半导体生物培养箱的研制

研制了一种利用半导体作为温控元件的生物培养箱.利用半导体体积小、传热速度快以及无噪声等优点,尝试将其作为生物培养箱的温控元件,并利用ARM开发板进行核心程序的设计,且使用液晶触摸屏进行温、湿度的实时监测,使得设计出的培养箱具有人机界面友好、操作简单等优点,并通过实验验证其具有良好的控制效果.     

基于无线数据传输的农田节水灌溉系统

随着淡水资源的匮乏,节水灌溉在农业中的推广已是必然趋势。为此,设计了基于无线数据传输的自动控制灌溉控制系统,介绍了无线射频技术的代表芯片nRF905的使用,从而突破了传统灌溉系统的有线数据传输模式,具有抗干扰能力强和传输距离远的特点;介绍了常见的上位机开发工具,并使用LABVIEW编写上位机。经实地测试使用表明,系统达到了良好的节水目的。     

齐口裂腹鱼养殖智能设施鱼池设计

设计了一种能模拟齐口裂腹鱼自然生长环境的智能设施鱼池。鱼池采用水泥结构,通过进排水、水质参数检测传感器、ZigBee网络实现鱼池微水流效果和水质参数智能监控。基于32位嵌入式微控制器和WinCE 6.0嵌入式操作系统设计出PDA形式的网关节点,并移植嵌入式SQlite数据库实现ZigBee网络现场管理,利用模糊神经网络算法对数据进行分析处理,得出控制指令,实现闭环控制。试验结果表明,ZigBee网络平均丢包率为0.52%,微水流流速误差控制在±1.8cm/s范围内,温度误差控制在±0.5℃范围内,溶解氧质量浓度误差控制在±0.4mg/L范围内,pH值误差控制在±0.3范围内,智能设施鱼池各项水质参数完全满足齐口裂腹鱼养殖环境要求,网络化监控可适用于不同规模养殖厂。     

一种带压缩因子的自适应权重粒子群算法

结合对粒子群优化算法收敛性的分析,针对算法在寻优过程中容易出现的早熟现象,提出了一种带压缩因子的自适应权重粒子群算法.该算法以目标函数值的改变为信息,动态设置惯性权重值,使算法达到全局寻优和局部探索之间的有效平衡.仿真实验表明该算法能有效抑制寻优过程中的早熟现象.     

融合小波和神经网络的发动机转子系统故障诊断

针对发动机转子系统不平衡、碰磨、油膜渦动3类故障,提出了一种融合小波与神经网络的故障诊断诊断算法.首先利用小波提取转子系统振动信号在各个频带上的能量特征信息,对能量特征采用B&B搜索算法进行特征选择之后,再利用BP神经网络识别转子系统的故障模式.实验结果表明,该方法对转子系统故障具有较高的识别率.     

小型无线遥控和实时配药喷施机的研制

为解决某些需要小型质保机械作业,而人工喷施农药工效较低且喷施过程中农药对操作人员身体的危害等问题,该文设计了以单片机为处理核心的无线遥控农药喷施机,并采取边喷施边配制的工作方式。该喷施机由蓄水箱、喷施系统、喷杆调节系统、行进系统、供电系统、无线遥控系统等组成,样机机身质量约为41.5kg,并对样机进行测试。测试结果表明,该农药喷施机行进速度最快可达1500m/h,性能平稳且可靠,最大可喷施面积为8000m2/h(而传统的手工喷施面积为1000～3000m2/h),喷施工效约是人工喷施的2～3倍,且通过远距离遥控完成喷施过程,保证了操作人员的安全,又因边施边配可避免喷施药液配制过多而造成农药的浪费及对环境的污染。     

