高速精量播种机阿基米德螺线型弧面双齿盘覆土装置设计与试验

针对现有重型精量播种机在高速作业时存在覆土装置影响播种均匀性、种沟内种子被“架空”等问题,基于阿基米德螺线切刃曲线与挤压式覆土原理相结合的思路,设计了一种阿基米德螺线型弧面双齿盘覆土装置,实现了覆土厚度适宜且均匀一致,降低覆土作业对播种均匀性影响的目的。本研究对覆土装置的结构参数、覆土量进行分析,确定了影响覆土效果的主要参数取值范围;利用EDEM离散元仿真技术建立了覆土装置-种子-土壤间的离散元模型,对关键参数进行仿真优化,确定弧面双齿盘的最优参数组合;通过田间试验对该装置的作业性能进行了验证。研究结果表明:影响弧面双齿盘作业性能的主要结构参数为阿基米德螺线型弧面双齿盘的中心间距、安装倾角、入土深度。当弧面双齿盘的中心间距为142.6mm、安装倾角为20°、入土深度为55mm时,该装置通过性能良好,覆土厚度均匀一致,平均厚度为47mm,合格粒距标准差、变异系数与空白对照组分别相差0.22mm、1.81个百分点,对播种均匀性影响小,满足精量播种的农艺要求。

切抛组合式小麦宽幅沟播破茬清秸防堵装置设计与试验

针对西北地区玉米秸茬覆盖地小麦免少耕宽幅沟播时,由于玉米根茬阻碍秸秆流动导致的秸茬聚集壅堵、土壤扰动大、种带清洁率低、播种质量差等问题,提出先被动切割、后主动抛撒的种带清理方法。设计了一种切抛组合式破茬清秸防堵装置,通过纵向布置的倾斜缺口圆盘与旋抛装置配合作业对种带残茬与秸秆进行清理。适配防堵装置设计了分流式开沟器,实现行距稳定的一沟两行播种。分析确定了缺口圆盘倾角与偏角参数;依据滑切理论设计计算了平直旋刀与侧倾旋刀刃线结构参数;建立MBD-DEM联合仿真平台并采用正交旋转组合试验方法,以种带清洁率、秸茬粘结键破碎率与土壤扰动宽度为指标进行旋抛装置关键参数优化仿真试验。基于仿真结果建立各指标回归模型并通过响应面分析与多目标优化得出,当侧倾旋刀倾角为20°、回转速度为310 r/min时,防堵装置种带清洁率达到96.9%,秸茬粘结键破碎率为26.9%,土壤扰动宽度为139 mm。在玉米秸茬覆盖地进行小麦播种试验,结果表明切抛组合式小麦宽幅沟播破茬清秸防堵装置通过性良好,种床清洁率为90.1%,破茬率为96.2%,土壤扰动宽度为127 mm,土壤扰动量为6.9%,整机作业质量稳定且播种后小麦出苗均匀,满足宽幅沟播小麦免耕播种农艺要求。

玉米亲本种子变幅振动式分级装置研制

针对玉米繁种阶段亲本种子播前分级效率低、筛面自净效果差的问题,该研究提出一种变幅振动筛分方法,并设计了种子分级振动筛装置,对驱动机构和自净清筛装置进行设计与分析。在喂入量2.5 kg/s的条件下,以京科968玉米种子为试验对象,以分级合格率、作业时间和卡种数量为试验指标,通过四因素(进料口高度、振幅、振动频率和筛面倾角)三水平Box-Behnken试验,建立各因素与试验指标间的回归模型,并对参数进行优化。结果表明,影响变幅振动式分级装置分级合格率的主次因素顺序为振动频率、筛面倾角、振幅和进料口高度,影响作业时间的主次因素顺序为振动频率、振幅、筛面倾角和进料口高度;卡种数量具有较大的随机性,当振幅和振动频率都较低时,筛面卡种数量急剧增多,自净效果极差。最优参数组合为进料口高度19 mm、振幅5 mm、振动频率8.25 Hz、筛面倾角7°,模型优化预测结果为分级合格率88.04%,作业时间40 s。在最优条件下的验证试验结果为分级合格率89.55%、作业时间39 s,平均卡种数量8粒,与预测结果基本一致,较等幅振动式分级装置的分级合格率提高3.25个百分点,作业时间减少4 s,平均卡种数量减少2粒,作业性能优于等幅振动式分级装置。分级装置分级效率达0.33 t/h,各项指标均满足相关设计要求。研究结果可为繁种阶段种子分级装备的设计提供参考。

