的,算法的核心是计算输出矩阵的Moore-Penrose广义逆。该算法简单、运行速度快,且优于支持向量机(SVM)、BP神经网络等机器学习算法。本文在Tikhonov正则化理论分析基础上,将独立同分布数据下的ELM泛化性能的进行推广,给出了基于Markov chain采样的ELM算法误差上界的估计。同时,基于真实数据,将独立同分布与Markov chain采样条件下的ELM进行了对比分析。实验结果表明,Markov chain采样不仅能有效降低ELM的预测误差,且能够提高ELM的鲁棒性。
  3.构建基于高斯核函数的KPCA-ELM西瓜成熟度分类模型。首先,按2∶1的比例将样本进行随机划分,获得训练集样本180个,测试集样本90个。其次,以ELM为分类模型,分析了由PCA和KPCA提取的特征对西瓜成熟度检测的影响。同时,讨论了基于线性、多项式、高斯、S型四种核函数的KPCA-ELM分类模型对西瓜成熟度的检测效果。最后,从分类准确率和速率两个角度,将ELM与K-最近邻(KNN)、BP神经网络和SVM三种分类模型进行了对比分析。实验结果表明,基于高斯核函数的KPCA-ELM的模型效果最优,在二分类和三分类两种西瓜成熟度检测场景下的识别准确率分别为95.72%和89.23%。
  4.构建基于高斯核函数的KPCA-ELM西瓜含糖量检测模型。利用ELM构建西瓜含糖量与敲击响应信号之间的回归模型,分析了PCA、KPCA提取的特征对西瓜含糖量检测模型的影响。同时,也将ELM与偏最小二乘(PLS)、BP神经网络、支持向量回归(SVR)进行了对比分析。实验结果表明,基于KPCA-ELM的西瓜含糖量检测模型的性能最佳,其能够得到最小均方根误差(Root mean square error,RMSE)为0.3725,标准偏差(Standard deviation,STD)为0.0173。
[硕士论文] 周雅文
农业电气化与自动化 华中农业大学 2017(学位年度)
摘要:油菜播种是油菜机械化生产中的重要环节,课题组研发的2BFQ-6型油菜精量联合直播机整机集成程度高,挂载于拖拉机上构成直播机组,田间作业时能够一次性完成油菜精量播种、旋耕开沟、施肥覆土等环节,提高了油菜机播生产效率。然而直播机组对行作业过程中需要农机驾驶员手、脑、脚、眼并用,以保证对播种路径准确跟踪,这对农机手体力和经验具有很高要求,开展基于视觉导航技术的油菜直播机组田间作业路径跟踪的研究对于进一步降低机手劳动强度、提高作业质量、提升机具智能化水平等具有积极意义,本文针对基于视觉的油菜直播机组田间作业路径跟踪控制展开了相关方面初步的探索和研究,具体研究内容总结如下:
  (1)设计了由硬件和软件组成的油菜直播机组视觉导航系统。硬件部分主要包括工控电脑、工业相机、NI数据采集卡、电源、步进电机等;软件部分在Windows7操作系统下采用VS2012使用C++结合OpenCV编写MFC界面程序加以实现。整套系统实现了路径识别、直播机组前轮转向控制、路径跟踪与控制等功能。
  (2)提出了一种结合改进随机抽样一致性算法(RANSAC)和最小二乘法的油菜直播机对行作业田间路径识别算法。首先,为了在大尺度低分辨率下观察田间路径宏观轮廓,对灰度化后的图像进行提升小波变换。然后利用直播机组已播种区与未播种区图像对比度大的特点获取路径特征点集。最后通过结合预检验和后处理校正的改进随机抽样一致性算法,区分特征点集的内外点,并对内点集运用最小二乘法进行田间路径直线拟合,获取图像路径参数。田间图像测试表明:该方法可以适用于直播机组自动对行作业路径识别,识别正确率在90%以上,每帧图像处理时间在55ms以内。
  (3)设计了用于路径跟踪控制的模糊控制器。首先根据相机针孔成像模型得到了实际路径与图像检测路径之间的数学关系,然后结合直播机组简化二轮阿克曼转向模型,分析了图像检测路径在直播机靠近与远离田间路径时的变化规律,最后在此基础上设计了根据图像路径变化信息推测直播机组位姿变化的模糊控制器用于直播机组路径跟踪与控制,并通过MATLAB的Simulink工具箱进行仿真,验证了设计的模糊控制器理论上的可行性。
  (4)设计了用于控制前轮转向的PD控制器。针对已经改造的直播机组步进电机转向系统的转向特性进行了研究,得知输入PWM信号在50~900Hz的区间内时,前轮转向角速度随着频率的增加而增加,在900Hz时达到最高12.6°/s;由此得到PD控制器控制量的输出范围,经过试验调试后,确定控制器系数P=250,D=80,控制周期T=40ms,前轮转向的控制精度达到0.5°,能够满足直播机组作业路径跟踪转向控制的要求。
  (5)田间与路面试验表明:油菜直播机组以慢3档、中2档、中3档(速度分别对应0.5m/s、0.8 m/s、1.0 m/s)在水泥路面上进行路径跟踪时,最大横偏距分别控制在7.8cm、9.6cm和14cm,在田间进行作业路径跟踪时最大横偏距分别控制在12cm、14cm和28cm。
[硕士论文] 韩兆桢
管理科学与工程 东北农业大学 2017(学位年度)
