日光温室薄膜全自动清洗机研制与试验

针对日光温室薄膜人工清洗劳动强度大、自动化清洗设备缺乏的现状,该研究设计了一种日光温室薄膜全自动清洗机。为减小整机质量并降低成本,采用双蜗轮蜗杆电机分别驱动清洗主机的毛刷与爬升轴;设计地面移位换行装置,用以承载清洗主机沿温室长度方向移动;为实现自动换行清洗,设计棚顶移位换行装置,调整棚顶吊绳安装高度,避免吊绳在换行作业时与棚面产生干涉而影响换行质量或损伤薄膜。基于多传感器融合与数据校验技术,保证清洗主机、棚顶与地面移位装置间的协作实时性、一致性及可靠性。为验证设计方案的合理性与可行性,以参照日光温室跨度、脊高、肩高参数10:1制作模型温室,按外形尺寸5:1加工清洗样机,并进行对齐、倾斜偏移及清洗效果验证试验。结果表明,清洗主机升降时的水平偏移量在±3°以内,左右偏移量在±7 mm以内(换行操作时各偏移量无累积);地面与棚顶移位换行装置的单次换行误差与多次换行累计误差均在1 mm左右;毛刷材料选型与关键参数设计合理,可对薄膜表面灰尘进行有效清洗,洗净率为95.4%,清洗效果明显。该清洗机在丰富国内日光温室清洗装备类型的同时,有效解决了团队前期研发清洗机质量大、易伤膜、自动化水平低等问题,为温室大棚薄膜相关清洗设备的设计研发提供了参考。

连栋温室分段变距喷雾机器人设计与试验

针对国内连栋温室缺乏植保喷雾机、机械走直定位与换轨转向精度低等问题,设计了一种连栋温室分段变距喷雾机器人,在实现无人化喷药的同时提高作业精度。为满足连栋温室机械作业路轨结合、精准切换的要求,提出一种通用型移动底盘,并确定其关键设计参数;为减少底盘上下轨时的偏移量,设计轨上矫正装置,通过分析计算及试验验证,确定其安装余量为4 mm;针对底盘对轨误差大的问题,提出一种二维码融合陀螺仪及光电传感器双向垂直寻迹的路面关键点定位与转向控制方法。设计分段变距喷雾装置,提出一种丝杆滑台驱动的喷杆变距方案,分析校验其驱动参数以满足工作要求;基于滚针轴承设计喷杆辅助防抖装置,减小因喷杆剧烈抖动带来的滑台与喷杆损伤。开发底盘运动及分段变距喷雾控制系统,实现喷雾机器人在连栋温室内的全程自动化作业。最后,对样机进行底盘性能与喷雾效果试验。底盘作业时直线行走与对轨误差平均值分别为4.8、5.8 mm,满足控制精度要求;避障距离为34 cm,满足安全性要求;防抖装置的安装使喷杆行进方向的抖动量从-1°~1.3°降低到±0.4°内,喷头方向的抖动量从±0.5°降低到±0.3°内,防抖效果显著;分段变距喷雾作业后,盛果期番茄叶片正面雾滴沉积量为1.76μL/cm^(2),反面沉积量为0.2μL/cm^(2),雾滴体积中径在100~180μm之间,满足作业要求。

工程优化设计方法课程案例库建设探索与实践

为了提高机械工程专业学位研究生的培养质量,培养创新应用型的高素质人才,开展了工程优化设计方法课程教学改革。阐述了案例库建设的意义,主要从案例库建设内容、实施办法和实施效果等方面对该案例库教学进行了分析,将大量枯燥乏味的理论性知识变成内容丰富的工程实践案例。近3年的案例库教学实践表明,该方法不仅改善了课堂教学效果、促进校企深度合作,而且提高了教师的教学能力。