农户节水灌溉技术认知及其影响因素分析

研究农户节水灌溉技术认知及其影响因素,旨在为科学分析农户灌溉技术选择的行为和转变农户粗放型灌溉方式提供基础。以陕西省温室作物生产地区的10个县(区)17个乡镇的296份入户调查资料为样本,采用结构方程模型研究农户对节水灌溉技术的认知及其影响因素。结果表明:认知程度直接影响节水灌溉技术的扩散;对节水灌溉技术的已有认知、对现有灌溉方法的满意度、政策补贴的方式和力度、灌水成本、受教育程度、是否为干部、技术培训经历和种植经验等因素均不同程度地影响农户对节水灌溉技术的认知水平;促进农户对传统灌溉方式的理性认知、拓展农户对节水灌溉技术认知的广度和深度、加强政府的宏观调控与扶持力度、建立完善的节水农业技术推广体系,有助于提升农户对节水灌溉技术的认知水平、规范农户灌溉行为选择,提高农户采用节水灌溉技术的积极性。

肥管前置式小麦宽苗带旋耕施肥播种机设计与试验

针对传统小麦宽苗带旋耕施肥播种机存在的播深一致性差、易壅堵等问题,该研究采用肥管与滑刀的组合设计,将滑刀式开沟排肥管前置于宽苗带旋耕刀组工作范围间隙中,实现了滑刀式开沟排肥管和旋耕刀组的耦合作业。通过理论分析和计算确定了滑刀式开沟排肥管刃线的基本参数、旋耕刀组的排列方式以及耦合作业原理,并构建相应的离散元仿真模型。通过仿真试验对滑刀式开沟排肥管和肥管前置式宽苗带旋耕刀组作业效果进行了试验验证。试验表明,终止滑切角为40°时滑刀式开沟排肥管所受牵引阻力最小,此外肥管前置式宽苗带旋耕刀组设计可以有效避免肥沟对播深一致性的影响,提升播深一致性。田间试验表明,机具前进速度1.11 m/s时,肥管前置式小麦宽苗带旋耕施肥播种机能够实现宽苗带播种作业,且播深合格率达94.36%,变异系数为3.79%,播深一致性表现好。此外,肥管前置与旋耕刀的配合可以使肥料在种床形成“倒三角”空间立体分布,有益于作物早期的养分吸收,也进一步避免了因肥管与种子分布器间距小导致的壅堵现象,提高了机具的通过性,满足宽苗带小麦种植需求。研究结果可为小麦宽苗带播种装置的研发与优化提供支撑。

基于模糊PID的玉豆带状复合适速排种控制系统设计与试验

为解决大豆玉米带状复合播种机多采用地轮驱动导致株距均匀性低和现有电驱播种机大多无法同时播种两种作物种子的问题,设计一种基于模糊PID的玉豆带状复合适速排种控制系统。该系统主要由STM32主控制器、GPS/BD测速模块、人机交互设备和驱动单体组成,采用CAN总线分布式控制各播种单体排种器转速,建立电机驱动信号与作业参数的数学模型,引入模糊PID算法并将转速差值作为反馈构建闭环控制系统,分别使大豆排种器和玉米排种器的转速快速准确地跟随播种机行进速度变化。台架试验表明,恒速作业状态下转速变异系数小于8.50%,株距变异系数均小于10.00%;动态调速过程中转速跟随性好,株距变异系数小于15.00%;引入模糊PID算法后,大豆株距合格指数大于92.00%,玉米株距合格指数大于94.00%,较无PID算法大豆株距合格指数提高2.03%,玉米株距合格指数提高1.59%。田间验证试验表明,电驱作业方式大豆株距合格指数均大于91.00%,较地轮驱动作业方式提高1.80%;玉米株距合格指数均大于93.00%,较地轮驱动作业方式提高1.68%。综上,本研究电驱排种控制系统解决了电驱无法同时播种两种作物种子的问题,并提高了排种性能。

