多站融合的微能源系统站 网协同布局

为了促进资源的共享,提高能源利用率,建立了双层站网优化布局模型,对多站融合的微能源系统的融合站数量、位置、设备容量配置,以及管线分布进行了协同规划。上层模型采用最小生成树和谱聚类求解,解决了融合站数量、位置和管线分布问题;下层模型采用提出的改进的粒子群优化算法,解决了设备容量配置问题。通过对规划区域进行算例仿真,得出了系统站网协同布局的优化结果,验证了所提模型和算法的可行性与合理性。

肥料形状特征精密测量仪及测定方法

针对人工测量精度低、工作量大以及高精度测量仪器成本高、操作复杂等问题,提出一种精密测量肥料形状特征的仪器及方法,通过图像采集、灰度和伽玛校正以及边缘检测计算肥料形状特征。测量仪以间歇采集模式工作,可同时获取肥料的顶部和侧面图像;然后对顶部和侧面灰度图像进行伽玛校正,以提高图像对比度;最后基于方向梯度的边缘检测算法准确提取肥料的顶部和侧面轮廓图像,并根据轮廓图像计算形状特征。利用三维扫描法和本文提出的方法测量了复合肥、有机肥和生物肥的形状特征,通过Grubbs检验、F检验和t检验评估2种方法之间的显著性差异。结果表明,2种测定方法的肥料形状特征无显著差异,提出的测量仪器和方法可以快速、准确测量肥料的形状特征,为肥料生产和质量检验奠定坚实的基础。

东北黑土地玉米免少耕播种技术与机具研究进展

以秸秆覆盖还田和玉米免少耕播种为主要技术特征的保护性耕作技术是东北黑土地保护与利用的主要技术手段。本文综述了东北黑土区目前主要的玉米免少耕播种技术模式与配套机具,重点对比分析了秸秆覆盖还田条件下种床整备机具工作原理及其技术特点。在阐述现有玉米免少耕播种技术模式及配套装备存在主要问题的基础上,建议重点围绕种床整备、高速精量排种、智能电驱排种、播深智能控制、垄作免少耕播种、农机农艺融合等方面展开深入研究,以期为东北黑土地玉米免少耕播种技术与机具研究提供装备技术支撑。

主动旋转集行式清秸装置设计与试验

针对东北地区在秸秆全量粉碎还田条件下玉米免耕播种作业时,被动分茬式清秸装置清秸率低,主动条旋式清秸装置草土混埋造成出苗率低的问题,该研究设计了一种主动旋转集行式清秸装置,首先通过理论分析与参数计算确定了清秸弹齿关键部件结构和工作参数。进一步运用土槽试验的方法,选取机组前进速度、清秸弹齿转速和清秸弹齿渗透量为试验因素,以种带清秸率为试验指标,进行二次旋转正交组合试验,建立了试验指标与影响因素回归模型,确定清秸装置最优作业参数组合为机具前进速度1.4 m/s,清秸弹齿转速400 r/min,弹齿渗透量19 mm。并通过田间试验对该装置作业性能进行验证。试验结果表明,最优参数组合下,20 cm宽度种带清秸率为98.3%,平均作业功率为605 W,满足东北地区玉米免耕播种作业农艺和技术要求。该研究可为免耕作业机具清秸装置设计提供参考。

玉米免耕播种机侧置切刀与拨茬齿盘组合清茬装置研究

针对我国东北地区在秸秆全量还田条件下进行玉米免耕播种作业时,种带清茬率低、播种后秸秆在风力作用下被吹回清理后的播种带,从而造成秸秆回垄的问题,设计一种侧置切刀与拨茬齿盘组合式清茬装置。通过对清茬装置的切茬性能进行分析,确定了切茬圆盘类型、尺寸及安装参数;对拨茬过程中种带秸秆及表土在拨茬齿盘作用下的运动轨迹进行分析,得出影响清茬率及秸秆回垄的拨茬齿盘主要参数为:回转半径、曲率半径、拨齿长度。以种带清茬率与秸秆压土量为试验指标,采用离散元软件EDEM进行二次旋转正交组合仿真试验,确定了拨茬齿盘的最优参数组合为:回转半径163 mm、曲率半径350 mm、拨齿长度52 mm。采用最佳参数组合进行田间验证试验,结果表明,在20 cm清茬宽度下,种带清茬率与秸秆压土量分别为91.4%和5 833 cm^(3)/m^(2),与仿真结果基本一致,作业后行间秸秆被种带表土覆盖,且未出现秸秆回垄现象,满足免耕播种作业农艺和技术要求。

不同碳约束机制下微能源系统多目标优化决策

基于碳约束机制,以满足多元用能需求为目标,综合考虑碳减排及经济成本,构建了多种碳约束机制下的微能源系统模型。采用改进的粒子群算法对不同约束情景下的系统进行成本优化。通过对规划区域进行算例仿真,得出了不同约束机制下系统优化结果。

植物工厂立体栽培系统多功能作业平台优化与试验

植物工厂中多采用立体栽培架进行育苗与栽培,立体栽培架上的栽培床搬运是其中重要一环。目前,栽培床多为人工搬运,存在劳动强度大、自动化水平低等问题。针对此问题,该研究研制了一种多功能作业平台,可实现自主循迹、定位和栽培床的自动搬运和输送。根据栽培床质量和立体栽培架高度要求,设计了升降机构,并确定了关键参数;研究了栽培床自动对接和自动输送机构,实现了栽培床的自动装卸;确定了基于RFID(Radio Frequency Identification)传感器的定位系统方案。采用STM32单片机作为自动控制系统的主控制器,自动控制系统主要包括导航系统、定位系统、通信系统、行走系统、升降系统、自动对接系统和自动输送系统等部分,并基于Android平台设计了人机交互界面,通过设置相应指令实时监控多功能作业平台的运动状态和作业参数。为评价多功能作业平台作业效果,以升降机构高度范围、前后定位偏差、高度定位偏差和平台与立体栽培架对接成功率为试验指标,进行了性能试验。试验结果表明,多功能作业平台升降高度范围为833~2 460 mm,前后定位偏差小于9 mm,高度定位偏差小于5 mm,对接成功率不小于96%,满足作业要求。该研究为进一步提高植物工厂立体栽培自动化水平提供了参考。