农业机械化及其自动化专业教学中的嵌入式技术创新探讨

农业机械化及其自动化在我国现代农业发展中占据重要地位,然而,其教学过程中所呈现的理论与实践脱节、教学手段滞后等问题,已经无法适应现代农业发展的迫切需求。鉴于此,将现代嵌入式技术融入农业机械化及其自动化专业教学中,有助于解决当前教学难题,推动农业全面自动化的进程。通过引入嵌入式系统的教学与实验环节,不仅有利于教学操作和管理,更在深层次上增强了学生对嵌入式技术的掌握与运用,从而提升了教学效果。这一教学改革的初衷在于构建一个高效且现代化的教学体系,以期更好地培养出具备广阔视野、扎实理论基础与实践能力的新一代农业工程技术人才,以适应和满足我国农业现代化发展的实际需求。引入嵌入式系统的教学方式,有效地激发了学生的学习热情,提升了他们的实践技能和创新能力,为我国农业现代化建设和农业机械化及其自动化的持续发展注入了新的活力,作出了积极的贡献。

玉米免耕播种机振动特性及对排种器排种性能的影响

为研究玉米免耕播种机振动特性以及振动对排种器漏播指数和重播指数的影响,搭建一套由振动加速度传感器、电荷放大器、USB采集卡组成的播种作业振动测试系统,在玉米免耕播种机免耕地表作业时进行振动测试采集播种作业的振动信号。因田间工作环境复杂,使用经典滤波法中的IIR滤波器滤除所采集振动信号中其他高频干扰信号,对田间采集振动信号进行时域分析,均方值作为时域分析指标值。结果表明:振动加速度均方根随着作业速度和旋耕机转速的增加呈线性增加,旋耕机转速和作业速度是引起玉米免耕播种机振动的主要因素,影响顺序为:旋耕机转速>作业速度。使用二次积分法对田间采集信号进行分析,得出播种机作业时最大振动位移为16.004mm,对振动信号进行频域分析,使用直接法求出功率谱密度。结果表明:玉米免耕播种机振动频率主要在0~100Hz之间,频率分布与旋耕机转速影响较大。根据田间振动信号所得工作参数搭建振动试验台,以播种机振动频率、振动幅值、作业速度为试验因素,合格指数、漏播指数为评价指标进行3因素3水平响应面试验。结果表明:作业速度、振动幅值和振动频率对合格指数和漏播指数影响较为显著。各因素对合格指数影响顺序为:振动幅值、作业速度、振动频率;各因素对漏播指数影响顺序为:振动幅值、振动频率、作业速度。研究结果可为降低玉米免耕播种机振动和优化指夹式排种器提供理论参考。

烟草喷雾机气流场数值仿真及试验验证

为了探究烟草喷雾机风送系统气流分布情况,利用数值仿真与试验验证相结合的方法分析气流场分布规律。结果表明:1)该喷雾机气流场中气流在喷筒内导流柱两侧分布均匀,喷筒出风口截面处气流分布的仿真结果与实测结果之间相对误差较小且分布趋势一致,证明了仿真模型的合理性和有效性;2)风速与测量位置到出风口截面距离的线性回归方程为y=13.29-9.49x,相关系数为0.721。仿真及试验结果为后续风送系统的优化设计提供了参考。

烟草喷雾机雾滴均匀性及沉积特性研究

烟草喷雾机作业效果的好坏是决定烟叶质量与产量高低的重要因素,雾滴均匀性及沉积特性是判定烟草喷雾机作业效果的重要指标。选取3种喷雾压力、风机风速和样机行驶速度进行喷雾试验,探究不同条件对雾滴均匀性及沉积特性的影响。试验结果表明:雾滴均匀性随喷雾压力和风机风速增大略微变好,基本不随样机行驶速度增大变化;雾滴覆盖率随喷雾压力增大覆盖率最大值不变,随风机风速增大覆盖率最大值减小,随样机行驶速度增大覆盖率整体减小。试验结果为后续烟草喷雾机优化设计提供参考。