摘要:农业收获机械化是农业现代化的重要技术基础,对提高农业综合生产能力、保障农产品有效供给起着十分重要的作用。农业收获作业是农业生产作业过程中的关键环节,选择适宜的收获机械在收获季节完成收获作业是农业产量取得丰收的重要保障,而收获机组技术生产率是影响收获作业的重要因素,因此提高农业收获机组技术生产率已成为收获作业的重要组成部分。
  在综合分析收获机组作业时间构成的基础上,建立收获机组作业的各类作业时间项目与地块条件关系的数学模型,建立不同卸粮方式下收获机组技术生产率与地块条件关系的数学模型。选择8种不同功率级的收获机组作为研究对象,采用跟踪试验的方法,测取定距离条件下各种作业机组作业时各类时间消耗。依据收获机组实际作业的试验数据进行分析,明确了联合收获机作业时间项目构成,建立了纯作业、转弯、卸粮、地块转移及调整等时间项目的数学计算模型。根据所建模型和试验数据,利用MATLAB编程计算,得到不同功率级收获机组技术生产率随地块条件变化的定量规律:当收获机组的额定功率为50 kW左右,作业幅宽为2-3 m,且粮箱容积为1.4-3 m3时,机组适宜作业的地块面积至少为2 hm2,地块长度至少为200 m;当收获机组的额定功率为80 kW左右,作业幅宽为3-4 m,且粮箱容积为3-4m3时,机组适宜作业的地块面积至少为2.5 hm2,地块长度至少为300 m;当收获机组的额定功率为110 kW左右,作业幅宽为4-4.5 m,且粮箱容积为4-4.5 m3时,机组适宜作业的地块面积至少为3 hm2,地块长度至少为400 m;当收获机组的额定功率为150 kW左右,作业幅宽为4.5-5 m,且粮箱容积为4.5-5 m3时,机组适宜作业的地块面积至少为3.5 hm2,地块长度至少为500 m;当收获机组的额定功率230 kW左右,作业幅宽为7-8 m,且机组粮箱容积为10-12 m3时,机组适宜作业的地块面积至少为4 hm2,地块长度至少为600 m。绘制出不同收获机组技术生产率随地块长度、地块面积的变化规律图,从而得出各个收获机组适用的地块条件。
  在收获作业时,选择合适的收获机组,可以提高农业机械化技术生产率。同时得到的收获机组技术生产率率随地块条件变化的定量关系,为研究农业机组技术生产率随地块条件改变的变化规律提供了理论依据,也为研究机组作业技术指标随地块条件变化规律提供基本思想和方法。根据得出的规律指导不同收获机械与不同地块条件的匹配,指导农业机器型号选择,从而提高农业机械生产效率,充分发挥农业机械的使用价值,促进我国农业机械化发展。
[硕士论文] 刘辉
农业信息化 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:农业机械自动导航技术可实现农业机械在作业环境中进行自主控制,是精准农业技术体系中一项重要的核心关键技术。农机自动导航系统应用于农业生产中,大大提高了生产作业效率和作业质量。
  近年来,随着精准农业技术在我国的推广应用,国内出现了大批自主研发的农机自动导航产品。这些自动导航产品由于具有传感器性能、控制精度和产品性能等方面的差异,各自的作业精度参差不齐,为了检验其作业精度,需要对装有自动导航系统的农机作业进行测试评估。
  本文研究设计了一套农机自动导航系统作业精度的评估方法,基于农机自动导航系统田间作业的特点,安装一套双天线RTK-GNSS设备,实时采集农机作业时的位置和姿态数据,经过坐标投影变换、车体倾斜校正等数据处理后,根据本研究建立的横向偏差、邻接行距偏差、作业重叠/遗漏率评价指标的模型,计算横向偏差、邻接行距偏差、作业重叠/遗漏率三个评价指标值,实现对自动导航系统作业精度水平的量化分析。为验证上述作业精度评估方法的准确性和有效性,使用迪尔904型和雷沃M800型拖拉机进行了田间试验验证。田间作业试验中,迪尔904型拖拉机进行导航作业时,总体横向偏差的平均值为3.83cm,邻接行距偏差的平均值为2.81cm,作业重叠率为0.31%,作业遗漏率为0.09%;雷沃M800型拖拉机进行导航作业时,总体横向偏差的平均值为3.58cm,邻接行距偏差的平均值为5.18cm,作业重叠率为0.58%,作业遗漏率为0.22%,评价结果与该型农机自动导航系统官方数据基本相符,验证了本研究提出的自动导航系统作业精度评估方法的准确性和有效性。
  标定方法对自动导航系统作业精度影响对比试验中,经过三种方法标定后自动导航系统的实测作业精度水平都得到了提升,证明了三种标定方法的有效性。其中,转角标定对自动导航系统作业精度的提升幅度较大,航向标定对作业精度的提升幅度较小,三种标定方法组合标定后自动导航系统作业精度最高,说明自动导航系统三种安装系统误差都需要进行标定,并且由于转角传感器中位值与农机转向机构中位值之间的安装系统偏差对自动导航系统作业精度的影响更大,因而在标定导航传感器安装误差时应当以转角标定为基础。
[硕士论文] 潘冉冉
