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[硕士论文] 李沂泽
计算机技术 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:随着农业现代化进程的推进,企业在农机具研发方面的投入不断加大,导致每年新研制的农机具数量也在迅猛增长,然而新开发的农机具是否符合国家标准,能否满足耕、种、管、收的需求,能否允许其进入市场,这就需要政府权威部门农机鉴定站来鉴定。另外,国家对农机的补贴不断加大,只有通过鉴定的农机具才有可能获得补贴,可见农机鉴定工作十分紧迫和繁重。但是,现有农机鉴定站工作以单机管理为主,没有统一的数据接口,农机鉴定效率不高,同时由于信息化水平较低,导致农机生产厂家申请周期长,业务流转慢;在鉴定过程中以抽取部分节点的方式对农机进行测试,导致鉴定结果准确性下降,无法生成可靠的数据报表;政府鉴定人员少,鉴定场所分布在不同地域,难以满足日益增长的鉴定工作需要,鉴定自动化程度尚有待提高。所以亟需研发农机鉴定信息管理系统,对于缩短农机生产厂家的实际申请周期,提高农机鉴定效率,实现鉴定数据的实时共享和农机鉴定自动化,满足日益增长的鉴定需求,具有重要的现实意义和实用价值。
  论文所做的研究工作如下:
  (1)研究分析了国内外农机鉴定现状,梳理了农机鉴定的业务流程,进行了需求分析。采用面向对象的方法,对农机鉴定管理系统的业务需求,用UML进行了分析和描述,给出了用例图、系统流程图和时序图等。
  (2)设计了农机鉴定信息管理系统总体框架、系统的各个功能模块,对主要的功能模块的业务进行详细分析,其中包括系统信息设置、生产厂家设置、推广鉴定业务设置、鉴定报告管理、生产查定系统等功能模块。按照数据库的设计规则,分析系统的E-R图模型、系统的逻辑结构设计和总体数据表结构,设计了数据库。
  (3)采用Strut+Spring+Hibernate技术进行了系统开发。实现了鉴定业务的网上申请、受理、审核、分配、鉴定、审批、制证等功能。
  (4)通过安装在鉴定机具上的智能监测器,采集并记录鉴定农机的作业过程数据。再通过研发的分析软件将相应的机具监测数据从SD卡倒入分析系统,找出相应的故障点,实现鉴定过程自动分析与管理。
  系统已在河北省农机鉴定站进行了实际应用,系统功能齐全、操作方便、运行良好,满足了农机鉴定需求,可以在全国推广使用。
[硕士论文] 汤梦飞
农业工程 河北农业大学 2018(学位年度)
摘要:目前,土地分布不集中、资源利用率和劳动生产率低下而成本却持续增加等问题已成为掣肘我国农业发展的最主要问题。主要表现为:农田分布太过于零散,不方便进行集中化管理;对传统农田设备的管理方式依赖性太强,无法实现对农田设备的现代化操作管理;农民朋友普遍文化素质偏低且消息闭塞,对农田生产信息掌握渠道少,以至于不能实现农田的科学化管理。
  鉴于此,本文设计了基于Android平台的农田信息管理App,该软件能够实现在地图界面中查看多块农田位置分布、对农田设备进行现代化操作管理、向专家咨询生产过程中遇到的各种问题等功能。本论文主要研究内容有对百度地图Android SDK应用程序接口的调用,完成地图显示、位置定位和其他电子地图服务功能的设计及代码编写;依据后台数据库管理及互联网云端数据服务技术支持,完成设备管理功能界面和数据库的设计及代码编写;结合现代互联网信息技术的应用,完成专家咨询功能界面和相关SQLite数据库的设计及代码编写。
  基于Android农田信息管理App设计,实现了对多块农田的智能化、便捷化管理。农田管理者不仅可以快速了解农田在百度地图上的地理位置分布情况,而且通过手机客户端的移动通信网络/无线WiFi等通讯方式可以快速访问和接受本系统数据库的数据信息,得到农田的设备信息,查看农业生产方面的最新资讯及政策等信息,也可以通过专家咨询功能来咨询农业生产方面的各种问题,使农民朋友的信息来源渠道得到极大的拓展,不断提高农民朋友的科学化管理水平。
[硕士论文] 童维楗
信息与通信工程;通信与信息系统 安徽大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,农机工业发展迅速,农业机械化水平日益提高,农民对农业机械的需求越来越迫切。然而随着农业经营的扩大,农业经营信息滞后、时效性差、利用率低,管理人员不能及时、准确、详细的获取农机作业信息等制约农业机械化快速发展的现实问题也越显突出。因此,需要设计出具有移动性,并能提供监管调度服务的农业机械运维管理系统,来解决传统的农业管理方式信息滞后的问题,提高作业质量和效率。本文结合服务端开发技术与智能移动终端开发技术,并针对现有系统功能单一、移动性不足等缺点,设计并实现了基于Android的农业机械运维管理系统,主要研究工作如下:
  (1)分析并总结农机管理者与使用者的需求,基于客户端/服务器(Client/Server,CS)架构设计了农业机械运维管理系统的总体框架结构,设计并实现了农机运维管理Android客户端与服务端。本系统设计了农机信息管理模块、农机监控模块、农机调度模块、即时通信等核心模块,包括农机与农机手信息管理、农机轨迹回放、农机轨迹实时追踪、用户之间通信聊天、农机工作任务查询、工作计量统计、农机工作状况查询、行驶路径推荐与规划等诸多功能。
  (2)分析本系统服务器的性能和功能需求,并对主流通信协议与数据交互格式进行分析与研究,设计了服务端的框架结构和数据交互方式,采用HTTPS(Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer)为主要通信协议,采用JSON(JavaScript Object Notation)与XML(Extensible Markup Language)为主要数据交互格式。对SSM(Spring-SpringMVC-MyBatis)服务端开发框架进行预研,将SSM框架与功能逻辑相结合,并基于可高度解耦程序的MVC(Model-View-Control)设计模式,设计并实现系统服务端。
  (3)充分利用目前Android平台及Android智能手机使用广泛和携带方便等优势,设计并实现了农机运维管理智能手机客户端。本系统Android客户端基于MVP(Model-View-Presenter)模式设计框架结构,将数据持久层与视图层解耦,提高了程序的可扩展性、代码重用性以及应用的可维护性。引入百度地图API,实现地图图层展示与地图定位等地图操作模块基础功能,为其他各主模块的实现打下基础。利用XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol)协议搭建基于Smark框架和Openfire服务器的即时通信功能,有利于用户之间实时交流。采用Fragment构建主流标签页面滑动式界面布局,广泛适配于多种分辨率手机。
  (4)为了解决调度中农机手能否驾驶农机在最快时间内到达目的地的问题,研究并对比主流路径搜索算法,分析了算法的执行步骤,以基于路径优化的A*算法作为本路径推荐模块的主算法,编写本系统最短路径搜索核心模块,最后结合客户端加以实现。
  综上,本文设计并实现了包含移动端的的农机运维管理系统,该系统功能完备,随着农业机械化与信息化的快速发展,本农机运维管理系统将会有更宽广的应用前景,为农业信息化与精准农业的发展做出贡献。
[博士论文] 樊桂菊
农业机械化工程 山东农业大学 2017(学位年度)
摘要:果园的复杂作业环境,使得果园作业平台调平系统本质上是一个多输入多输出的非线性不确定系统,对其控制需要融合机电液一体化技术、信息传感技术和自动控制技术等。且对于不确定系统,由于外界随机干扰和系统参数的动态变化,很难建立被控对象的精确数学模型,导致控制效果较差,从而影响整个系统性能,因此进行果园作业平台调平机构的动力学分析和研究调平控制问题具有重要的理论和实践意义。
  本论文主要研究内容如下:
  (1)利用旋量理论描述果园作业平台调平机构的运动,提出了一种逆解新方法。引入地形变化,将果园作业平台简化成五自由度串联连杆机构,建立了旋量理论的运动学模型,推导了雅可比矩阵,分析影响工作台质心位姿的关键因素为连杆4(横梁)和连杆5(工作台);依据搭建的试验模型的几何参数和杆件转角范围,通过运动学模型得到工作台期望位姿,利用希尔维斯特结式消元法和Paden-Kahan子问题1组合方法对运动学模型求逆解,得到其中一组逆解与设定转角近似相等,最大误差为0.6527°,表明该运动学模型准确可靠,求解方法正确。
  (2)将旋量理论与凯恩方程相结合,提出了一种果园作业平台调平机构的高效动力学建模方法。通过定义各连杆偏速度旋量,推导了调平机构的广义主动力和广义惯性力,建立了基于旋量的调平机构Kane动力学方程;通过MATLAB计算和仿真分别得到各杆驱动力矩、驱动力的变化曲线,计算与仿真结果具有一致性,偏差率分别为0.92%和1.52%,分析得回转支承(连杆2)的驱动力矩最大,横梁(连杆4)的驱动力最大,表明该动力学模型正确,为提高调平精度控制提供理论依据。
  (3)为进一步验证调平机构动力学模型,提出了一种基于局部模型的RBF神经网络自适应控制方法。将调平机构动力学模型转换成RBF神经网络表示的控制模型,设计了控制器,推导了自适应律,通过积分型李雅普诺夫(lyapunov)函数进行稳定性分析;以PID控制为对比进行仿真:RBF控制的跟踪效果明显比PID控制好,轨迹最大跟踪误差约为0.08°;对搭建的试验模型进行试验,无干扰时,RBF控制最大倾角误差为0.21°,较PID控制低40%,表明动力学模型和算法正确;加入较大干扰时, RBF控制比PID控制误差增幅大,最大倾角误差为0.79°,表明实际应用中较大的不确定性使RBF产生控制输入颤振。