BIM+智慧工地在水利工程建设中的应用——以涟水县朱码节制闸拆除重建工程为例

在涟水县朱码节制闸拆除重建工程的管理中引入BIM+智慧工地技术,阐述BIM技术如何在朱码节制闸拆除重建工程实施全过程应用,以及BIM+智慧工地管理平台的功能。通过BIM+智慧工地现场实时采集终端、各项子系统以及各项生产要素实现朱码节制闸拆除重建工程管理的信息化,能更全面及时管理工程现场,决策高效,推进水利工程建设的数字化管理,提高施工项目管理的工作效率。

自走式烟叶采摘机采摘机构的设计与试验

烟叶采摘机一直受到烟叶破损率高问题的掣肘,从而影响烟农的经济效益,如何降低烟叶的破损率是目前烟叶采摘车的发展方向。为此,结合以前的烟叶采摘车,设计一种烟叶采摘机构,旨在降低烟叶的破损率,提高烟农的经济效益。所设计的采摘机构由采摘刀、传送辊、隔叶板及导流板等组成,采摘刀和传送辊均由橡胶材料制成,传送辊由橡胶辊和光轴组成,隔叶板和导流板均由钢板制作而成。通过对采摘刀和传送辊进行力学分析,得到了烟株不被采摘刀蹭倒和烟叶在传送辊不打滑的临界条件,为降低烟叶的破损率提供了理论依据。三因素(采摘刀的转速、采摘车的行驶速度、烟株的株距)正交旋转试验表明:采摘刀的转速为240~260r/min、采摘车的行驶速度为1.38~1.42km/h、株距为570~590mm时,烟叶的破损率符合大纲要求。试验结果表明:影响烟叶破损率因素的主次顺序为采摘刀的转速>采摘车的行驶速度>烟株的株距,在烟株的株距为579mm、采摘刀的转速为246r/min、烟叶采摘车的行驶速度为1.4km/h时,烟叶的破损率为9.36%,达到了预期要求。

生地百合西洋参胶囊对小鼠睡眠的促进作用及其安全性研究

为了研究生地百合西洋参胶囊对小鼠睡眠的作用并对其毒理安全性进行评价,本试验以低[200 mg/(kg·bw)]、中[400 mg/(kg·bw)]、高[800 mg/(kg·bw)]剂量的生地百合西洋参胶囊连续给小鼠灌胃30 d,通过直接诱导睡眠试验、延长戊巴比妥钠睡眠时间试验、戊巴比妥钠阈下剂量催眠试验,以及小鼠脑组织中5羟色胺(5-HT)、γ-氨基丁酸(GABA)和多巴胺(DA)含量的检测,分析其改善睡眠的作用;以最大给药剂量试验(MTD)进行生地百合西洋参胶囊的小鼠急性毒性试验;以低[1 g/(kg·bw)]、中[2 g/(kg·bw)]、高[4 g/(kg·bw)]剂量的生地百合西洋参胶囊给大鼠连续灌胃30 d,评价其对大鼠的毒理安全性。结果显示,与对照组相比,生地百合西洋参胶囊对小鼠无直接诱导睡眠作用,不同剂量的生地百合西洋参胶囊均能显著延长小鼠的戊巴比妥钠睡眠时间(P<0.05或P<0.01),中、高剂量组小鼠的催眠入睡率显著提高(P<0.05或P<0.01),小鼠脑组织中5-HT和GABA的含量显著增加(P<0.05或P<0.01),高剂量组小鼠脑组织中DA的含量显著降低(P<0.05);以15 g/(kg·bw)剂量给小鼠灌胃生地百合西洋参胶囊14 d,小鼠均未出现死亡和中毒现象。大鼠在30 d喂养试验期间生长状况良好,各剂量组大鼠的体重增长量、进食量、食物利用率、血常规、血液生化和脏器系数等指标均与对照组无显著性差异(P>0.05)。结果表明,生地百合西洋参胶囊具有改善小鼠睡眠的作用,其作用机制与对小鼠脑组织中5-HT、GABA和DA含量的调节有关,本试验所用剂量范围对大鼠和小鼠均无明显毒性,安全性良好。本试验结果可为生地百合西洋参胶囊的临床应用提供参考依据。