农业机械化工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:RTK载波相位差分技术,是实时处理两个接收站载波相位观测量的差分方法,可实时获取厘米级定位解,具有操作性强、应用范围广等优点。高精度的RTK产品几十万的高昂价格,使得RTK定位技术在农业领域的应用尚不广泛。随着国家对农业的大力支持,农业自动化和智能化技术将会快速发展,而获取高精度的定位解是实现农田车辆自动导航的基础。本研究以农田导航的实际应用为首要目的,以美国Swift公司的Piksi定位模块为基础,构建RTK系统进行研究,前期设计实验进行精度分析,后期根据项目要求对电台和天线等部分硬件进行改进,使用滤波算法对改进后的数据进行处理,最终成功将Piksi RTK系统应用在农田拖拉机上。主要研究结果如下:
  (1) Piksi模块是一款超高性价比的定位模块,RTK静态水平定位精度可达1 cm。使用Piksi模块时,要充分考虑周围的环境,附近切不可要有高大建筑物等遮挡;配套的console控制软件可保存3种格式下的6种类型数据,完全满足用户使用需求;串口直接读取的Piksi数据经过了Swift公司SBP二进制协议的处理,不使用console软件无法直接获取经纬度数据;搭建RTK系统时,基准站需要使用console软件设置经纬度和海拔高度数据后发送给流动站。
  (2)空间大地坐标与导航切平面坐标的转换满足精度分析的要求;采用标准差(σ)、圆概率误差(CEP)、距离均方根误差(RMS)、2倍均方误差(2DRMS)的指标对Piksi RTK系统静态精度进行分析,Piksi单个模块静态单点的定位精度约为8m,RTK的静态精度(2drms,95%)约为1.5cm;设计的动态双轨实验验证了直线拟合评估动态直线精度的可行性,当流动站在0.4m/s-2.3m/s的平均速度范围内进行直线运动时通过拟合得到的定位精度约为1.5 cm;采用测量点到拟合圆心距离与拟合半径的差值评估圆周运动的定位精度,发现在0.4m/s-1.6m/s的平均线速度范围内运动时流动站的精度约为1.5 cm;考虑到实际应用过程中点对点的问题,拟合分析得到的测量误差整体偏小,初步判定Piksi RTK的真实动态精度约为3 cm-5 cm。
  (3) Piksi RTK系统的3DR数传电台功率较小,传输距离受限,实际传输距离在开阔环境下约为300 m-400 m;将系统的天线和电台更换为加拿大P900电台和GSM增益天线,经测试在校园内有建筑物遮挡的情况下的传输距离约为1km,开阔环境下更是可以达到3.5km;随着传输距离的增加,改进后的Piksi RTK系统的定位精度不断下降,利用最小二乘法插值拟合发现传输距离在超过3.2 km以后将会下降到亚米级别。
  (4)采用卡尔曼滤波建立的数据处理模型,传输距离内获取的定位数据经过滤波后的静态和动态精度均可提升一倍左右,滤波后距离基准站1km内的静态定位精度约为1 cm,满足课题对传输距离和精度的两方面要求;动态卡尔曼滤波模型对直线运动下的数据有很好的纠偏效果,滤波处理后动态误差约为1 cm-3 cm。
  (5)将改进后的Piksi RTK系统应用到农用拖拉机上,RTK数据产生的轨迹直线度优于拖拉机的GPS轨迹,通过采用地图固定点作为基准站的方法,解决了实际应用的准确度问题,农田实验分析得出Piksi RTK系统的动态精度可达到标称的2 cm-6 cm,与动态模拟实验分析得出的精度一致,滤波后的动态精度约为1 cm-3 cm,说明Piksi RTK系统可以达到农田车辆自动导航的要求,在农机精准定位领域有广阔的应用前景。
[硕士论文] 骆一凡
农业工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:化肥的过度施用,不仅造成了大量的浪费,提高了农业的生产成本,还造成了大量的环境污染和水土流失,非常不利于农业的可持续发展。为了解决这一问题,就需要进入精细农业的思想,对大田里的农作物实现区别对待,按需施肥。要实现这一目标首先必须要实现田间的作物氮素水平快速无损检测。基于这一需求,本研究开发出了一种利用机器视觉技术能够对田间作物冠层的SPAD值进行快速检测的仪器。具体的研究内容和结论如下:
  (1)利用作物冠层在近红外波段的反射率要远远高于土壤背景在近红外波段的反射率这一特性,制作了一块参照板,使得板上参照色块的近红外反射率位于土壤和冠层之间。将作物冠层在近红外波段下的图像灰度化之后,将参照板的灰度值作为阈值,很好的将作物冠层和土壤背景进行了分离。
  (2)根据物体的反射率和图像中表示物体像素的灰度值和获取图像时环境光的强度都成一次线性正相关关系这一原理。在参照板上用四种不同的颜色拉开了一个反射率的梯度。并且利用这一梯度建立了反射率和灰度值之间线性模型。成功消除了环境光对作物冠层反射率计算的影响。
  (3)利用建立的反射率和灰度值动态线性模型,通过求出图像中作物冠层的平均灰度值从而求得了作物冠层在绿色波段和近红外波段的反射率,进而求得作物冠层的GNDVI值。用SPAD-502叶绿素计测量得到的冠层SPAD值。本研究分别对尖椒和茶树样本进行了取样,测量了其GNDVI值和冠层SPAD值并进行了拟合,得到尖椒冠层的模型为SPAD=116.72GNDVI-29.066其决定系数(R2)为0.8768。茶树冠层模型为SPAD=88.81GNDVI-11.32其决定系数(R2)为0.7396。两者的验证实验同样取得了良好的效果。说明该仪器的测量精度能够满足实际农业生产的需求。此外该仪器不仅适用与一种作物,而且有着适用与多种作物的潜能。