茶叶嫩梢采摘末端执行器的设计研究

为了解决茶叶嫩梢的选择性采摘问题,以茶叶嫩梢的物理学特性为设计依据,设计了一种可夹提式采摘茶叶嫩梢的末端执行器,运用MATLAB软件的GUI模块及SolidWorks软件对采摘末端执行器的结构参数进行优选分析,并获得最佳组合参数,通过运动学仿真分析可行且满足夹持力要求;采摘末端执行器模型在茶园进行采摘试验,结果表明,一芽一叶的漏采率为2.8%、采摘完整率为91%;一芽两叶的漏采率<3%、采摘完整率为94%,试验结果验证该采摘末端的结构设计及其参数切实可行,为茶叶嫩梢的选择性采摘提供理论依据,并为后续茶叶嫩梢采摘机的研发提供技术支撑。     

无人机飞行高度对植被覆盖度和植被指数估算结果的影响

将无人机与多种成像传感设备相结合可实现田间作物表型信息的全面获取。针对田间复杂环境下无人机搭载多种成像传感设备在不同飞行高度处提取的作物信息具有差异性的问题,本研究着重探究了无人机搭载两种成像传感设备获取图像时,不同飞行高度对估算植被覆盖度以及植被指数结果的影响。首先为防止外界环境变化对获取图像质量造成干扰,通过最近邻插值算法将无人机飞行高度为25 m处获取的两个多光谱和可见光图像数据集分别退化为十个不同地面分辨率的模糊图像数据集,以模拟无人机在不同飞行高度中获取的作物图像。然后获取50m高度处的无人机图像数据集通过皮尔逊相关性分析验证模拟数据集的有效性。最后采用随机森林模型估算不同数据集中的植被覆盖度,分类精度大于91%。结果发现,当植被覆盖度小于二分之一时,随着地面分辨率的降低该指标不断被低估,反之则被高估。飞行高度50 m的真实图像与模拟图像估算植被覆盖度结果的相关系数r为0.992 8,两者具有强相关性,模拟图像估算得到的植被覆盖度变化具备参考意义。植被指数估算结果中,首先对无人机图像数据集进行辐射校正、阈值分割等图像预处理,然后根据公式计算得到植被指数,最后通过假设性检验对十个图像数据集计算得出的植被指数进行分析。结果发现,可见光植被指数在飞行高度61 m时具备显著性差异,多光谱植被指数在十个高度下均没有显著性差异,因此为保证无人机获取数据的准确性与完整性,建议当无人机搭载本文的两种相机获取作物信息时建议飞行高度不高于61 m。本研究为研究者利用无人机搭载多传感设备获取作物信息设定合适的飞行高度、减小作业成本提供参考。     

可编程控制器课程改革与实践

以可编程控制器的教学改革为切入点,对理论教学和课程实践进行了分析和研究,主要探讨了以下四个方面内容:一是对该课程内容进行重新编排,采用与教学实验和课程设计相适应的模块教学形式;二是加强实践教学,在满足可编程控制器基础知识培训的同时,加强教学实践,强化开发性和创新性实践环节;三是改革教学方法,教学方法逐步转变为启发式、讨论式、研究式,提高了学生学习主动性,改善了学习效果;四是加强师资队伍建设,提高教学水平和实践技能.     

青花椒真空脉动干燥特性及干燥品质工艺优化

为提升青花椒的干燥品质,减少其色泽褐变和风味物质流失等问题,该研究采用真空脉动干燥技术加工青花椒,并以热风干燥试验为对照组,研究了不同干燥温度、真空保持时间和常压保持时间对青花椒干燥特性及其品质的影响。在单因素试验基础上进行Box-Behnken中心组合试验设计,以青花椒的平均干燥速率、挥发油、酰胺含量、色差、开口率5个指标进行响应面优化分析。试验结果表明,Weibull模型可精确拟合青花椒真空脉动干燥曲线(R~20.99)。干燥温度升高可在一定程度上提高青花椒的干燥效率和开口率,减少褐变和挥发油损失,同时酰胺类含量随干燥温度上升而有所下降。根据响应面试验结果,各因素对青花椒干燥综合评分的影响效果由大到小顺序为:干燥温度、真空保持时间、常压保持时间。优化的工艺参数为真空脉动干燥温度61.4℃、真空保持时间5 min、常压保持时间5 min,综合评分值达8.06,验证试验结果偏差仅为2.6%。研究结果为青花椒真空脉动干燥应用提供参考。