基于视觉辅助的大蒜幼苗破膜机的研制与试验

针对人工破膜效率低、劳动强度大的问题,文章研制了一种基于视觉辅助的大蒜幼苗破膜机。通过不同链条与作业速度下的田间试验,结果表明:采用8 mm不锈钢短环链条和2.5 m/s的前进速度,蒜芽破膜率、损伤率是最优的。与人工破膜相比,机器破膜率提高10.5%,蒜芽损伤率基本相同;机器破膜最大作业效率为5.4 hm2/h,约为人工的2.5倍。该机工作效率高、破膜效果好,可为大蒜破膜技术及装备的研发提供参考。

文洛型温室棚顶清洗机的研制与试验

针对国内文洛型温室棚顶清洗机械缺乏,人工清洗费时费力的问题,该研究设计了一种棚顶电动清洗机与配套换行作业平台,以实现对文洛型温室的自动清洗。为保证清洗机四轮行走的一致性,设计一种单电机两级减速同步驱动装置;针对电缆与水管收放过程中易发生堆积的问题,设计均匀卷线装置,对收放线过程进行分析,明确卷线半径与线速度的对应关系,优化卷线控制流程,满足了线缆、水管收放与清洗机往返同步的要求;为保证清洗辊刷对棚顶进行均匀可靠清洗,对刷毛与棚顶的接触过程进行了优化分析。样机性能测试表明,清洗最高行进速度为0.265 m/s,停机余量为28.4 mm;辅助换行平均时间为22.84 s,平台与屋顶对轨平均误差为1.6 mm。以薄膜透光率为指标,对清洗机的清洗效果进行试验,结果表明,在行进速度为0.25 m/s、辊刷转速120 r/min、水泵流量34 L/min的情况下,透光率为68%的薄膜经过清洗可提高到86%,清洗效果明显。该清洗机可以满足文洛型温室棚顶的清洗作业要求,对改善室内温光环境,提高果实产量与品质具有重要意义。

以雷锋精神为引领的农业工程类大学生创新创业实践体系构建

通过分析我国当前农业工程类大学生在实践教育与理想信念、个人价值观等方面存在的问题,探讨了建立以雷锋精神为引领的农业工程类大学生创新创业实践体系的紧迫性与必要性。以山东农业大学“学雷锋家电维修队”为例,构建了普惠制大学生创新创业实践体系,通过雷锋精神红色基因传承、平台与制度建设、指导教师管理及社会实践等措施,农业工程类大学生的思想素质、创新创业实践能力得到大幅提升,取得较好实施效果。

基于云平台的设施水肥一体化控制系统设计与实现

传统设施园艺生产过程中水资源的管理方式粗放,灌溉施肥方式落后、水肥资源浪费严重,不合理的施肥方式会造成土壤中残留肥料,对环境造成污染。为提高设施作物的水肥利用效率和作物产量,本研究围绕设施精准灌溉施肥技术研究基于云平台的设施水肥一体化控制系统。采用模块化的思想,设计了以STM32为控制终端的智能水肥一体化控制系统,实时采集水肥参数,利用灌溉施肥控制算法,实行闭环反馈控制,保证水肥溶液配制的精确性;采用触摸屏组态技术,设计了人机交互系统,拥有手动、定时定量、配肥等多种操作模式;利用物联网技术,设计了水肥一体化远程监控EMCP云平台,实现了云平台间的实时通信,满足了设施作业的网络化管理和智能化控制要求。

电子工艺实习教学改革探索

对电子工艺实习教学内容、教学手段、教学形式等方面进行了改革尝试,取得了一定的成效。

基于proteus和keil的单片机实践教学改革

针对国内大多数农业院校中单片机实践教学存在的与现实联系脱节、教学内容老化、学生自主学习和实践能力缺乏等普遍现象,探索出一种先运用理论知识对虚拟项目进行设计与仿真,再将其运用到实践中的教育模式。经过实验表明,该教育模式将理论教学与实践教学有机地结合起来,有效地建立了课堂与社会生产生活的联系,缩短了开发周期,提高了学习效率,既培养了学生综合分析问题的能力,又提高了学生解决实际问题的能力。