  (4)本研究对尖椒和茶树样本进行了混合建模,得到的模型为SPAD=104.17GNDVI-20.896其决定系数(R2)为0.7945。有良好的效果。验证实验的结果也显示误差在允许范围内。这说明该仪器有着用一个标定模型测量多种作物的潜能。
  (5)用VB语言为该系统编写了相应的图像处理软件,并开发了相应的仪器,能够很好的实现其功能。
[硕士论文] 徐跃进
农业机械化 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:浙江省农业机械化发展已实现从初级阶段向高级阶段跨越,但丘陵山区发展水平较低,严重阻碍了全省农业机械化的均衡发展。目前浙江省农业机械化发展已进入以农业“机器换人”为标志的新阶段,对农业机械化发展提出了更高要求,因而加快推进丘陵山区农业机械化,既是全省农业机械化发展的迫切要求,也是丘陵山区农业发展的现实需要。为此,本文在综合分析国内外有关丘陵山区农业机械化发展等相关文献基础上,就如何加快推进浙江省丘陵山区农业机械化发展的相关问题进行了研究探讨。全文研究内容包括以下四个方面。
  1)将SWOT法和AHP法相结合对浙江省丘陵山区农业机械化发展环境进行了研究,利用SWOT法分析了当今丘陵山区农业机械化发展环境面临的优势、劣势、机遇和挑战,然后结合AHP法对影响丘陵山区农业机械化发展的四大影响因素进行量化研究,再根据结果提出现阶段丘陵山区发展应采取克服内部劣势和把握外部机遇相结合的WO发展战略的构想。
  2)丘陵山区农业机械化应采取农业机械化与农业产业化相结合,基础设施完善与农机创新研制相结合,轻便安全与节约环保相结合,创新发展机制与优化扶持政策相结合的发展路径;采取农业生产全程机械化和机械化与劳动力相结合的两条发展路线;提出以加大政策扶持力度,完善农机作业基础设施,加快农业生产薄弱环节机具示范推广,大力扶植各类农机服务主体等为内容的发展思路,以及到2020年主要发展目标。
  3)从丘陵山区农业和农业机械化发展分析了二者对农机装备总体需求;农业各产业发展对农机装备需求的重点在于粮油作物的种植、收获环节,蔬菜、茶叶、食用菌、中药材等特色经济作物和畜禽水产养殖劳动强度大、用工多等环节,以及设施农业和生态循环农业发展的关键环节;农业机械化发展空间布局既要根据丘陵山区的地貌和地域类型,又要结合丘陵山区优势特色农产品的区域分布。
  4)以推进浙江省丘陵山区农业机械化发展为目标,借鉴参考国外和国内先进地区农业机械化发展经验,提出了丘陵山区农业机械化发展应采取的政策建议与工作措施。
[硕士论文] 马明龙
农业电气化与自动化 西北农林科技大学 2017(学位年度)
摘要:土地机械深松是提高我国耕地质量的主要方式之一,深松作业可有效提高农作物产量,并列入农业部唯一的单项作业补贴得到大力推广。但实际作业中,由于作业深度不足导致深松质量降低,作业面积缺乏实时统计手段,造成补贴发放存在困难,谎报、虚报套取国家补贴现象时有发生。因此实现深松作业过程中的面积、深度准确监测,对国家深松政策落实、提高作物产量具有重大意义。本文以深松作业的深度监测和面积监测为研究对象,采用倾角传感器与拖拉机三点悬挂系统结合测量深度,通过低成本GPS模块结合网格测算方法计算作业面积;利用微处理器采集传感器作业原始数据,工控屏嵌入算法计算作业深度与面积并实现在线显示,用户可通过触控屏幕实现人机交互;采用U盘存储、断电存储以及GPRS上传数据确保深松作业深度和面积数据存储安全,以期实现深松作业面积、深度准确监测,为落实国家深松政策提供技术手段。本文主要研究内容及结论如下:
  (1)研究分析了深松作业深度测算方法。通过分析拖拉机提铲落铲过程,综合对比现有作业深度测算技术与方法,提出基于倾角传感器与三点悬挂的几何深度算法。分析三点悬挂结构角度变化规律,解析出初始状态与作业状态几何图,确定测算方案并推导出计算公式。利用MPU6050倾角传感器、计算机、土槽试验车搭建试验平台,验证了三点悬挂角度变化规律与深度测算方法可行性。
  (2)研究分析了深松作业面积测算方法。分析深松拖拉机作业运动过程和行驶轨迹,综合对比现有的农机作业面积测算方法与技术,确定采用低成本GPS技术测算面积方案,提出基于面积格点覆盖的面积测算方法。集成低成本GPS模块、单片机、工控屏、U盘等搭建深松作业经纬度数据采集平台,采集深松作业过程坐标数据。利用试验数据建立面积测算方法模型并确定算法参数,包括区域网格化、密度分类、网格统计、求取均值等步骤。最后通过试验验证了面积算法的可行性。
  (3)设计开发了车载深松作业质量监测设备。该设备以MT4414TE工控屏为核心处理器实现了深松作业面积、深度测算和人机交互。设备硬件设计主要包括各模块电路设计、关键器件的封装设计和设备整体安装固定设计,实现数据采集、电源供给等功能。设备软件设计包括单片机软件和工控屏软件,实现在线监测、用户配置、作业查询、数据存储等功能。
