基于LED的便携式牛乳亚硝酸盐含量检测仪研究

为了实现牛乳中亚硝酸盐含量的快速检测,基于亚硝酸盐在弱酸条件下与对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺反应后生成紫红色偶氮化合物,从而影响可见光波段处光反射特性的原理,以发光二极管(LED)为光源设计了一种便携式牛乳中亚硝酸盐含量检测仪。首先,以市售牛乳为对象,以国家标准指出的NaNO2为亚硝酸盐,采用连续投影算法从380~780nm光谱范围内提取出用于检测亚硝酸盐含量的特征波长,并确定了5个波长(469、500、546、628、665nm)的LED用于采集漫反射光照度。进而设计了由微控制器模块、光源模块、光传感器模块、电源和输入输出模块组成的检测仪。基于5个波长下的漫反射光照度,采用偏最小二乘回归法建立了定量预测牛乳中亚硝酸盐含量的模型。最后对检测仪的性能进行了验证。验证结果表明,该检测仪对亚硝酸盐质量浓度的检测误差为-0.13~0.07mg/L,平均绝对误差为0.03mg/L。     

基于便携式三波段作物生长监测仪的水稻长势监测

针对现有两波段光谱仪在实际应用中存在的植被指数单一、生长指标反演精度低等问题，该研究研发了一款便携式三波段作物生长监测仪CGMD303（Crop-Growth Monitoring and Diagnosis，CGMD）并于2018年7-8月开展了水稻田间试验研究。结果表明，CGMD303获取的植被指数与商用仪器ASD FieldSpec HandHeld2呈良好的线性相关关系，同时基于CGMD303构建的水稻生长监测模型可以有效预测叶面积指数、叶片干重、叶片含氮率和叶片氮积累量，决定系数分别为0.85、0.72、0.45和0.68，相对均方根误差分别为0.21、0.32 g/m2、0.13%和0.39 g/m2。CGMD303可以有效获取冠层光谱反射率，构建的水稻指标监测模型可以精确预测叶面积指数、生物量和氮素指标，可为水稻田间栽培工作提供决策依据。     

手机联用的苹果糖度便携式检测装置设计与试验

基于可见/近红外光谱技术设计了手机联用的苹果糖度便携式检测装置，旨在通过优选特征波段确定适合苹果糖度检测的波段范围及光学传感器，并通过与手机的联用完成苹果糖度的高效、便携、低成本的无损检测。选择STS-NIR微型光纤光谱仪（波长范围650~1100nm），利用实验室自行搭建的光谱采集平台对120个苹果进行光谱采集，通过偏最小二乘（PLS）算法对全波长数据进行建模，并采用连续投影法（SPA）、遗传算法（GA）和竞争自适应重加权抽样法（CARS）等变量选择方法对全波长进行特征波段的识别来选择有效波长。变量选择结果显示，所得3组特征波段含有重合项，且均包含与苹果糖度有关的变量。利用偏最小二乘（PLS）算法建立关于苹果糖度基于3组特征波段的预测模型，并对3组结果进行分析，包括对预测相关系数、预测均方根误差比较等，来评估所建模型的准确性。试验结果表明，利用3组特征波段所得建模结果均比较良好，预测相关系数都在0.93以上，其中GA-PLS模型对苹果糖度的预测效果最优，预测相关系数可达0.9447。根据上述所得特征波段的高度重合项，确定了检测苹果糖度的特征波段及其对应的光学传感器，并基于所设计的苹果糖度便携式检测装置对另取的40个苹果进行试验验证，苹果糖度的预测相关系数可达0.8822。结果表明，本文所设计的基于特征波段的手机联用的苹果糖度便携式检测装置，成本低、便于携带、检测准确率高，具有实现苹果糖度的实时无损检测的可行性。     

温室便携式温差发电系统的设计与试验

为解决在极端条件下,偏远地区温室大棚小功率器件,如节能灯、温度湿度监控系统、数码设备等必要用电设备的随时供电问题。该文设计了一种便携式且可持续供电的温差发电系统。该系统发电结构为一个小型的长方体发电箱,且系统总质量较轻,满足便携性。该系统采用生物质燃烧产生的热量作为热源,使用扁平热管作为导热元件,冷端利用水冷散热。使用ANSYS对系统进行仿真分析,并搭建试验平台,采集并记录相关数据,数据显示该系统热端的最高温度为270.1℃,输出的最大功率为10.7 W,热电效率最大为5.73%;结果表明,该系统具有便携性,热端温度较高,具有较高的热电效率,在极端条件下或偏远地区可实现随时发电,同时为便携式发电系统的研究与应用提供了有力依据。     