  (4)为解决实际果园环境存在较大不确定性,提出了一种融合卡尔曼滤波的模糊PID自动调平控制系统。基于调平机构动力学模型和液压系统数学模型,得到调平系统控制状态模型;设计模糊PID控制器,控制电磁阀驱动油缸伸缩调整工作台姿态,引入卡尔曼滤波降低地形因素产生的随机干扰和测量噪声,实现了工作台自动调平;对控制系统进行仿真表明:模糊PID控制较PID控制性能好,经卡尔曼滤波后控制误差降低47.31%;在试制样机上安装卡尔曼-模糊PID调平控制系统,以PID控制为对比,试验结果表明:系统调平响应快,响应时间仅为0.079 s;平台不升降时,最大坡度满载时横向调平误差为1.66°,纵向调平最大误差为1.09°,相对PID控制系统提高了1.72°;平台升降时,最大坡度满载时纵向调平最大误差为1.75°,较PID控制系统提高了1.89°,调平效果较好,满足使用要求。
[硕士论文] 谢永刚
农业机械化 四川农业大学 2017(学位年度)
摘要:四川是我国长江流域油菜主产区之一,其种植面积居西部地区首位,油菜是四川种植面积最大、产量最高的重要油料作物。本文针对四川省丘陵山区油菜机械化水平低的问题,在分析相关的文献分析基础上,通过对油菜机械化直播、油菜机械化收获以及油菜机械化烘干等几个关键环节进行分析,明确现阶段四川丘陵山区油菜生产全程机械化的发展现状;并进一步分析各主要环节的影响因素,提出了解决目前困境的有力措施。明确了制约四川油菜生产全程机械化的因素主要包括:地形地貌限制、机具的研发和推广力度不够、农机与农艺技术融合度不够深入、农村生产体制的限制、国家对油菜机械化投入机制不健全和油菜自身物料和生长特性等。
  通过对四川丘陵区油菜生产机械化现状的分析,发现直播技术可以显著提高播种精度,明显提升生产效益;四川油菜育苗移栽技术仍主要以人工或半机械化栽植,劳动力耗费多。油菜收获机械主要分为:分段收获和联合收获。但在四川应用和示范均较少,油菜收获损失率也较高。从效益上来看,直播方式的生产成本远远低于人工种植移栽的生产成本;联合机械收割明显提高工作效率,减少经济损失;分段收获能够有效利用油菜后熟过程,利用油菜割晒机和捡拾脱粒机械能够有效增加收获时间;机械化烘干减少人工劳动力,经济效益显著提高,农户降低了生产成本,保障油菜籽品质。
  分析得到丘陵地区油菜生产机械化过程的主要问题为:油菜播种机械化方式主要存在播种机太大、运输不方便、播种均匀性较差和可选择机型偏少等问题;油菜机械化收获过程中主要存在植株茎秆高大分枝多,同时油菜黄熟期短,果荚炸裂导致损失率高等问题,因此目前油菜机械化收获的应用程度较低。油菜机械化干燥主要存在投资量大、利用率较低和难以推广等问题。
  依据丘陵山区油菜机械化发展的影响因素,提出了提高油菜机械化发展水平的措施:通过增强适应丘陵山区油菜作业机具的研制和推广,研制与丘陵配套爬坡能力强的履带式拖拉机,同时配套精量播种机和分段或联合收获技术,能够提高丘陵地区的油菜机械化生产水平。同时农机应与农艺技术相适应,从品种选择、规范种植密度、播栽方式、机械化直播配套机械化联合收获和选择合适的收获时间等方面着手。同时增加适合油菜机械化发展的基础条件建设和增强国家政策对丘陵地区农业机械化的扶持。
  通过对机械化生产过程中存在的问题进行深入分析,从农机和农艺两方面提出针对性的改进措施,研制和优化改进适应丘陵山区的播种、收获和烘干机械,并进行推广试验和示范,并配套对应的农艺技术,从而提高油菜的单产和效益,为油料安全提供有效保障。
[硕士论文] 王婷
农业推广 西北农林科技大学 2017(学位年度)
摘要:我国是一个拥有九亿农民的农业大国,农业是我国社会发展与时代进步的关键基础,同时也是基本保障,为了推动我国农业不断发展,保证农业生产的顺利进行已经成为了当下的迫切需要。农业用油保障,不仅关系到农业生产是否顺利进行,进一步地还关系到社会主义农村经济体制的深化改革、新农村的稳步发展以及农业现代化的快速进步。科学技术的发展,促使现代农业向前不断进步,推动农业机械化程度逐步加深,而农业机械化生产离不开农业用油的保障,满足农业机械化生产用油的需求,是我国农村经济社会发展与农业生产活动所必须走的第一步。目前,我国各地都针对农业用油提出了众多优惠政策,为农业用油提供进一步的保障,现阶段的农业用油量也是进一步提升,与此同时也带来了农业用油供给的一些问题。
  内蒙古是我国北方重要的农业发展基地,推进当地农业用油保障,是确保种植业、畜牧业等农业机械化得以顺利进行的关键。因此本文将中石油内蒙古销售公司作为研究对象,通过对中石油内蒙古销售公司保障农业用油的环境分析与现状分析,明确保障用油存在的问题,从而根据问题提出对应的优化农业用油保障的对策,以满足当前内蒙古农业生产的用油需求,同时也为中石油的其他地区销售公司提供农业用油保障的一些经验和借鉴。