基于证据理论的农业机械选型风险因素评价方法

农业机械选型是国家机具补贴政策实施的核心步骤之一,其实施过程具有复杂性、不确定性以及难以准确度量风险因素的特点。该研究借助证据理论的相关原理,提出基于证据理论的农业机械选型风险评价方法。从需求、能力、技术、合作、产品性能及评标决策支持系统开发6个方面,分析了农业机械选型过程中的主要风险因素及其内涵、来源、后果集。在此基础上,根据证据理论的相关概念和决策步骤,采取问卷调查的方式获得相关证据,确定出基本可信度分配函数和信度函数,并采用Dempster合成法则对证据进行合成;然后构造风险评价绩效函数,用于比较各个因素风险的大小。实证分析表明,利用D-S证据推理方法对农业机械选型风险因素进行评价具有一定的有效性和实用价值。

深松作业效果试验及评价方法研究

【目的】分析单、双铲深松作业效果及评价方法,为提高耕作质量和减少能源消耗的深松作业提供决策依据。【方法】以箭形深松铲为对象,在模拟大田土壤环境的基础上,利用室内土槽研究了单、双铲深松作业效果及评价方法,提出了土壤硬度变化系数、土壤体积膨松系数、单位松土带宽度耕作阻力系数和土壤相互扰动系数等4个评价指标。【结果】（1）单、双铲深松作业后的平均土垄高度差分别为7.342cm和6.492cm,双铲比单铲的平均土垄高度差减少11.58%,说明双铲深松后的地表平整性优于单铲,且深松铲间距是影响土壤体积膨松程度的主要因素,其对深松后土壤形成的垄形与坑形有重要影响;（2）在土壤扰动区域内,当深松深度为3~17cm时,双铲作业的土壤硬度变化程度较单铲显著,当深度为17~30cm时,单铲作业的土壤硬度变化程度大于双铲;（3）深松单位松土带宽度时,双铲的平均耕作阻力为单铲的0.668倍,较单铲减少69.31N,双铲的能耗较单铲减少33.2%;（4）双铲的土壤相互扰动系数为1.170,深松铲布局方式对土壤扰动有重要影响。【结论】本研究结果有利于深入理解单、双铲的深松作业效果,促进符合节能减阻要求的深松机具的研发及田间作业机器系统的优化选用。

深松土壤扰动行为的离散元仿真与试验

分析深松土壤的扰动行为是深入研究深松铲-土壤互作用规律的基础。采用离散元方法建立深松工作模型,结合高速摄影技术及室内土槽试验,对比分析了不同位置深松土壤的微观运动及宏观扰动行为。结果表明,土壤的扰动范围随土壤与深松铲之间距离的增大而减小;不同位置土壤的扰动范围由大到小依次为:浅层、中层、深层;在深松范围内,土壤的运动速度随土壤与深松铲之间距离的增大而逐渐减小,等速度土壤颗粒的分布曲线与深松铲的铲柄弧线基本吻合;不同深度土层土壤颗粒在不同方向上的平均运动速度为:在x方向上由大到小依次为浅层、中层、深层,在y方向上由大到小依次为中层、浅层、深层,在z方向上由大到小依次为深层、中层、浅层;离散元仿真能够较准确模拟深松土壤的扰动行为,仿真与试验获取的土壤扰动截面轮廓形状基本吻合,土壤膨松度、土壤扰动系数的仿真值与试验值的相对误差分别为13.21%、17.38%;地表土壤纵向堆积角的仿真值与试验值的相对误差为9.42%。

现代农业机械制造技术及发展

21世纪是一个以信息、生物等高科技为支柱的知识经济时代,我国农业只有加快现代化进程,才能在国际竞争中立于不败之地。发展现代农业少不了农业机械的支持,制造技术成为其重要的组成部分。为此,介绍了现代农业机械制造技术的内涵和发展特点;在对农业机械制造技术存在问题研究的基础上,阐明了现代农业机械制造技术的发展趋势。