高地隙液压履带车自动行走控制系统设计与试验

针对高秆作物生长中后期无人化田间机械作业需求,在遥控式小型全液压驱动高地隙履带车的基础上,设计了履带车自动行走控制系统。该系统以STM32控制器为控制核心,通过搭载测距、触杆、角速度等传感器得到有效信号,精确控制液压电磁阀开闭时间,使履带车旋转对应的角度,进而使履带车在田间可根据作物生长情况对行行走。为得到履带车在不同偏移状态下的转角,建立了该履带车转向运动模型以及标准田间偏移模型,推导出了履带车在不同对应状态下理论转角的表达式。考虑到履带车转向时存在滑移、滑转的现象,对履带车在不同行驶速度下的转向角速度进行了标定,试验得出实际转向角速度在理论转向角速度的63%~67%之间。为验证液压车自动行走系统的行走效果,在硬质水泥路面进行了两种作业模式的履带车通过性试验,使用集思宝G970高精度GNSS设备精确测定了履带车转向轨迹,数据结果显示,两种行走模式下逆时针行走时,接收机相位中心转向轨迹半径分别为5. 573、5. 572 m,顺时针分别为4. 704、4. 645 m,两种模式下接收机相位中心偏移量在0. 163~0. 285 m之间,车架几何中心转向轨迹半径与实际半径相对误差在0. 92%~2. 14%之间,履带车对行行走通过效果良好,可为田间自走式履带车辆自动行走控制系统的设计研究提供参考。

白酒酿造副产物黄水中产酯酵母菌株分离鉴定及产酯条件优化

利用三丁酸甘油酯法,从太白酒酿造副产物黄水中分离筛选出产酯能力相对较高的酵母菌株,并对最高酶活菌株进行16S rDNA鉴定,结果确定其为异威克汉逊酵母(Wickerhamomyces anomalus)。根据单因素试验结果,结合Box-Behnken Design-响应面试验优化该菌株的培养条件。结果表明,当初始乙醇体积分数为3%、发酵pH值为5.5、发酵时间为48 h、发酵温度为34℃时,该菌株能继续生长,且酯化能力明显增强,总酯含量从4.1330 g/L提高至9.9100 g/L,其中代表性组分乙酸乙酯的相对含量从41.7200 mg/100 mL提高到302.1200 mg/100 mL。

丘陵区履带式烟叶采收机液压行驶系统的创新设计与试验

【目的】解决履带式烟叶采收机在丘陵区烟田作业时因路面不平造成的行走不稳问题。【方法】设计基于双泵–双定量马达形式的液压行驶系统。对该系统中的动力单元、液压系统以及控制单元进行了设计与计算选型,并提出了基于交叉耦合模糊比例控制、积分控制与微分控制(proportional-integral-derivative control,PID)的同步直行和内侧降速式差速转向相结合的行驶控制方法。基于AMESim软件对烟叶采收机液压行驶系统进行仿真,验证液压行驶系统设计的可行性,分析其在斜坡满载起步、停车和平地差速转向3种工况下变量泵和定量马达液压输出特征,并进行田间作业试验。【结果】选用常柴4G33TC型电喷柴油发动机、力克川LTM07NVB定量减速马达和力士乐A10VG45EP3D1电液比例斜盘式轴向柱塞变量泵作为液压驱动系统。与理论值相比,履带式烟叶采收机最高转场车速、加速时间和最大爬坡度的误差均在2%以内,最大转向角速度为2.88 rad·s^(-1),误差小于4.2%,最小转向半径为0.135 m,制动距离为3.1 m,其动力性、转向性、制动性、持续行驶性和操纵性均满足设计要求。【结论】该履带式烟叶采收机是中国国内首台行驶系统采用双泵–双定量马达驱动系统的全液压作业机器,能够满足丘陵区烟田采收机稳定行驶的作业要求。