  本文采用文献研究法、案例分析法、调查法,充分分析当前内蒙古地区农业用油保障的必要性和可行性,以中石油内蒙古销售公司为例分析该公司保障农业用油供应的现状,包括农业用油实际的保障情况、具体成效,阐明该公司农业用油供应保障体制与运行机制、保障方法、政策保障现状、政府企业的合作情况等,从中提取出中石油内蒙古销售公司农业用油供应保障存在的问题,并针对问题提出对应的优化对策。通过本文的研究,可以得到以下结论:首先,通过对中石油内蒙古销售公司保障农业用油现状分析表明,公司在农业用油供应保障规模、水平等方面取得了一定的成效,公司在保障农业用油供应方面拥有良好的市场前景,具有一定的市场竞争力、盈利能力及管理能力;其次,通过对中石油内蒙古销售公司保障农业用油现状分析表明,当前该公司农业用油供应保障存在的问题有:对农业用油供应保障工作重视度不够,农业用油供应保障体系机制建设不完善,农业用油供应保障措施贯彻落实不彻底,农业用油保障工作与地方政府协调合作不力;最后根据问题提出优化农业用油保障的对策,包括提高对农业用油保障工作的重视,加强农业用油供应保障体制机制建设,优化农业用油供应保障流程,并强化企业政府农业用油供应保障合作。
[硕士论文] 李群
机械制造及其自动化 江苏科技大学 2017(学位年度)
摘要:随着计算机技术和先进制造技术的快速发展,机械行业设计制造水平的不断提高,对企业的设计和生产水平提出了更高的要求。如何缩短产品的开发时间,提高企业的工作效率,越来越受到企业的重视。本论文以制麦企业的产品为研究对象,结合SolidWorks二次开发技术和产品数据管理技术,深入研究了集成化设计技术在企业实践中的应用,实现制麦设备集成化设计系统的开发。
  主要研究内容和研究成果如下:
  (1)针对制麦企业产品的特点进行分析,结合制麦企业当前工作中存在的问题,提出集成化设计平台的功能要求,规划集成化设计平台的总体框架和层次结构;对集成化平台的数据库进行设计;对集成化设计平台的支持技术进行了研究。
  (2)对布局设计系统的功能及设计过程进行研究。根据客户下达的订单,制定客户订单信息;针对制麦生产线的生产过程,进行工艺流程分析,研究设备选型方法,同时建立生产线布局模型,研究设备定位与连接的设计方法;对制麦生产线进行物流仿真,进行布局设计优化。
  (3)对设备设计系统的功能及设计过程进行研究。根据对企业产品的调研,制定产品零部件编号标准化的规则和制麦设备模型标准化的规则,研究制麦设备的参数化设计方法、关键件优化分析方法,同时研究工程图自动绘制的方法,制定工程图模板。
  (4)对产品数据管理技术进行研究。根据企业的调研情况,搭建SolidWorks Enterprise PDM系统框架,完成企业项目工作流程和用户组的权限分配的制定,建立企业统一的数据管理平台,实现企业数据的规范化管理。
  (5)对制麦设备集成化设计平台进行开发,实现制麦设备集成化设计平台的布局设计,并以装卸载组合机为例,展示了制麦设备集成化设计平台的设备设计系统操作流程,同时演示了SolidWorks Enterprise PDM的主要功能和操作流程,验证了制麦设备集成化设计平台整体的实用性和有效性。
[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。
[博士论文] 秦维彩
农业机械化工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:植保无人机施药技术的研究不同于地面植保机具,要使喷洒的农药效果发挥到最高,并且均匀地吸附在作物不同冠层结构的叶片上,不仅与植保无人机喷洒平台的稳定性、可靠性有关,还与喷嘴的雾化效果、雾滴粒径、无人机旋翼气流场、喷洒高度、喷洒速度、喷洒流量、作物特性、病虫害特点以及环境条件等有关。因此,本文选择市场上具有代表性的机型N-3型油动单旋翼植保无人机为研究平台,针对影响喷洒效果的参数(雾滴粒径、旋翼下洗气流场、喷洒高度、喷洒速度、喷洒流量等),开展航空专用离心喷嘴设计与雾化效果研究、旋翼下洗气流场风场宽度和风场大小研究、雾滴最佳沉积水平响应面模型研究,并结合作物病虫害特点与旋翼产生的气流效应,探索了旋翼下洗气流对水稻稻飞虱和小麦白粉菌动态分布的影响,初步明确了旋翼产生的气流稻飞虱和白粉菌具有一定的扰动作用;最后进行了喷嘴优化前后无人机田间喷洒农药防治病虫害对比试验研究。主要工作包括以下方面:
  1.研究了离心喷嘴雾化效果,并对离心喷嘴的结构进行改进,获得最佳入流方式。结果表明,优化后的离心喷嘴雾化效果更均匀平稳,转速和流量对离心喷嘴的雾化性能影响较大,雾滴粒径大小随着转速的增加而减少,随着流量的增加而增大,但流量对雾滴粒径的影响没有转速对雾滴粒径的影响显著。为获得良好的覆盖率,要求雾滴粒径为200μm,此时对应的转速为6000r·min-1。离心喷嘴雾滴沉积量在整个雾化区域内近似呈中空的圆锥台分布。雾滴的水平速度直接影响雾化的喷幅,单个喷嘴的喷幅可达2.5m,因此喷嘴的安装间隔为2.5m以内,根据不同的作业高度无人机喷幅可在5m以上。