数量分析在我国农机装备管理中的应用研究进展

从综合评价、技术状态分析、装备更新、发展预测、农机化管理和产品设计6个方面,论述了数量分析在我国农机装备管理中的应用研究进展,分析了农机装备管理研究中存在的问题,最后提出了改进和发展现有方法、加强组合方法研究、采用和探索新的数量分析方法及建立有效的计算机评价支持系统的观点。

基于实例推理技术的农业机械标书评价方法

针对农业机械评标决策环境复杂、难以建立通用的评价标准以及传统评标方法的不足等问题,提出一种基于实例推理的农业机械标书评价方法。重点研究了农业机械实例知识的表示和检索技术,通过对评标实例知识的表示来构造农业机械实例评标模型。采用基于相似度的实例检索算法,并通过实例的检索获得符合用户需求的最佳匹配实例,从而建立了有效的农业机械采购评标机制。

大中型拖拉机需求量混沌特征分析及预测时效研究

中国大中型拖拉机需求量是一个复杂的非线性系统.该文在分析大中型拖拉机需求特点的基础上,建立了基于混沌理论的农业装备需求特性分析及预测时效模型.采用中国1952至2004年大中型拖拉机需求量的实测数据,重点研究了其需求系统的相空间重构、关联维数的确定和柯尔莫哥洛夫熵的计算.结果表明：中国大中型拖拉机需求为混沌系统,影响需求量的因素有1～12个,最大可预测的时效为8a.

免耕播种机切茬导草组合式草土分离装置设计与试验

针对玉米免耕播种机在麦茬地作业时机具通过困难、苗带草土混杂、作业质量差等问题,提出驱动切茬和被动导草联合作业的技术思路,设计了一种切茬导草组合式草土分离装置,实现了秸秆及杂草的切割拨抛和引导分流。对凹面缺口圆盘刀和导草板等关键部件与秸秆及杂草间的相互作用规律进行理论分析,确定了关键影响因素及其取值范围;运用CFD仿真技术确定了导草板的最优参数;借助EDEM离散元仿真技术建立了草土分离装置土壤秸秆相互作用的仿真模型,确定凹面缺口圆盘刀的最优结构参数组合;通过田间试验对该装置的作业性能进行了验证。研究结果表明:影响切茬导草组合式草土分离装置作业性能的主要结构参数为凹面缺口圆盘刀刀盘入土深度、刀齿高度和刀盘偏角。当刀盘入土深度为73.63 mm、刀齿高度为69.70 mm、刀盘偏角为23.41°时,该装置机具通过性良好,且作业性能稳定,苗带秸秆清除率和土壤扰动量平均值分别为90.16%和20.85%,符合玉米免耕播种作业农艺和技术要求。

精细农业的环境效应

环境效应作为精细农业的直接产出之一,在推动精细农业发展过程中扮演着十分重要的角色。论文重点分析了精细农业在作物养分管理、水土管理、农药喷洒等方面的环境效应研究现状;对精细农业环境效应研究存在的问题进行了探讨,在此基础上指出制定严格的环保法规、加强针对环境效应的专门研究、强化对精细农业环境效应的系统评价是今后推动精细农业环境效应研究的主要方向。

基于CFD-DEM耦合的不同出口形式气力集排系统分配器仿真与试验

气力集排技术具有播种效率高、广适性好、种子损伤低等优势,在研究中发现种子分配器的形式和结构参数对气力集排系统排种均匀性影响较大。本研究分别提出了M型、T型和Y型种子分配器,阐述了气力集排系统的总体结构和工作原理,以小麦为研究对象,开展了分配器内种子颗粒群体在气流作用下的受力和运动分析。基于CFD-DEM气固耦合方法,分别建立了小麦种子和分配器的仿真模型,以各行排量均匀性变异系数为指标,开展了不同出口型式对分配器性能影响的仿真试验研究,确定了M型种子分配器为最优结构。在此基础上通过单因素试验研究了不同出口管倾角、顶盖圆锥角、入口直径、圆角半径和气流输送速度对M型种子分配器内部流场均匀性的影响,确定了显著性因素及其水平范围。分别以(出口管倾角、顶盖圆锥角、圆角半径)为因素开展了3因素3水平正交试验研究,以各行排量均匀性变异系数为指标,通过响应面分析,确定了M型种子分配器最优结构参数,在西北农林科技大学试验农场开展了台架和田间验证试验。仿真和试验研究结果表明:与T型和Y型种子分配器相比,M型种子分配器显著提高了小麦种子的排种质量,排种均匀性变异系数分别降低了7.41%和3.72%。当顶盖圆锥角为117.03°,出口管倾角为59.50°圆角半径为69.46 mm时,种子分配器均匀性最佳,各行播种均匀性变异系数为6.05%。M型种子分配器仿真结果与台架和田间试验验证结果的绝对误差分别为1.00%和1.55%。该研究为气力集排系统的设计提供参考和技术支撑。