本科实践教学管理模式的探索

本文根据现行本科实践教学管理模式中存在的弊端,以"单片机原理与应用"课程为例介绍了我校在实践教学管理各个环节中提供了科学化、现代化的管理手段,大大提高了实验室的利用率、学生的学习积极性和热情,并且把管理人员从繁重的实验室管理工作中解救出来。经实践结果表明,新的实践教学管理模式受到师生和领导的一致好评,学生的创新能力和动手能力得到极大的提高。

改革“检测与转换技术”实验模式 提高实践能力

由于"检测与转换技术"实验课程采用实验台进行实践教学会产生设备老化、教学手段单一、设备更新慢等问题,提出了利用Multisim和Labview软件进行仿真实验的教学方法。由Multisim软件仿真出具体的实验电路,Labview软件仿真出实验平台,然后将两种软件进行联合仿真得出实验结果。通过对两届学生进行的教学改革实验,教学效果反映十分满意。最后,对本次实践教学改革进行了可行性分析,一致认为改革很成功,既解决了经费短缺的问题又达到了提高教学质量的目的。

基于创新创业能力培养的高等农业院校电气工程类专业人才培养模式的改革与探索

针对我国高校创新创业教育还未形成一个符合我国国情、系统化、制度化、有良好推广性的教育体系,我院根据学生专业特点改革创新人才培养模式,探索出"一轴四轮一引擎"的创新创业体系,在激发学生的创新创业热情、提高学生创新创业能力方面取得了显著效果。

客运索道车厢信息检测系统的设计

为解决目前客运索道的检测系统中只能对钢丝绳进行检测,不能准确提供车厢及车内乘客的相关信息的问题,研究了一种索道车厢信息检测系统。该系统以单片机为中心,各部分以无线网络进行通信,利用编码轮测量车厢运行速度和方向,并能准确定位车厢与索道运营中心的距离;光电开关配合行程开关的使用能检测车厢内游客的信息,为发生事故时人员的救援提供了宝贵的资料;上位机部分采用组态王编写,画面形象逼真,可以实时动态显示车厢运行情况。运行结果表明,该系统运行稳定,使用方便,提高了工作效率。

一种新型土壤水分传感器的研究

为了满足精确灌溉的需要,一种能快速、准确测量土壤水分的传感器变得越来越重要。介绍了一种根据土壤介电常数和驻波原理研制的土壤水分传感器,并通过从探针结构和土壤种类两个方面对该传感器的工作特性进行试验研究,结果表明该传感器工作稳定、可靠,测量精度高,线性度好,适合大多数土壤类型的测量。

番茄维生素C含量近红外预测光谱的小波去噪

为剔除预测番茄维生素C含量的近红外光谱数据中的噪声信息,利用Matlab 7.0小波工具箱对光谱数据进行去噪处理。为得到最佳去噪效果,在dbN小波基中分别考察db2至db9小波去噪时模型的评价参数,得到db6小波为最佳小波;考察db6小波在分解层数从3到7变化时模型的评价参数,得到最佳分解层数5。以信噪比和均方根误差对不同阈值方式下的去噪效果进行评价,得到硬阈值的启发式去噪方法去噪效果最佳。将重构后的光谱用偏最小二乘法建立预测模型,得到预测相关系数为0.907,校正集的标准偏差和预测集样本的标准偏差分别为0.819、0.905,模型预测准确率为88.3%。去噪后的模型参数均好于原始信号所建模型参数,表明小波技术用于番茄维生素C预测的光谱去噪是可行的。

全面实施电子技术实验改革 提高学生创新能力

电子技术基础课程是工科电子信息、电气工程类专业的一门重要技术基础课,其工程性和实践性都很强,电子技术实验教学是电子技术课程体系中不可缺少的一门重要教学环节。通过对实验教学体系、实验教学内容、实验教学方法、实验考核指标、实验室管理模式、创新环境建设和创建良好人际关系等方面的全面改革研究与实施,提高了学生的学习主动性、积极性,培养了学生的综合能力及创新意识、创新能力,进而提高了实验教学质量。

