基于机器学习的空气源热泵干燥能耗回归预测

为了降低空气源热泵干燥过程能耗,研究了空气源热泵干燥能耗特性,采用多元线性回归模型(multivariate linear regression model, MLRM)和BP神经网络(back propagation neural network, BPNN)模型来预测干燥工艺能耗。在分析干燥能耗影响特征参数的基础上,提出将干燥工艺过程进行切分处理的方法以降低数据获取难度。选取烘房设定温度、烘房设定湿度、烘房初始温度、烘房初始湿度、环境平均温度、环境平均湿度、物料质量和初始含水率8个特征参数作为模型输入,能耗和物料结束含水率作为模型输出。使用MLRM模型、BPNN模型和其他机器学习模型进行能耗预测,MLRM模型对能耗拟合的决定系数为0.739,对物料结束含水率拟合的决定系数为0.931;BPNN模型使用Sigmoid函数作为激活函数时对能耗拟合的决定系数最高,为0.828,使用Identity函数作为激活函数时对物料结束含水率拟合的决定系数最高,为0.942,拟合效果优于其他机器学习模型,能够满足实际生产需求。以复水豌豆为干燥对象设计加载物料65 kg、持续时间4 h的完整变温变湿干燥工艺进行验证试验,结果表明:试验总能耗为15.066 kW·h,MLRM模型和BPNN模型的预测总能耗分别为14.476 kW·h、15.183 kW·h,预测精度分别为96.08%、99.23%;试验结束含水率为8.541%,MLRM模型和BPNN模型的预测结束含水率分别为9.560%、8.889%,预测精度分别为88.07%、95.93%。该研究提出了一种使用MLRM模型和BPNN模型对空气源热泵干燥能耗进行分段精准预测的有效手段,对于优化干燥工艺和降低干燥能耗具有实际意义。

旋转剪切式青花椒采摘装置设计与试验

针对基于“下桩”采摘方法的青花椒采摘设备存在喂入困难、易堵塞而造成采摘效率低的问题,该研究设计了一种旋转剪切式青花椒采摘装置。首先基于花椒枝物理、力学特性确定旋转剪切式青花椒采摘过程包括花椒枝旋转驱动、花椒枝导向喂入和剪切采摘,剪切采摘功能由往复式切割器实现。并设计双动刀往复式切割器及其传动机构,确定了剪切采摘装置的结构和运动参数。进一步地,运用ANSYS/LS-DYNA构建花椒枝剪切仿真模型,确定最优齿形参数为:刀齿切割角20°,刀齿刃角50°,刀齿厚度2.5 mm,该条件下峰值切割力为3.739 N。最后通过单因素试验确定了花椒枝喂入角度、花椒枝喂入速度、花椒枝旋转速度的取值范围分别为40°~60°、20~40 mm/s、20~40 r/min;并采用BoxBehnken设计法制定三因素二次回归正交组合试验方案,运用Design-Expert 12对试验结果进行方差分析和响应面分析,得到旋转剪切式青花椒采摘装置的最优工作参数为:花椒枝喂入角度55°,花椒枝喂入速度33.21 mm/s,花椒枝旋转速度30 r/min;通过试验验证得出在最优工作参数下,单人单枝喂入时青花椒平均采摘效率为10.95 kg/h,平均采净率为95.57%,平均伤果率为12.87%。研究结果可为青花椒采摘机的研发提供技术参考。

鱼尾型搅拌桨设计及在羧甲基纤维素钠溶液中的应用

搅拌桨是生物反应器的核心部件,直接影响反应釜内流体的搅拌混合和气液分散性能.基于双色刺尻鱼(Centropyge Bicolor)尾鳍轮廓特征和仿生学原理,设计了一种鱼尾型搅拌桨—FT桨(Fishtail Turbine),应用于羧甲基纤维素钠(CMC)溶液的搅拌混合操作.结合计算流体动力学(CFD)和粒子图像测速(PIV)技术,研究了FT桨在纯水、 CMC溶液中的搅拌混合和气液分散性能,并与传统RT桨(Rushton Turbine)进行了对比.结果表明:(1)对于单相流,与RT桨相比,FT桨能增大流场速度、湍动能作用区域;搅拌纯水、 0.25%CMC溶液、 0.5%CMC溶液时,湍动能最大值分别增加39.47%、 23.33%、 18.31%,平均增加31.03%.(2)对于气液两相流,与RT桨相比,FT桨能增大高气含率区域,促进气液分散;搅拌气液两相纯水、 0.25%CMC溶液、 0.5%CMC溶液时,总体气含率分别相对增加8.62%、 9.19%、 2.58%,平均相对增加5.94%,搅拌功耗分别降低4.58%、 4.54%、 4.98%,平均降低4.70%.与RT桨相比,FT桨搅拌CMC溶液具有更优的搅拌混合和气液分散性能,应用前景广阔.