  2.研究了N-3型植保无人机低空飞行时旋翼气流场特性,获得了不同飞行高度条件下的旋翼风场数据。试验结果表明,模拟值与试验值基本吻合,在无人机飞行高度5~7m时,此时的风场宽度为6~7m,作物冠层的旋翼风速大于3m·s-1,能满足末速度原则。
  3.在单因素试验的基础上,采用Box-Benhnken中心组合试验设计理论对施药机具的喷雾参数进行研究。以飞行高度、飞行速度、喷头流量等工作参数为影响因素,以雾滴在靶标上的沉积水平为目标函数,建立雾滴沉积水平的二次多项式数学模型,并分析模型的有效性与因子间的交互作用。试验结果表明,对雾滴沉积水平影响大小依次为飞行高度、飞行速度、喷头流量;最优喷洒参数组合为飞行高度5.0m,飞行速度3.7m·s-1,双喷头流量1600mL·min-1,此条件下的雾滴在靶标上的最大沉积水平为56.96%,且试验值与模型预测值相比相对误差在±7%以内。
  4.研究了水稻孕穗期雾滴穿透性情况。通过探索雾滴在作物不同部位的沉积分布规律和无人机不同作业高度时的雾滴飘移规律,明确了N-3型植保无人机田间作业时实际作业参数。试验结果表明:N-3型植保无人机在水稻生长后期喷洒农药时,作业高度和横向喷洒幅度会影响雾滴在植株上下层的沉积量和分布均匀性。当外界风速小于3m·s-1时,气温25~30℃,相对湿度50.9~56.7%,N-3型植保无人机作业高度3~7m时,雾滴的飘移量主要集中在离喷洒区20m范围内,研究结果可为N-3型植保无人机田间施药过程中隔离带的划分提供参考。
  5.研究了N-3型植保无人机作业对冠层稻飞虱和白粉菌孢子的动态分布影响。结果显示,无人机的飞行高度对稻飞虱虫口数量的分布有重要的影响,在旋翼气流的正下方区域无明显影响,但在离旋翼气流的正下方边沿区域2~10m远的范围内,会使稻飞虱在作物冠层上的水平分布和垂直分布发生变化。在离旋翼气流的正下方边沿区域2~5m的作物冠层,稻飞虱数量减少,但在5~10m的范围内稻飞虱数量明显增多。气流扰动明显地增加了作物冠层上部的稻飞虱虫口数量分布,并且在一定范围内飞行高度越高、旋翼直径越大,影响的范围越广。在稻飞虱的防治中,建议先用无人机进行模拟喷洒飞行,使气流扰动作物冠层,稻飞虱将会从水稻下部逃离到其它地方,在冠层的垂直分布上会使上层增多,在喷洒时有利于提高防治效果。白粉病原菌孢子数量的释放与气流扰动的影响关系密切,在开始阶段孢子释放量较少时,无人机的旋翼气流对孢子的释放影响较小;随着孢子量的增多,小麦经过旋翼气流的扰动与没有经过气流扰动相比,气流扰动明显地增加了孢子的释放量,在小麦白粉病无人机喷洒防治中,为了减轻旋翼气流对孢子释放的影响,在病原菌孢子刚开始出现的2~3天内进行预防性喷施防治。
  6.研究了植保无人机田间施药对水稻稻飞虱和小麦白粉病防治效果研究。结果表明:单旋翼油动无人机旋翼直径的大小,对稻飞虱防治效果无明显影响;但气流的扰动和喷嘴的选择对防治效果影响明显。在对水稻稻飞虱防治试验中,N-3型植保无人机使用优化后喷嘴的防治效果在施药后3天能提高稻飞虱防效5%左右。有气流扰动情况下施药的防治效果要优于无气流扰动处理的施药效果,能提高防治3%左右。在对小麦白粉病防治试验中,使用优化后喷嘴,无人机每公顷喷洒44%三唑酮SC450g(每公顷登记药量),施药后第7天的防治效果55.1%,要优于优化前喷嘴的防效和减药20%和40%时的防治效果,并且每公顷减药20%的施药效果(46.6%)与背负式电动喷雾器的施药效果(45.6%)和优化前喷嘴的施药效果(47.9%)无明显差异。
[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] 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] 陈桂生
机械设计及理论 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:水稻工厂化育秧是实现水稻全程机械化生产的重要环节,其中水稻工厂化立体育秧由于在空间利用上的优势,生产效率高,且能培育适应机械化栽插的高素质秧苗,近年来在我国水稻生产中得到了越来越多的重视。但立体育秧中由于秧架之间的相互遮挡造成秧苗采光不足,严重影响秧苗的素质。为保证秧苗的生长质量,多数地区采用补光技术来改善立体秧架各层的光照条件。因此,进行水稻温室立体育秧补光技术研究,同时研制出移动补光平台,将对水稻温室立体育秧有重要指导意义。