  (4)构建了车载深松作业质量监测设备测试试验,包括功能测试、精度测试与性能测试。通过模拟试验表明设备功能满足深松监测的要求。通过模拟与实际深松作业表明,实时深度与平均深度测算误差不超过5%,面积测算误差不超过5%。同时对设备系统性能进行测试,包括电压稳定性与断电存储性能,经测试工控屏端输入电压稳定,设备重启后正常工作率为100%,数据丢失率为0%,满足深松作业的需求。
  综上所述,本文提出的机械深松作业深度与面积测算方法,以及车载深松作业质量监测设备研发过程,对研究农机监测技术提供了新的思路以及积极的参考价值。
[博士论文] 左胜甲
农业工程;农业机械化工程 东北农业大学 2016(学位年度)
摘要:我国是一个严重缺少水资源的国家,研究合理的农田耕作技术,提高土壤的蓄水保墒能力,减少水土流失,避免耕地的继续减少,对实现农业的可持续发展具有重要的现实意义。为解决由于不合理的耕作方式而造成的水土流失,我国实施了“保护性耕作”的耕作方式。深松是保护性耕作的重要组成部分,通过疏松土壤,打破耕地犁底层和加深耕作层,能改善土壤的透水、透气性能和团粒结构,使雨水更容易渗入到土壤中,从而有利于作物根系的发育,提高蓄水保墒能力。但传统的深松方式,存在深松作用范围小、深松深度浅、程度不均匀等问题。因此,对新的耕地深松方式的研究十分必要。
  论文提出了一种新的耕地深松方式—气压深松:通过向耕地土壤中注入高压气体,使土壤在高压气体的作用下产生裂隙,实现对耕地的深松。为了探寻气压深松效果,探索气压深松特性,解明气压深松参数对气压深松效果评价指标的影响。为此,论文从以下七个方面展开研究,主要的研究内容为:
  对气压深松裂隙生成原理进行分析,分析气压深松裂隙扩展模型、裂隙扩展机理及气压深松裂隙起劈压力。
  对深松效果的评价指标进行选取确定,选取土壤孔隙度、土面抬升量作为深松效果的评价指标。给出了各评价指标的测试方法,对测试原理及测试手段进行说明与分析,对指标测试装置及气压深松试验装置进行研制。
  为验证气压深松效果,进行气压深松效果试验,结果表明:高压气体在土壤内部主要产生水平裂隙,水平裂隙的发展使犁底层的孔隙度明显增大,可有效打破犁底层,深松后土壤中空气的含量增加,使土壤体积膨胀、土面抬升,可在不扰动或少扰动耕作层的情况下得到良好的深松效果;气压深松对容重1.6、1.8g/cm3的犁底层同样具有较好的深松效果,深松后耕作层和犁底层的孔隙度均有大幅度提升,并且作用范围较广,可以克服传统深松铲对容重较大的犁底层难以实施深松的问题;气压深松的最大深松作用半径为0.7m,是传统深松铲深松最大作用半径的2~2.5倍,而对犁底层深松作用半径至少为传统深松铲深松作用半径的3倍,并且作用范围内的孔隙度提升率较高且变化幅度较小,说明气压深松具有深松作用范围广、深松均匀、深松程度高等特点,
  为得到气压深松参数对深松效果评价指标(土壤孔隙度及土面抬升量)影响的显著性,利用正交试验对气压深松参数:深松气压、喷气深度、气枪喷气孔角度及犁底层容重对土壤孔隙度增加率及土面抬升量影响的显著性进行了分析。得出:深松气压、注气点深度、气枪喷气孔角度对土壤孔隙度增加率及土面抬升量影响显著,而容重影响不显著。
  为分析深松气压对深松效果评价指标(土壤孔隙度及土面抬升量)的影响规律,利用全因素试验分析了不同深松气压下的土壤孔隙度增加率及土面抬升量。分析表明:水平距离对土壤孔隙度增加率及土面抬升量影响显著;孔隙度增加率最大值出现在与喷气孔相同深度的犁底层,说明与气枪喷气孔深度相同的犁底层可得到较好的深松效果,实际作业中应根据犁底层的位置合理的设置气枪喷气孔的喷气深度;对于容重较小的犁底层,深松气压在土壤中横向扩散和竖向扩散并存,孔隙度增加率随气压增大无明显变化规律,随水平距离增大而波动减小且波幅较大;而容重较大的犁底层,深松气压横向扩散趋势增强而竖向扩散趋势减弱,孔隙度增加率随气压增大呈增大趋势,随水平距离增大而波动减小且波幅较小;深松气压增大对容重较小犁底层的孔隙度增加率及土面抬升量引起的差异不明显,而对容重较大的犁底层引起的孔隙度增加率及土面抬升量差异显著;对于容重为1.4,1.6和1.8g/cm3的犁底层,深松气压分别为1.4、1.8和2.2MPa时,孔隙度增加率及土壤空气增加量最大,说明,对于容重为1.4、1.6和1.8g/cm3的犁底层,分别选用1.4、1.8和2.2MPa的深松气压可得到较好的深松效果。
  为了探寻气压深松时,高压气体扩散规律,利用CFD软件仿真对不同容重犁底层内高压气体扩散规律进行仿真分析。仿真结果显示:对于容重较低的犁底层,高压气体不易于向水平方向扩散,随着容重的增高,高压气体向水平方向扩散的趋势逐渐增强。
  对气压深松机进行了总体结构设计、关键部件设计及运动学分析,本机由拖拉机牵引,能在不停车的条件下,通过对耕地内部连续注入高压气体,对耕地实现气压深松作业。论文研究成果可为气压深松技术的研究及气压深松机具的研发提供参考依据。
[硕士论文] 杜美丹
农业机械化 浙江大学 2016(学位年度)