农业智能装备工程专业中学科竞赛与人工智能教学的融合思考

随着新工科、新农科的推进和智能农业装备的迅速发展,农业智能装备工程专业成为适应农业现代化需求的关键学科之一。本文探讨了将人工智能课程融入农业智能装备工程专业的教学改革设计,着重分析了学科竞赛对提升教学质量和学生综合能力的重要作用。通过深入分析学科竞赛在丰富教学内容、创新教学方法及优化课程评价体系方面的价值,提出了一套融合学科竞赛元素的教学改革设计思路。旨在通过教学内容与资源的建设、教学过程和教学方法的优化,以及课程评价体系改革,全面提升学生在人工智能领域的技术技能、创新能力和团队协作精神,进而为培养适应智能化农业发展需求的高素质工程技术人才提供新的途径。

新工科背景下农业智能装备工程专业生产实习体系探索与实践

在全力推进新工科、新医科、新农科、新文科建设的背景下,我校响应加快建设高水平本科教育、全面提高人才培养能力、全面推进乡村振兴的国家重大战略需求,聚力发展农业智能装备工程专业。本文以河南农业大学机电工程学院农业智能装备工程专业生产实习体系建设为例,深度剖析了现有生产实习体系存在的问题,建立并落实基于“学生中心、产出导向、持续改进”的生产实习教学模式,分别从生产实习平台、人才培养模式、综合考核机制等方面进行探索与实践,全方面、多层次锻炼了学生的工程实践和创新能力,不断促进农业智能装备工程专业建设与人才培养水平提升。

烟秆弯曲和拉伸力学特性初探

烟田机械化拔秆是实现烟田全程机械化作业的重要环节,烟秆的力学特性影响着烟田机械化拔秆方式的选择。该文通过对烟草秸秆进行弯曲和拉伸试验,初步探析烟秆在受力过程中,随着形变量的不断增大,力的变化会有一定的规律性,且高度越高,破坏所需要的载荷越小。分析弯曲特性,最大破坏载荷为1.54 kN;分析拉伸特性,拉断1/2烟秆所需的最大拉力为2.62 kN。研究结果对烟田拔秆配套装置设计具有重要意义。

脐静脉内皮细胞的提取与形态学观察

目的获取胶原酶灌注法提取脐静脉内皮细胞的有效方法。探讨内皮细胞培养过程中生长因子的添加浓度，并对内皮细胞进行形态学观察及鉴定。方法采用血球计数法对在不同时间和不同胶原酶浓度下提取的脐静脉内皮细胞进行计数。同时采用MTT法探讨了生长因子（Endothelia Cells Growth Supplement，ECGS）的浓度对脐静脉内皮细胞生长的作用，并用倒置显微镜和HE染色法观察了脐静脉内皮细胞的形态，Ⅷ因子免疫组化对获取的脐静脉内皮细胞进行鉴定。结果当提取时间为10～30min时，随着时间的增加，内皮细胞的提取数量增加；当胶原酶的浓度为0．1％～0．3％时，消化的脐静脉内皮细胞数量逐渐增加。ECGS的浓度为30μg／mL时，促进脐静脉内皮细胞的生长，种植4天后细胞进入平台期。脐静脉内皮细胞体外培养形态为“铺路石”状。Ⅷ因子免疫组化鉴定为阳性。结论胶原酶灌注法是一种快速而有效的获取血管内皮细胞的方法，可以为组织工程血管内皮化提供充足的种子细胞。

田间三轮高架作业车转向系统的参数化分析及优化

通过对三轮田间高架作业车转向系统运动学和动力学的建模分析,得出三轮田间高架作业车转向的特点,了解作业车后轮距变化以及搭载不同农机具时产生的质心变化对车辆转向的影响。同时,运用机械系统动力学软件ADAMS对前轮机械转向机构进行仿真优化,以液压杆受力为优化目标,优化了液压缸的安装位置。研究结果为三轮田间高架作业车转向系统的设计及分析提供了理论依据。