基于YOLO v4+HSV的成熟期番茄识别方法

为解决成熟番茄采摘识别中由于藤蔓、叶片、果实遮挡或光照影响而引起的误识别问题,该研究提出了一种基于YOLO v4与HSV(Hue,Saturation,Value)相结合的识别方法,以实现自然环境下成熟期番茄的准确识别。在YOLO v4网络的检测框内通过HSV方法对番茄的红色区域进行分割,并将分割面积在检测框中达到一定占比的番茄作为目标输出。通过对比不同占比下该算法对测试集的识别效果,将16%作为成熟期番茄识别算法的占比,该占比下YOLO v4+HSV算法的正确率为94.77%,在工作站中检测单幅图片的速度为25.86 ms。为验证算法的性能,对改进前后算法进行了比较,改进后的正确率比改进前提高了4.30个百分点,说明通过HSV处理能够提高原网络识别成熟期番茄的准确性。此外,为测试算法的实用性,统计了在不同类型设备上该算法从调用深度相机到检测到第一个目标番茄所用的时间,经计算,其在工作站上所用的平均时间为0.51 s,在微型工控机上为1.48 s,均可满足实际采摘需要。该研究可为果蔬采摘的准确高效识别提供借鉴。

甘蓝切根作业力学分析与参数优化

为获得甘蓝切根作业的最优切割要素组合,降低切根过程中的切根反作用力,该研究设计了一种可调式切根装置。首先基于显式非线性动力学分析理论建立切根作业数值模型,对双圆盘切刀切割甘蓝根茎的过程进行数值模拟,揭示切根作业力学机理,确定分力Fy可近似为切根力,切根反作用力Fy′为试验数据采集对象。并通过单因素试验研究,得到单个因素对切根反作用力的影响规律。进一步利用二阶正交旋转组合多因素试验,研究切刀转速、切割位置、行走速度、切刀重叠量和俯仰角度对最大切根反作用力的影响,并采用响应曲面法进行参数优化,建立最大切根反作用力与各因素之间的数学关系模型。结果表明,最优的切割要素组合为切刀转速200 r/min、切割位置17 mm、行走速度0.26 m/s、切刀重叠量22 mm、俯仰角度11°;此时最大切根反作用力为-22.5 N。在优化参数组合下进行验证试验,得到的最大切根反作用力为-21.8 N,切根合格率为96%。该研究可为甘蓝联合收获机切根装置的设计与改进提供理论依据和参考。

基于定向摄像头的大拱棚运输车视觉导航研究

针对大拱棚中运输车导航问题,提出了一种适用性更高的导航方法。为了规避叶间空隙对Hough直线变换精度造成的影响,使用道路尽头横向中心点作为导航信息标定点,搭建摄像头云台使得摄像头视轴始终与道路平行。使用色度法对作物与道路进行分割处理,通过面积筛选所得的轮廓点集,能够准确计算出道路尽头的横向中心点像素坐标,从而得到运输车的位姿信息。通过运动学建模对运输车进行了轨迹仿真,得到了运输车不同速度下对识别误差的动态响应。基于Raspberry Pi平台搭建了导航信息提取装置,在不同道路长度的拱棚中对比了本文方法与Hough变换法的识别精度,并使用不同类型摄像头进行了静态导航信息提取实验,同时在不同速度进行了运输车的直线行驶实验。静态实验表明,相比于传统Hough变换,该导航方法能够显著提高识别精度,使用长焦摄像头比普通摄像头识别精度平均提高了25. 7%,导航线平均识别偏差为2. 4 cm,检测速率为240 ms/f,具有较高的精度和实时性。行驶实验表明,该导航方法在不同速度下均能保证较小的稳态误差,能够满足生产要求。

基于ARM和TCP/IP Lean的智能家居控制器的研究

为了进一步提高人们的生活质量,设计了一种成本低廉、面向家庭的远程智能家居控制器,主要用于控制电灯、电冰箱、空调等家用电器的运行状态。采用ARM处理器S3C44B0作为核心处理单元,硬件平台由S3C44B0和以太网控制器CS8900等器件组成,软件主要以精简TCP/IP协议栈为核心,两者共同组建了嵌入式智能家居Web服务器。在网络畅通的情况下,用户通过点击嵌入在硬件平台的Web页面上的按钮来控制相应的家用电器。