Investigation of intra-day variability of gaseous measurements in sheep using portable accumulation chambers

Portable accumulation chambers (PAC) enable short-term spot measurements of gaseous emissions including methane (CH₄), carbon dioxide (CO₂), and oxygen (O₂) consumption from small ruminants. To date the differences in morning and evening gaseous measurements in the PAC have not been investigated. The objectives of this study were to investigate: 1) the optimal measurement time in the PAC, 2) the appropriate method of accounting for the animal’s size when calculating the animal’s gaseous output, and 3) the intra-day variability of gaseous measurements. A total of 12 ewe lambs (c. 10 to 11 months of age) were randomly selected each day from a cohort of 48 animals over nine consecutive days. Methane emissions from the 12 lambs were measured in 12 PAC during two measurement runs daily, AM (8 to 10 h) and PM (14 to 16 h). Animals were removed from Perennial ryegrass silage for at least 1 h prior to measurements in the PAC and animals were assigned randomly to each of the 12 chambers. Methane (ppm) concentration, O₂ and CO₂ percentage were measured at 5 time points (T1 = 0.0 min, T2 = 12.5 min, T3 = 25.0 min, T4 = 37.5 min, and T5 = 50.0 min from entry of the first animal into the first chamber) using an Eagle 2 monitor. The correlation between time points T5-T1 (i.e., 50 min minus 0 min after entry of the animal to the chamber) and T4-T1 was 0.95, 0.92, and 0.77 for CH_4, O₂, and CO_2, respectively (P < 0.01). The correlation between CH₄ and CO₂ output and O₂ consumption, calculated with live-weight and with body volume was 0.99 (P < 0.001). The correlation between the PAC measurement recorded on the same animal in the AM and PM measurement runs was 0.73. Factors associated with CH₄ production included: day and time of measurement, the live-weight of the animal and the hourly relative humidity. Results from this study suggest that the optimal time for measuring an animal’s gaseous output in the PAC is 50 min, that live-weight should be used in the calculation of gaseous output from an animal and that the measurement of an animal’s gaseous emissions in either the AM or PM does not impact on the ranking of animals when gaseous emissions are measured using the feeding and measurement protocol outlined in the present study.     

以PDA为终端的便携式农产品智能配送系统

农产品配送是整个农产品供应链的重要环节,快速获取和精准管理农产品装货、运输、卸货过程中的信息及实现配送过程的有效监控是保证农产品物流配送过程中质量安全的重要措施。该文设计了便携式农产品配送系统的框架、功能及数据库,并根据系统数据的更新频率设计了不同的数据更新机制;在此基础上,着重探讨了基于RDA的数据同步开发和条码扫描装卸货实现流程;系统采用VS.NET开发平台在模拟器上实现了功能。由于便携式农产品配送系统运行需要GPS、GPRS/GSM、条码扫描等模块的支持,因此根据各模块的不同组合,制定3种系统运行测试载体方案,通过综合比较,PDA内置GPS和条码扫描模块、通过蓝牙接口连接GPS模块的方案在目前情况下比较适合农产品配送企业使用。     

新旧版便携式油锯安全要求国际标准分析与研究

通过对2011年最新版便携式林用油锯安全要求ISO 11681-1和2011年版便携式修枝油锯安全要求ISO11681-2与其上一版本的对比分析,归纳了新旧版国际标准变化的主要内容,并建议尽快修订我国与此对应的国家标准。     

“Li-6400光合作用测定仪”在葡萄上应用的商榷

光合作用测定在植物生理特性的研究中一直占有重要地位。目前光合速率的测定方法有氧电极法、半叶法和二氧化碳变量法,其中二氧化碳变量法所测数据稳定,使用方便,测量准确,其仪器“Li-6400光合作用测定仪(Li-6400 portable photosynthesis system)”得到了广泛使用。为了给实际应用提供科学依据,对其在葡萄测量过程中各个细节及注意的问题进行了初步研究,增补了一些该仪器测量参数中没有的指标,以供科研人员、实验操作人员在实践中参考应用。     

喷灌金属管道球形铸铝快速接头的研制

研制的虚实相间，兼具密封、自泄与限位三种功能为一体的特殊密封圈，为球形接头增加了压力下降时的自泄功能；采用四连杆结构，实现了左右偏转角达30°，适应地形能力强的目标；采用铝合金材料，铸造工艺，提高了接头的防腐能力。研制成功的金属管道球形铸铝快速接头兼具了承插式与球形两种接头的优点：具有自泄功能、拆装方便、适应地形能力强。