  国内外在园艺生产领域的温室立体育秧补光技术研究已经得到广泛应用。然而,在光质、光照度、红蓝组合光和补光时长等方面的研究主要是针对花卉蔬菜等作物,针对水稻温室立体育秧的补光技术研究则相对较少。本文采用自然光照理论和Ecotec t软件对温室内不同秧架布置方式的光环境进行模拟仿真分析;通过水稻温室立体育秧正交试验,对水稻温室立体育秧的光环境、补光平台、补光技术进行了系统研究,优化不同位置秧架、不同秧层的秧苗所需要的补光条件;根据补光特性要求,研制了移动补光平台,实现对秧苗定时、定位的精确补光控制。主要研究内容和结论如下:
  (1)进行了温室人工补光理论分析和计算,采用Ecote ct软件对温室内不同秧架布置方式的光环境进行模拟仿真分析,分别得到温室中不同秧架布置方式的光照环境,为水稻温室补光试验及移动补光平台的研制提供理论参考。根据植物光学理论和植物生理学,分析植物生长所需的红蓝光配比、光照度、光周期等;分析并计算温室内的年平均光照度为12221 lx;并以此为前提运用Ecotec t软件对温室内立体秧架不同布置方式的光环境进行模拟仿真,对不同位置的光环境进行综合性分析,得到温室中秧架两种布置方式各个秧层的光照度范围,证明了温室立体育秧中补光的必要性,为后续的育秧试验提供依据。
  (2)进行了秧架平行布置中不同秧层、补光时长、品种和播种量对水稻温室立体育秧秧苗素质影响的试验研究,得到各个秧层秧苗所需要的补光条件。在秧架平行布置中,采用L9(34)正交试验方法,以秧层、补光时长、品种和播种量为试验因素,进行补光试验研究;试验结果表明,根据壮苗指数分析其各因素影响的主次顺序为:补光时长>播种量>品种>秧层,其中秧层和品种的影响较小,而补光时长和播种量两个因素的影响程度较大且两者接近,随着补光时长的增加和播种量的减小,壮苗指数逐渐提高;对于秧架第二层和第三层,光照强度取2500 lx,夜间补光时长分别为4 h、3h。秧架第一层(底层)应使用3000 lx的光照度、夜间补光时长5 h时,可保证杂交稻在低播量条件下的秧苗素质,满足机插秧技术的要求,可指导温室水稻立体育秧的生产应用。
  (3)进行了秧架内外布置中不同秧架位置、秧层、品种和补光时长对水稻温室立体育秧杂交稻秧苗素质影响的试验研究,得到了不同位置秧架及其不同秧层所适合的补光条件。在秧架内外布置中,采用L9(34)正交试验方法,以秧架位置、秧层、品种和补光时长为试验因素,进行补光试验研究;结果表明,在本文的试验环境和条件下,根据壮苗指数分析其各因素影响的主次顺序为:补光时长>秧架位置>品种>秧层,当补光光照度为3000 lx时,外围秧架的秧苗需3 h的夜间补光时长,内部秧架底层则需要5h的夜间补光时长,方能达到机插秧要求;温室外围秧架上秧盘纵向摆放相比横向摆放有助于秧苗更均匀地生长,提高秧苗的成毯性,从而满足机插秧要求,可为工厂化温室立体育秧提供参考。
  (4)研制了移动补光平台,实现对秧苗定时、定位的精确补光控制,试验表明,移动补光平台可达到多块灯板共同补光的效果。研制了以Arduino Uno开发板为控制核心的水稻温室立体育秧移动补光平台,平台包括结构设计和控制系统设计,以步进电机与滚珠丝杠为结构主体,并采用Arduino IDE软件完成了对控制系统的程序设计;试验表明,该补光平台性能稳定,可靠性高,能按照实际需求实现精确的定时定位补光;移动补光平台相比于多块灯板共同补光的效果无显著差异,秧苗长势满足生产要求,有利于减小资金投入。
[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] 胡君易
农业机械化 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:随着农村青壮年劳动力的大量流失和劳动力成本的不断攀升,山地果园运送装备的推广与应用显得尤为重要与迫切。牵引式双轨运送机具有复杂地形适应性强、运送效率高等特点,能够满足山地果园的运送需求。而我国双轨运送机技术经济综合评价的研究还比较少,因此,需要建立一套科学的评价体系,对双轨运送机做出合理的评价,分析双轨运送机的技术状况和效益水平,为有关部门决策和果农使用提供参考。
  本文基于所构建的多层次模糊综合评价模型,以梅州市柑橘生产机械化示范项目为例,进行了实证分析,主要研究内容与结论如下:
  (1)分析了山地果园牵引式双轨运送机的技术特征,基于对几种常用评价方法的比较分析,选取了多层次模糊综合评价法,并研究了模糊综合评价法的内容和层次分析法的原理。
  (2)双轨运送机技术经济综合评价指标体系构建。根据频度统计的方法,结合文献研究和专家咨询的方式,从技术可行性、经济效益、社会效益、生态效益四个方面预选了34个指标,基于专家对预选指标合理程度的评分,用模糊聚类法对预选指标进行聚类筛选,构建了由4个准则层因素和22个指标层因素组成的双轨运送机技术经济综合评价指标体系。