摘要:目前国内农业发展面临农产品价格“天花板”封顶、生产成本“地板”抬升,以及农业资源偏紧和生态环境约束因素日益加剧等新挑战,迫切需要加快转变农业发展方式。国内外有关农业发展研究结果与实践经验表明,加快推进以农业领域“机器换人”为主要内容的农业机械化是实现上述目标任务的有效措施之一。本文以全面推进浙江省农业领域“机器换人”为目标,在分析国内外农业机械化发展与农业劳动力转移关系等相关文献的基础上,对当今浙江省农业领域“机器换人”面临的环境条件和需要关注的重点,农业机械化对农业劳动力替代效率,以及水稻生产机械化对农业劳动力替代效果进行了研究分析,并提出了加快浙江省农业领域“机器换人”的政策建议与工作措施。全文研究内容包括以下四个方面。
  1)鉴于目前浙江省内对农业领域“机器换人”概念和内涵尚无相关阐述,因而需要在农业领域“机器换人”概念和内涵等方面形成一种基本共识以推进该项工作。为此对农业领域“机器换人”概念和内涵以及与农业机械化关系进行了探索思考。在此基础上,对全面推进农业领域“机器换人”的紧迫性和必要性,面临的各种有利条件和制约因素,以及有关该项工作实践中需要重点关注的几个方面内容进行了分析。
  2)由于农业机械与农业劳动力之间关系具有“排斥”和“替代”两种情形。利用超越函数,结合浙江省1986-2014年浙江省农业生产有关统计数据,建立农业生产超越函数的回归模型,在测算出浙江省农业机械化对农业劳动力替代效率的基础上,提出提高农业机械化替代农业劳动力效率应采取的措施建议。
  3)为估算分析水稻生产机械化对农业劳动力的替代效果,根据1992-2014年浙江省水稻种植和机械化生产有关统计数据,建立基于单位面积用工量的水稻“机器换人”效果估算方法,并测算1992-2014年浙江省水稻生产机械化对农业劳动力的替代数量。在此基础上,建立水稻耕种收综合机械化水平与农业劳动力替代关系模型,据此分析水稻机械化水平提高与农业劳动力替代数量的变化情况,并提出扩大水稻生产“机器换人”效果的措施建议。
  4)以进一步全面推进农业领域“机器换人”工作为目标,借鉴参考国外和国内先进地区农业机械化经验,提出了加快农业领域“机器换人”的政策建议与工作措施。
[硕士论文] 吴瑛莉
农业机械化 浙江大学 2016(学位年度)
摘要:随着国内工业化、城镇化进程加速,大量农业劳动力向非农产业转移和流动,致使农业生产劳动力价格逐年上涨,同时还带来农产品生产成本的提高,因而迫切需要加快转变农业发展方式。国外发达国家农业现代化的发展历程和经验表明,加快发展农业机械化是解决上述制约当今农业发展问题因素的有效措施之一。本文以加快金华市农业机械化发展为目标,在分析国内外农业机械化发展等相关文献的基础上,总结分析了近十年来金华市农业机械化发展的成效和目前存在的问题,并对新时期金华市农业机械化发展环境条件,农机装备技术总体需求和空间布局进行了研究分析,在此基础上提出加快金华市农业机械化发展的措施建议。全文研究内容包括以下四个方面。
  1)利用相关统计数据,从农机装备保有量和结构,农机作业机械化水平,农机化技术推广培训,农机社会化服务主体,农机生产安全监管等方面概述了金华市农业机械化发展取得的成效,以及发展农业机械化采用的措施方法;另一方面,从目前农业机械化水平不适应现代农业发展要求,农业机械化发展水平不平衡,农机社会化服务功能滞后于农业生产要求,农机公共服务和基础设施建设薄弱等方面分析了金华市农业机械化发展存在的问题。
  2)将SWOT法和AHP法相结合对金华市农业机械化发展环境进行了研究,利用SWOT法分析了新时期金华市农业机械化发展环境面临的优势、劣势、机遇和挑战,然后再结合AHP法对影响金华市农业机械化发展的四大影响因素进行量化研究,在此基础上提出了今后金华市农业机械化发展应采取内部优势和外部机遇相结合的SO战略构想,即在今后的发展中要注意扬长避短,充分发挥现有的S和O因素的长处,克服W和T因素的不足。
  3)围绕目前金华市农业主导产业机械化生产薄弱环节,分析了粮油、蔬菜、茶叶、水果、食用菌、中药材和畜禽等农业主导产业发展对农机装备技术的需求,提出了适应金华市优势农产品区域分布的农业机械化空间布局,以及推进农业主导产业机械化生产薄弱环节发展应实施的六项重点工程。
  4)以进一步加快金华市农业机械化进程为目标,借鉴参考国外和国内先进地区农业机械化发展经验,提出了金华市农业机械化发展应采取的政策建议与工作措施。
[硕士论文] 王佳伟
现代农业装备工程 华中农业大学 2016(学位年度)
摘要:油菜在我国常年种植面积为700万公顷,产量1300万吨,其种植面积及产量占世界的1/3。然而,当前我国仍处于油菜机械化不发达地区,与美国、德国等发达国家相比水平较低,特别是收获机械化水平不高,发展较慢。针对机械化收获中油菜物料特性的研究,本文从油菜果荚及油菜茎秆两方面进行了研究。目前油菜联合收获最佳时期的确定通过人工肉眼观察油菜果荚并凭经验进行,还没有一种科学的方法对联合收获最佳时期进行预测,对油菜成熟度预测及判断的不准确,使得油菜联合收获机械的调度缺乏科学依据,从而导致各地区农机资源调配不合理、农机利用率较低。脱粒分离装置是油菜联合收获机的关键性能部件,通过脱粒钉齿对油菜果荚产生打击作用,使得油菜果荚炸口、开裂或粉碎,分离出油菜籽粒。物料流在脱粒空间内作螺旋运动,脱粒时间长,茎秆破碎严重,脱出物中果荚壳、碎茎秆和颖杂较多,清选难度大,收获损失率高。