面向智能制造专业的人才培养模式探索与实践

推进制造强国战略成为我国的国家战略,其中智能制造是加快建设制造强国的主攻方向。在推进智能制造发展的同时,对制造业人才培养提出了新的需求和挑战。遵循群体培养与多元发展相统一、工程实践与科学思维相统一的人才培养理念,从确定人才培养目标、多学科交叉融合的课程体系、工程训练实践项目教学新模式和构建智能制造信息化平台等方面探索技术融合和系统集成式创新人才培养模式,培养满足国家战略发展的智能制造复合型人才。

振动气吸式精密穴播机的排种性能

为了研究振动气吸式精密穴播机的排种性能,根据空气动力学理论,结合水稻的物料特性,分析了稻种的吸种过程及穴播机的吸种性能;根据振动理论,分析了薄层种子和厚层种子在种盘上的运动。种子抛掷条件与振动频率、种盘振幅和种层厚度有关,种层越厚,振动部件所要求的振动强度越大。对于杂交水稻种子精密穴播,当吸种高度大于1mm时,气室负压随吸种高度的增加而迅速增大,当吸嘴口直径小于1mm时,气室负压随吸嘴口直径的减小而迅速增大,较优的气室负压为10～15kPa。试验研究表明,该穴播机播种合格率达97.7%,能完全满足杂交水稻精密穴播农艺要求。

日本水稻生产机械化系统分析及对中国农业机械化发展的建议(英文)

该文对日本水稻生产机械化系统的试验进行了分析。该水稻生产机械化系统分为两个系列 :全程机械化系列 (乘式系列 )和半机械化系列 (走式系列 )。详细分析了水稻生产机械化系列的各个作业项目的田间作业量、负担面积、作业费用及成本指数等 ,这些作业项目的内容包括耕地、插秧、除草、植保和收获作业等。同时也分析了每个系列的每公顷机器使用总费用。在分析日本水稻生产机械化系统的基础上 ,提出中国农业机械化发展的合理化建议。作业成本分析表明 ,中国的农业生产机械化系统不能完全照搬日本模式 ,中国的农业生产机械化的发展道路只能有序列的逐步实现。

高黏度流体混合机混合均匀度试验(英文)

为提高行星式双螺旋混合机性能并优化其参数,该文试验研究了混合工艺参数对高粘度料浆混合均匀度的影响。给出了基于密度的分离强度的定义,用以评价高粘度料浆混合均匀度。采用正交试验设计技术,以及极差和方差分析方法,获得了混合工艺参数对料浆混合均匀度的影响及影响的显著性程度。试验及分析结果表明:料浆组分因子的平均分离强度变化值为138.275,远大于其它组分因子变化值;在显著性水平为0.10的条件下,料浆组分对混合均匀度影响显著;料浆中固相组分的颗粒尺寸越大,越不利于料浆混合均匀度的提高。为了使取样更具代表性,提出了一种三维取样模型。

穴盘精密播种机控制系统的研究

根据水稻工厂化育秧农艺的要求 ,研制了一种穴盘精密播种机控制系统 ,该系统采用光机电一体化闭环控制 ,有很高的播种精度和较强的抗干扰性能 ,它对稻种的精播有一定的推广应用前景 。

颗粒物料恢复系数简易测量方法及其应用

介绍了一种简易的基于运动学原理的颗粒物料恢复系数测量方法。通过调整碰撞板被碰撞点离底座上表面的高度测量得到两种不同高度所对应的投射距离,从而计算出颗粒物料在不同条件下的恢复系数。以杂交水稻稻种为例,测量了3种稻种在不同影响因素及水平条件下的恢复系数,效果较好。通过正交表的工程平均,并进行回归分析,得到了一定含水率稻种的恢复系数与下落高度之间的回归方程。