电动履带自走式烟苗多功能作业机设计与栽植性能试验

针对烟苗在各生长作业环节中使用的是单功能作业机,存在操作繁琐、机械使用成本高等问题,设计了一种电动履带自走式烟苗多功能作业机。根据理论分析对龙门履带式底盘平台、整(修)垄、移栽、覆膜与滴灌带铺设、植保、打顶抑芽、运输等模块进行结构设计,配置了增程式动力系统和无人驾驶导航系统,并进行了样机加工与装配。开展了整机的烟苗栽植性能试验,结果表明,漏栽率和埋苗率分别为0.7%和0.2%,移栽效率为0.19 hm~2/h,所设计的模块化烟苗多功能作业机移栽效果较好,既满足烟苗移栽农艺要求又实现了一机多用,拓展烟苗移栽机的使用时间和空间,为多功能烟苗移栽机设计与发展提供强有力的理论基础。

多功能烟草田间管理一体机底盘优化设计

针对现有烟草田间管理机械体积大、质量大、移动不灵活等问题,设计了一种自走式烟草田间管理一体机底盘,通过对车架、转向机构及底盘液压动力系统的优化设计以及车架应力分析,结果表明,优化后的底盘降低了车体质量,使传动更平稳、响应更迅速、安装更便捷、移动更灵活、布置更紧凑,为烟草打顶抑芽机械底盘的设计提供参考。

烟草打顶抑芽收集装置的设计

烟草种植业是我国农业产业的重要组成部分,烟草产量与烟叶质量、烟草打顶抑芽的及时性和完成度密切相关。目前我国很多地方仍使用人工打顶抑芽,作业繁琐、效率低、成本高。为解决这一问题,通过查阅文献和调研,设计了一款烟草打顶抑芽收集装置。该装置由打顶装置、抑芽剂喷施装置、悬挂系统组成。经过SolidWorks建模并分析,并于河南南阳的试验基地进行了试验,试验结果为打顶准确率98%,抑芽剂喷施准确率94.5%,顶芽收集率94.1%,烟株损失率小于5%。该装置能够更好地解决人工打顶抑芽效率低的问题,可以高效率、低损伤率去除烟草顶芽,为打顶抑芽装置的设计提供参考。

晚熟槜李新品种醉贵妃的选育

醉贵妃是从收集的槜李种质资源中选育出的晚熟槜李新品种。该品种在嘉兴地区一般7月上中旬成熟,有些年份在6月下旬成熟。醉贵妃结果性状好,产量稳定,成年树产量控制在9.0 t·hm^(-2)左右即可;成熟时口感极佳,汁水丰富,符合槜李易化浆、可吸食特征;可溶性固形物含量(w,后同)16.0%左右,高达20%;果形大,平均单果质量69.5 g,呈扁圆形、较对称;成熟果实外皮深紫红色并密布灰白色果点,果肉黄色,黏核;少有细菌性穿孔病和流胶病;自交结果性较好,可单一品种种植;树姿稍显直立,需要拉枝并结合其他修剪措施塑造开心树形;进入结果期后以有机肥为主,需严格控制氮肥使用。该品种经多地试种,适宜在浙、赣、黔、川、渝、沪、苏等长江以南区域多省份种植。

基于OBE理念的农业智能装备工程专业课程体系构建

农业智能装备工程是的农业工程类新增专业,是由机械工程、农业工程、信息科学技术等主干学科交叉融合而成。根据农业工程类专业培养要求,构建需求导向、标准导向、特色导向为培养目标的课程体系十分必要。要建立基于OBE理念的农业智能装备工程专业课程体系,需以学生为中心、在教学模式下构建课程体系,设置通识教育模块、数学与自然科学类基础教育模块、专业必修课程模块、专业选修课模块和实践教学课程模块,以形成“通识教育+基础教育+专业教育+实践教学”多学科交叉融合和“知识传授,素质养成,能力螺旋上升”三位一体的层次化、模块化的课程体系,能够支撑培养目标的达成,从而满足工程教育认证标准下的毕业要求,为推动农业工程类专业人才培养提供参考。