  综上所知,针对油菜的物料特性研究的不足制约着我国油菜收获机械化的发展。
  本研究基于油菜物料特性,开展了油菜联合收获时期油菜成熟度预测,为油菜联合收获最佳时期的判断提出建议,为油菜联合收获机械调度和地区生产组织提供依据;开展了油菜茎秆破碎特性试验,得出各因素对茎秆破碎程度的影响规律及油菜茎秆破碎装置的最佳工作参数,为研制效率高、性能优的油菜联合收获脱粒分离装置提供参考。
  本课题的主要研究内容有:
  (1)提出了一种油菜成熟度预测的方法。开展了油菜果荚RGB(红绿蓝)色彩处理试验,运用matlab软件建立油菜果荚色调H值与油菜播种204 d后生长天数之间的数学模型,采用果荚色调H值大小实现对油菜成熟度判断,基于BP神经网络建立了油菜成熟度模型,并进行油菜成熟度预测。
  试验表明:油菜果荚表皮色调H值随天数的增加呈递增趋势,第13天与第14天的油菜果荚表皮预测H值分别为64.4640、64.4723,实验测量值分别为64.4296、64.4307,相差分别为0.053%、0.065%,其试验预测值与实际测量结果基本一致。
  (2)利用自制的油菜茎秆破碎特性试验装置,基于钉齿间距、滚筒转速、喂入量、茎秆直径等因素对油菜茎秆进行破碎性能试验,从油菜茎秆破碎程度和相关参数关系的角度进行分析,对破碎后不同长度的茎秆质量分数进行试验测定和分析,运用单因素试验探究了各因素对油菜茎秆破碎程度的影响规律;正交试验中直观分析方法对茎秆破碎程度的试验数据进行处理,得出油菜茎秆破碎装置在茎秆破碎程度最低时工作参数。
  单因素多指标试验结果表明:钉齿间距、滚筒转速为影响油菜茎秆破碎程度的主要因素;喂入量对油菜茎秆破碎程度影响不显著;随着喂入量的增加,滚筒钉齿与油菜茎秆接触更充分,使得破碎茎秆中长度小于70mm的茎秆质量分数较多,即在联合收获脱粒分离时,喂入量过多会导致脱出物中茎秆及颖杂成分较多。对破碎后最长10根茎秆长度影响最大的是茎秆直径。随着茎秆直径增加,最长10根茎秆平均长度变小,说明在油菜茎秆破碎过程中,茎秆直径越大,茎秆数量越少,在钉齿击打下越碎,从而得出联合收获脱粒分离脱出物中较碎的茎秆普遍来自直径较大的茎秆。
  正交试验结果表明:在油菜茎秆试样喂入量为40g/s下,取钉齿间距为40mm、滚筒转速为750r/min以及茎秆直径为7-9mm时,茎秆破碎率最低。
[硕士论文] 庄晓霖
机械电子工程 华南农业大学 2016(学位年度)
摘要:设施农业在国民经济发展中起着举足轻重的作用,但其作业劳动强度大,长期处在封闭环境下。为了减轻人员在农业生产作业中的劳动强度,针对设施农业作业环境复杂,障碍物多,路径狭窄等问题,本文以自主研制的高地隙小车作为平台,设计了用于设施农业中的路径识别和避障导航系统,以实现小车在设施农业的作业环境下稳定高效地避障导航控制。
  对于路径识别导航系统,本文提出了用于实际路径检测的图像处理算法,其中包括利用带滤波的二值化识别黑白路径、利用 RGB颜色空间识别彩色路径、利用2GRB颜色空间识别绿色植物、利用 HSV颜色空间识别彩色路径、中心线法提取路径、单区域的Hough变换提取路径、双区域的Hough变换提取路径、多区域的Hough变换提取路径等,以实现小车的自主导航。该系统对不同颜色的标识线、绿色植物与裸露地面的分界线等一系列路径进行识别和导航控制,以期实现多种环境下的路径识别和导航控制。
  对于小车避障立体视觉系统,本文首先介绍了两种用于提取视差图的传感器,第一种是基于红外线测距的Xtion传感器,第二种是双目摄像头;然后详细介绍了双目视觉系统中的双目标定、双目校正和立体匹配的具体实现;其次本文提出了一种新的插值算法专门适用于本系统并利用两种传感器对物体进行三维重构;一种利用手势控制小车的方法被运用;本文根据提取出来的视差图获取设施农业中障碍物的三维形态和与小车的距离,进而设计出小车行走的最优路线,使小车能够快速准确地识别并躲避障碍物,沿着标识路径行进至指定位置;本文最后还进行了路径识别、立体视觉测距、避障等相关的实验以验证算法的合理性。
  试验结果表明所开发的路径识别和避障导航系统能对不同颜色的标识线、绿色植物与裸露地面的分界线等一系列路径进行识别和导航控制,准确测算障碍物的三维形体,安全躲避障碍物。系统的稳定性高、实时性好、抗干扰能力强,能满足无人控制高地隙小车在设施农业中的作业需求,并为应用于设施农业作业的高地隙小车导航控制系统设计提供参考。
[硕士论文] 徐祥朋
农业工程 华南农业大学 2016(学位年度)
摘要:茄果类蔬菜作为我国重要的蔬菜之一,近年来,由于温室连作栽培,造成土壤环境恶化、蔬菜病虫害加重、产量降低、品质下降等一系列问题。嫁接育苗较采取轮作来防治土传病害,周期短、提高产量、防病效果显著等好处日益凸显。