含氟地热水对环境污染与健康影响研究

为研究含氟地热水对环境与健康的影响，采用卫生学方法进行全面系统的研究。结果表明，地热点周围的地面水及土壤已受到不同程度的污染，地热点种植的蔬菜及地热水养殖的鱼体中其氟含量明显高于对照点。虽然地热点与对照点氟对儿童尿氟、氟斑牙等的影响没有明显区别，但所调查的１０年以上长期接触含氟地热水的浴室工作人员，其白细胞均值明显低于一般浴室工作人员。因此，开发利用地热水后，对周围环境污染及远期的健康影响应予以重视。

重庆市农业工程学科人才培养模式探讨

重庆市农业工程学科人才是重庆市现代农业发展、社会主义新农村建设和统筹城乡综合配套改革的主力军.根据钱学森的"三个层次一座桥梁"的学科体系结构模式,提出具有丘陵山地地域特色、综合交叉学科特色和人才素质需求层次特色的重庆市农业工程学科人才培养模式,该人才培养模式要求各层次各专业充分统筹工程技术、技术科学和基础科学课程设置,以满足重庆市农业工程学科不同层次人才需求.

包衣稻种弹性特性试验研究

选择川渝两地推广使用的 3个杂交水稻品种 ,采用正交试验设计方法 ,分析了影响包衣稻种恢复系数的主要因素及因素影响的显著性程度。测试装置利用运动学方程原理重复采集数据 。

包衣稻种一些物理特性的研究

采用正交试验设计方法,对包衣稻种的容积密度、粒子密度和漂浮系数进行了研究,分析了影响这些物理特性 的主要因素及因素影响的显著性程度,得到了具体的包衣稻种的容积密度、粒子密度和漂浮系数的参数值。

立式捏合机混合釜内流场遍历性研究

流场遍历是流场混合的必要条件。根据立式捏合机混合釜内螺旋桨刃尖的运动特征,定义了穿越、遍历率和遍历时间等基本概念;提出了用遍历率和遍历时间来评价流场遍历性能;分析了螺旋桨的自转公转转速比对流场遍历率和遍历时间的影响。研究结果表明:螺旋桨的自转公转转速比对流场遍历性能具有极大影响,并可以通过比较不同转速比所对应的遍历率大小得到较优的螺旋桨的自转公转转速比;采用双螺旋桨能明显提高系统遍历率,降低遍历时间。

浴池水浊度与细菌总数相关性研究

[目的 ]探讨与微生物密切相关的指标 ,以作为浴池现场监测、水质评价的依据。 [方法 ]按《生活饮用水标准检验法》。 [结果 ]浊度与细菌总数密切相关。当浊度增加不超过 4.5度时 ,细菌总数均 <10 0 0个 / m L,超过 4.5度时 ,细菌总数大大超过 10 0 0个 / m L。 [结论 ]在对浴池水质进行现场卫生监督监测时 ,可在多因素的影响项目中 ,单项监测浊度就可直接用于评价池水的卫生状况 ,大大地简便了检测工作 ,对指导浴池现场卫生监督监测及卫生学评价都具有实际意义。

1944—2004年黑河出山径流变化及其对区域水资源安全的可能影响

以黑河出山径流控制站莺落峡水文站1944—2004年径流序列为基础数据,分析出山径流的年际变化、年内分配特征和稳定性特征,进而分析了径流多年变化对区域水资源安全产生的可能影响。结果表明:(1)莺落峡站多年径流量呈增加的趋势,但是趋势不显著;人类活动对莺落峡站径流量变化影响较小,丰枯转化较为平衡;(2)莺落峡站径流量年内分配极为不均,主要集中在汛期,即5—10月份;(3)莺落峡站各月径流量变差系数都较小,其中1月、3月和12月的变差系数均小于全年的变差系数,径流量稳定性较好,其它各月的变差系数均大于全年的变差系数,径流量稳定性稍差;莺落峡站秋、冬季径流量持续性较好;(4)莺落峡站多年径流量的增加,尤其是5—6月份径流量的增加,既增加了区域可用水量,也缓解了春末夏初的"卡脖子"旱;(5)莺落峡站径流量年际变化的丰枯波幅不大,年际水量变化相对比较稳定,多年径流年内分配愈加均匀,径流年丰枯率越来越小,有利于黑河水资源的开发利用;(6)莺落峡站多年径流量的增加,尤其是8—10月份径流量的增加,有利于黑河中游地区全年调水计划的实施。