  (3)双轨运送机技术经济综合评价模型建立。采用五级里克特量法将定性指标量化;选用功效函数法,对定量指标进行标准化处理,并以一定区间进行等级划分,实现定量指标的量化分析;利用AHP(层次分析法)确定评价指标权重;用乘与有界模糊合成算子M(,⊕)进行合成运算,得到多层次模糊综合评价模型。
  (4)梅州市柑橘生产机械化示范项目实证分析。通过实地调查获取定性指标与定量指标的数据,专家问卷调查得到评价指标重要程度评分;基于AHP计算得到技术、经济、社会、生态四个准则层评价因素权重分别为0.424、0.227、0.227、0.122;利用多层次模糊综合评价模型进行评价分析,得到准则层评价因素技术可行性、经济效益、社会效益、生态效益的等级隶属度向量分别为(0.489,0.291,0.160,0.036,0.024)、(0.247,0.476,0.212,0.038,0.027)、(0.613,0.302,0.073,0.006,0.006)、(0.455,0.266,0.132,0.147,0.000),隶属度向量的加权平均值分别为1.815、2.122、1.490、1.975,即各准则层评价因素的评价结果分别为“良好”、“良好”、“优秀”、“良好”;目标层整体评价隶属度向量为(0.458,0.332,0.149,0.043,0.018),加权平均值为1.831,即双轨运送机技术经济整体评价结果为“良好”。结果表明,双轨运送机的技术可行性较高,与传统人工果园运送方式相比,具有良好的经济、生态、社会效益,基于水果产业发展以及农业增效和农民增收的需求背景,双轨运送机在山地果园生产上具有广泛的应用前景。
  (5)通过对梅州市各柑橘生产机械化示范区实地调研结果分析以及对梅州相关农业推广、管理部门和果农等咨询调查,对目前双轨运送机推广应用存在的问题进行研究,提出了发展双轨运送机的措施与对策。
[硕士论文] 吕天远
农业工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:为提高番茄产量和水肥利用效率,提出了一种根据番茄生长信息变化的温室水肥供应决策模型。结合该水肥决策模型,设计了环境信息测量模块、生长信息测量模块、PLC控制模块和数据存储模块,最终搭建了水肥一体化自动施肥机控制系统。实验结果表明设计的水肥一体化自动施肥机控制系统实现了经济效益最大化的基础下,提高了作物水分利用效率和产量,同时也减少了作物水肥欠缺的现象和出现徒长的几率。具体研究工作如下:
  (1)水肥耦合对番茄产量、水肥利用效率影响的分析。灌溉量以及施肥量不同,番茄的生长状况也不一样,因此番茄的产量以及水肥利用效率也存在着差异。论文以灌溉量和施肥量为自变量,研究水肥耦合条件下,番茄产量和水肥利用效率对于水肥变化的响应状况,进而来确定基础灌溉量和施肥量,以便于在该基础灌溉量和施肥量条件下,实现番茄产量最多和水肥利用效率最大。实验结果表明:考虑产量和水肥利用效率的因素,因此当基础灌溉量和施肥量分别为80%Qwi、110%Qfi时,产量处于最大产量范围内,且水分生产效率也相对较高。
  (2)温室番茄灌溉决策策略的研究。茎直径和株高作为判断作物长势的重要参数,以茎直径和株高来作为作物生长信息可以直观方便的表征作物的生长状态。因此,论文提出了一种根据番茄茎直径和株高的水肥供应决策策略,以便于可以提高产量和水分利用效率。在分析水肥耦合对于番茄的产量和水肥利用效率影响的基础上,提出在整个生长周期内,采用80%Qwi、110%Qfi作为基础灌溉量和施肥量以便于最大化利用水分和养分。在分析水肥变化对番茄株高和茎直径影响规律的基础上,建立了水肥动态调整模型。将水肥动态调整模型和基础灌溉量和施肥量进行整合,最终建立水肥供应决策模型。
  (3)水肥一体化自动施肥机的软硬件设计。为了提高番茄水肥一体化灌溉的效率,本文根据基于生长信息的水肥供应决策策略研究开发出一套包含PLC控制、通信、环境信息测量、生长信息测量以及数据存储等单元的自动施肥机控制系统。并对该控制系统的灌溉施肥效果进行试验验证分析。实验结果表明:WF1处理下的番茄产量比WF2和CK处理下的番茄产量分别高6.9%和14.73%,水分利用效率分别提高了6.93%和43.17%,同时WF1处理下的番茄单株经济效益比WF2和CK处理分别提高了4.9%和20.6%,可以实现在确保番茄产量的基础上,提高水肥利用效率,减少生产成本,提高温室番茄的经济和社会效益,达到节水灌溉的目标。
[硕士论文] 张瑞鹏
信息与通信工程 哈尔滨工业大学 2017(学位年度)
摘要:精准农业(Precision Agriculture,PA)的概念自上世纪末提出以来得到世界各国的广泛关注。我国也在新世纪提出了构建农业物联网测控体系的建设要求,大力推动精准农业的建设。通过精准农业技术,人类可以从作物种植、田地耕作、土壤施肥、产品加工与运输等多方面对农业生产进行监测与调控,进而实现现代化农业。如今,精准农业的研究结合了地理信息系统、传感器网络、全球定位系统和遥感等技术,从硬件、软件和算法等方面持续推进。本课题主要研究精准农业中,农机作业数据平台、作业质量测算以及作业任务规划等技术的理论与实现。