  嫁接育苗是一项极其费工费时的作业,为了达到工厂化育苗的需求,人们期望通过嫁接机机械作业代替人工作业。然而通过对国内外嫁接机械发展现状的分析,现有嫁接机械大多对嫁接用砧木苗、接穗苗的生长形态要求较高,而且价格高昂,实际作业效率不是很高,嫁接作业成功率不稳定,所以现阶段的实际嫁接生产作业大多采用人工作业。为了提高人工嫁接生产效率,从而提出研制轻简式嫁接装置,代替人工嫁接过程中耗时较多,技术含量较高的砧木切削工序,本研究是在硕士生冯捷设计的排剪(简称Ⅰ型)基础上进行的改进设计。本研究具体从以下几个方面展开:
  1)分析Ⅰ型排剪切削器。Ⅰ型排剪切削器原理上实现了对砧木苗的整排切削作业,但是其整机结构设计仍具有一些问题,有待进一步改进,通过对Ⅰ型排剪切削器工作流程图分析,其提升气缸下插、上提作业,多气缸配合拢苗作业,步骤繁琐,而且作业振动较大影响作业成功率。另外,Ⅰ型排剪切削器缺少对砧木苗切除部分除杂机构的设计,上一排切削作业切除部分导向对下一排有影响。针对上述问题,本研究进行如下改进,增加了去除切下部分的叉推式除杂机构;通过优化作业流程去除了提升气缸;改进拢苗作业形式,将4个气缸驱动内置拢苗作业方式改为2个气缸驱动外置拢苗作业方式,后者结构简单,可操作性强。
  2)茄果类嫁接排剪切削装置关键部件设计及试验研究。新设计的Ⅱ型排剪切削装置对于切削角度的采用的是宽刀与刀槽配合定位,刀槽角度与砧木切削角度一致,切刀整个作业过程中都处在刀槽内,在砧木苗进入到待切位置时,能完成对砧木苗的成功切削。本装置靠拢苗机构将砧木苗导入待切位置,通过对茄果类嫁接排剪切削装置中拢苗机构试验得出,苗径在3mm以内的嫁接用砧木苗,拢苗作业时候可容纳其距生长偏差为4mm。通过对除杂装置的试验得出,推扫气缸推出速度为0.9m/s,推扫气缸停留吹气时间为3s,中苗除杂成功率最高。
  3)对茄果类嫁接排剪切削装置进行生产率测定作业,测得其生产效率为3900株/小时,是普通人工对砧木切削作业的五倍以上,最高作业成功率可达到90%。预计可以使整体嫁接生产效率提高5倍以上。
[硕士论文] 郑为国
农业机械化 华南农业大学 2016(学位年度)
摘要:农业补贴,是世界上许多国家与地区普遍采取的一项重要的农业支持政策,其目的在于保护与促进本国的农业发展,保障本国的粮食安全。农业机械购置补贴是农业补贴的重要组成部分。从2004年我国开始实施农业机械购置补贴政策以来,在中央和地方财政的支持下,增加了农业机械保有量,提高了农业机械化水平,促进了农业机械服务组织的发展,增加了农民的收入,提高了农民从事农业生产的积极性,为促进我国农业现代化建设发挥了重要作用。
  广东省坚决贯彻和落实中央的农业机械购置补贴政策,10多年来,补贴资金不断增加,补贴范围不断扩大,补贴农业机械具的类型也不断增多,为提高广东省农业机械化水平,促进广东农业发展发挥了重要作用。但在农业机械购置补贴政策实施过程中仍然存在一些问题,如农业机械购置补贴政策过分依赖财政,农业机械购置补贴覆盖率不高,补贴资金不足等。
  本文以广东省农业机械购置补贴政策为主要内容,主要开展了以下研究工作:
  (1)分析了发达国家农业机械购置补贴政策的实施情况和实施效果。以美国、澳大利亚、日本和韩国的农业机械购置补贴政策为主要研究对象,分析并借鉴这些国家在农业机械购置补贴政策实施过程中成功的经验,结合我国和广东省的基本情况,提出要进一步完善适应于广东省现阶段的农业机械推广政策,充分发挥广东作为经济发展地区的后发优势,采用多种配套政策,实现广东省农业机械化的跨越式发展。
  (2)分析了我国农业机械购置补贴政策的基本情况。介绍了我国农业机械购置补贴政策的出台背景;以2015年农业部和财政部联合印发的《2015-2017年农业机械购置补贴实施指导意见》为例,介绍了我国农业机械购置补贴政策的主要内容;分析了我国农业机械购置补贴政策的实施情况和实施效果;总结了我国农业机械购置补贴政策实施中存在的问题,为分析广东省农业机械购置补贴政策提供了依据。
  (3)分析了广东省农业机械购置补贴政策的基本情况。介绍了广东省农业机械购置补贴政策的对象和范围、补贴标准、补贴流程以及补贴工作管理;分析了广东省农业机械购置补贴政策的实施效果;指出了广东省农业机械购置补贴政策实施中存在的一些问题,如:申请购机补贴的手续环节多、补贴机具的种类和资金额度无法满足实际生产的需要、决策不科学、执行不到位等。
  (4)采用数据包络分析(DEA分析)方法分析了广东省农业机械购置补贴政策。运用基于DEA分析中的CCR模型,利用DEAP2.1软件,以2014年为例,分析了广东省20个地市区农业机械装备结构的相对效率及其存在的问题,运用CCR模型中的内部算法成本效率(Cost)模型计算出最优农业机械装备结构配备方案,提出广东省农业机械购置补贴政策的优化方案。
  (5)提出了进一步完善广东省农业机械购置补贴政策的建议。根据广东省各地区的经济发展水平和农业生产特点,提出了完善农业机械购置补贴的范围、多渠道筹集农业机械购置补贴资金、鼓励成立农业机械专业服务组织、加强对农民使用农业机械技能的培训和加强监管等建议,以构建起内容科学、资金充裕和实施效果良好的农业机械购置补贴政策体系。
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