地热水水质及其对环境与农作物及健康影响的研究

[目的]研究地热水对环境、农作物和健康影响,为今后开发利用提供科学依据。[方法]按国家标准进行检验地热水水质,并实行实验室质量控制。[结果]对地热水16次检测结果,有害成分为氟化物(中位数12.5 mg/L),附近溪水、稻田和菜地土壤的氟化物含量(mg/kg)分别为6.6、12.2和15.3;小学生唾液溶菌酶含量,调查组与对照组均值分别为51.3μg/L和43.2μg/L;温泉从业人员调查,调查组白细胞计数(5 290)低于对照组(6 710,P<0.01)。[结论]地热水4项污染物指标符合生活饮用水卫生标准,但氟化物大大超标,附近溪水、稻田和菜地土壤受到污染;接触地热水的小学生唾液溶菌酶含量增加;温泉浴室从业人员白细胞较低。

扭摆式电磁振动排种器设计及其试验研究

穴盘精密播种是杂交水稻工厂化育秧的关键环节之一,单粒精播杂交水稻在育秧工厂中能够培育出健壮的秧苗。为此,通过分析电磁振动排种器排种原理和排种性能的影响因素,设计了一扭摆式电磁振动排种器,并对其进行了试验研究。试验结果表明:扭摆式电磁振动排种器能够很好地解决电磁振动排种器排种均匀性和排种速率之间的矛盾,在不降低排种均匀性的条件下提高排种器的排种速率。扭摆式电磁振动排种器的排种过程易于控制,便于实现排种的闭环控制。

薄层热风干燥过程含水率在线测量装置研制与试验

针对薄层热风干燥过程自动称量精度受温度波动、气流扰动及机械振动等因素影响的问题,该研究研制了薄层热风干燥装置及其控制系统,以实现干燥过程物料质量及含水率的自动获取、及时查看和数据存储。系统改进了传统称量结构,采用悬吊称量的方式,将称量传感器置于干燥装置外,与干燥环境相隔离以提高称量传感器使用寿命;采用变频器输出频率表征风速的方式,有效避免了热式风速传感器在变温环境中的测量误差;通过称量传感器温度-质量的归一化偏差校正方法及“停风-稳定-称量-恢复”准静态的自动称量流程,开展了温度波动、气流扰动误差特性及装置验证试验,保证了干燥过程中物料含水率的准确获取。试验表明:恒载标定时,采用温度-质量归一化偏差校正方法校正后的质量与恒载质量最大偏差值为0.368 g,与实测质量相比,平均绝对百分比误差降低了84.4%,测量不确定度降低了72.2%;采用停风检测方案后,实测质量与恒载质量的最大偏差值由37.1 g降至0.31 g;物料加载时,在干燥温度35、45及55℃条件下,以手动称量方式下获取的质量及含水率为标准值,自动称量方式下的质量绝对误差分别为0.337、0.415和0.472 g,含水率解析最大偏差分别为0.141%、0.304%和0.252%,均方根误差小于0.0065 g。系统称量量程为0~2000 g,干燥参数控制范围为进风风速0~5 m/s,干燥温度30~80℃,相对湿度10%~80%,含水率解析偏差不超过0.5%。该装置满足干燥过程中物料质量及含水率在线检测需要,能为农业物料干燥进程判断及产品质量保证提供自动化监控平台。

扭摆式电磁振动排种器机理研究

扭摆式电磁振动排种器相对于直推式电磁振动式排种器而言,具有排种精度高、排种过程易于控制等优点。稻种在排种盘的输送轨道上由于受重力、惯性力以及摩擦力的共同作用沿螺旋输送轨道上升,并在运动过程中不断地调整自身方位,使稻种成单行输送,以保证排种的均匀性。为此,通过对稻种在螺旋输送轨道上的力学和运动分析,得到了排种器的结构和运动参数以及单位时间排种量方程,分析了各因素对排种器排种性能的影响。