  首先,本文研究了农机精准作业数据平台的设计与实现。通过对数据通信、数据存储和用户交互三大模块、智能手机终端和WebGIS服务器两大组件的原理与功能进行分析,本文实现了农机轨迹数据的实时采集、作业信息的可视化与设备信息的集中管理,并为后续的作业质量精准测算提供了数据支持。
  然后,本文研究了作业质量精准测算算法。传统作业质量测算算法大多无法避免不规则作业或重复耕作带来的较大计算误差,或存在时间复杂度较高的问题。本文通过一系列的预处理算法,将无效作业数据滤除,使数据密度得到了提升,并在此基础上提出了基于栅格的作业合格率算法和基于Delaunay的作业地块重建算法。本文设计的作业质量测算算法原理清晰,实现简便,且对于计算复杂的耕作轨迹的作业质量具有较高的精确度。
  最后,本文还针对农机作业中的任务调度问题研究了带有时间窗口要求的作业任务规划算法。本文对农机作业任务规划问题进行了分析与数学建模,并给出两种传统算法。针对传统算法求解中、大规模作业任务规划问题时的性能瓶颈,本文在蚁群优化的基础上构建了一种新的作业任务规划算法。仿真结果表明,在作业任务或待分配农机数目较多时,该算法可以快速求得较高收益的可行分配方案。
[硕士论文] 王跃文
农业机械化工程 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:随着人民生活水平的提高,对花卉的需求量急剧增大,传统的花卉生产模式已经不能满足花卉生产型企业需求,温室盆栽花卉规模化生产正在从传统小规模、自动化程度低的日光温室生产向机械化、信息化、集约化现代温室生产发展。盆栽花卉分级作为温室盆栽花卉自动化生产中的重要组成部分,在整个盆栽花卉生长体系中起着至关重要的作用。2010年我国花卉种植面积已达到91.76万公顷,然而在生产中大多采用人工分级,分级效率低下、分级精度不准确。
  在盆栽花卉生产企业中,分级不仅仅用于最后的产出,为不同大小盆栽花卉进行分级,使得盆栽花卉大小趋于均一化,提升盆栽花卉的出品质量;同时,在盆栽花卉生产的中间环节也需要对生长时期的盆栽花卉进行分级,方便实施浇水、施肥、光照等生长条件的统一的管理。本文针对国内花卉市场对盆栽花卉需求量增大,且国内目前对盆栽花卉分级采用人工分级方式,而国外分级设备价格昂贵以及存在不适合我国实际生产等一系列情况,本研究开发了一套盆栽花卉分级系统。分级系统作业过程中,在视觉检测室设计盆栽花卉旋向装置,同时对旋向装置进行试验研究,为盆栽花卉分级的研究提供了技术参考。
  本文主要进行了以下几个方面的研究工作。
  依据人工分级作业过程,以及国内对盆栽花卉自动分级系统迫切需求,基于机器视觉技术设计了盆栽花卉分级系统总体方案。盆栽花卉分级系统主要包括:自动输送部分、旋向装置、机器视觉部分、控制部分、分级机构五部分内容。利用三维仿真软件Solidworks建立了盆栽花卉分级系统的整机模型,并分析其具体工作原理。在此基础上,依据盆栽花卉分级系统整体控制需求,选择合适控制元器件,编辑、调试分级系统程序,实现整个分级系统的整体协调控制。
  对机器视觉系统进行构建,包括对相机、镜头、光源的选型。用智能相机对观叶盆栽花卉图像进行采集,同时运用视觉相机配套的图像处理软件对图像进行二值化、蚀刻、扩大等图像处理,并进行特征参数提取。经过逻辑判断后将等级参数发送到控制中心PLC。
  对盆栽花卉分级系统中关键部件,旋向装置进行整体设计。该装置使盆栽花卉在相机视场内的运动方式由原先的直线前进转变为在前进的同时以匀角速度旋转。可以达到使用一个视觉相机,在规定的时间内多个方向获取盆栽花卉的综合图像信息。为增强旋向装置的适应性,将旋向装置与花盆接触位置间距设计成可以调节的形式,调节范围为90mm~150mm。
  为准确的获得观叶盆栽花卉整体特征,实现准确分级,利用最小极差比值法,分别对三种观叶盆栽花卉在旋转测试平台上进行图像获取。在0~180°范围内,分别以不同的角度间隔,从侧面获取盆栽花卉在不同方向的图像信息并进行特征参数的提取分析之后,通过多次重复试验验证了当每盆盆栽花卉在拍摄次数为8次时,从8个方向获取观叶盆栽花卉的特征参数,面积、冠幅、对称性的变化趋势在前8次时增长迅速,在8次之后逐渐趋于稳定,确定了可以反应盆栽花卉整体特征的合理拍摄次数为8次。
  最后展开对观叶盆栽花卉分级系统整体分级准确性能试验,分析试验结果得出:分级准确率在80%以上,整机的作业生产效率为1200盆/小时,验证观叶盆栽花卉整机分级作业性能。
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