基于知识图谱的农作物病虫害问答系统研究

在大数据时代的推动下,智能问答系统在各个领域得到广泛应用,为用户提供高效的答案,相比传统的文本知识收集和网络搜索引擎检索,具有明显优势。随着知识图谱技术的快速发展,智能问答系统迎来了新的发展阶段。本研究响应了智慧农业的需求,构建了一个基于知识图谱的农作物病虫害智能问答系统,旨在为用户提供与农作物病虫害相关的问答服务。主要工作包括:(1)农作物病虫害数据获取:利用分布式爬虫框架爬取农作物病虫害相关网页数据,并进行数据清理、分析、结构化等预处理操作。(2)知识图谱构建:对数据进行分析后,定义知识本体的实体类别与关系类别,完成知识图谱的模式层构建。利用基于规则的三元组模板对半结构化文本进行实体提取,构建数据层,并将三元组存储至Neo4j图数据库。(3)问答算法设计:利用BERT-BiLSTM-CRF模型进行问句实体识别,BERT-RNN模型进行问题分类。匹配模板后通过Cypher语句进行查询,将答案处理为自然语言形式并返回。(4)问答系统实现与可视化:结合农作物病虫害知识图谱与问答算法,使用Flask框架和多种web技术实现用户提问、实体识别、知识检索和答案返回等功能。试验结果表明,实体识别与问题分类模型的准确率(Precision)、召回率(Recall)和F1分别达到了93.22%、92.69%、92.21%和94.37%、93.92%、92.66%。与其他搜索途径相比,问答系统展现出了较高的准确性和稳定性。这项研究为农业信息化提供了一种智能化的解决方案,为用户获取农作物病虫害知识提供了新途径。

农业机械类本科人才个性化培养体系研究与实践

个性化人才培养对于促进学生全面发展和培养创新人才具有重要的作用。针对农业机械类人才教学模式单一、学生创新实践乏力、个性化教育不足等问题,结合现代农业发展与创新人才培养的需求,提出农业机械类人才个性化培养理念,并建立与个性化培养相适应的专业教学体系与知识结构,实施以教学内容与方法改革为重点的教改工程,构建了"点、线、面、体"相结合的分层次、个性化的实践教学体系。

农业全程机械化生产要素集聚特征及发展策略

农业全程机械化生产要素的科学集聚,是提高资源配置效率和效益的关键。以区域现代农业发展需求为切入点、以追求经济效益为发展起点、以协调发展为特色是农业全程机械化生产要素集聚遵循的基本特征。提出促进要素集聚的发展策略:要素资源向新型农机经营主体集聚,形成产业集群;发挥政府支持和引导作用,提升要素集聚效益;促进土地的适度规模经营,为要素集聚创造条件;加强要素协同,不断创新要素集聚模式。

农业机械标书评价指标体系设计原理

在农业机械购置补贴过程中,采取招投标的形式是实现科学选型的有效措施。然而在标书评价中,影响因素及评价指标的选取往往存在较大的主观随意性。针对此问题,根据辩证法的对立统一等哲学原理,从指标体系的设计过程入手,提出从影响主体确定、案例归纳与推理、评价主客体换位思考、影响因素显性化与系统体系形成相结合的农业机械标书评价指标体系设计原理,并详细剖析了设计原理具体实现的步骤。