水中构筑物表面生物膜形成物理化学过程

水中构筑物表面生物膜的形成会加速构筑物的腐蚀,严重影响其使用效率和寿命;成熟后的生物膜老化脱落或受水力剪切作用进入主体水中,会造成水体二次污染,对动植物生长和人类生活造成重大影响。生物膜的形成是由单个细菌黏附到表面开始的,经过可逆黏附到不可逆黏附的过渡后,细菌分泌的胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPSs)会加速表面微菌落的形成,再通过细菌间的群体感应(quorum sensing,QS)使细菌启动表型和基因型变化,最终促使成熟生物膜的形成。本文综述了生物膜形成的不同阶段所涉及的物理化学过程(薄膜形成阶段、细菌黏附阶段、胞外聚合物膜阶段、群体感应调节生物膜阶段和生物膜成熟与表征),分析总结了本领域各方向的最新研究进展,归纳并阐明了水中构筑物表面生物膜形成的机理和影响因素,为生物膜防控、清除和利用等相关研究领域提供了理论依据。

分散型催化剂催化重油胶质的水热裂解反应

从辽河重油中分离出胶质,对比了胶质在无催化剂、水溶性催化剂(NiSO_4和FeSO_4)和油溶性催化剂(环烷酸镍和环烷酸铁)作用下的水热裂解反应结果;采用元素分析、蒸气压渗透法和核磁共振等方法对水热裂解反应前后胶质的性质进行了表征。实验结果表明,胶质转化率的大小顺序为:环烷酸铁>环烷酸镍>FeSO_4>NiSO_4>无催化剂,油溶性催化剂的性能好于水溶性催化剂;加入催化剂促进了裂解气中H_2和CO的生成,使H_2S生成量减少;随反应温度的升高,胶质转化率增大,反应60 h后胶质的转化基本完成。表征结果显示,水热裂解反应后,胶质的相对分子质量增大,胶质发生了缩聚。

双路自动调节变量喷药监控系统的设计

设计了一种双路自动调节变量喷药监控系统,进行了仿真试验。首先,设计了系统的硬件和软件。系统由上位机和下位机组成,上位机通过LabVIEW编程软件实现数据的分析与存储,下位机以单片机为核心进行数据采集与处理。系统根据喷药区域病虫草害程度的不同,将喷药执行管路分为两条支路分别控制,结合采集的速度信息实现自动调节变量喷药,使喷药控制方法更加精确、农药有效使用率更高。在下位机通过PROTEUS进行的电路仿真试验中,流量阀控制信号模拟试验可实现电压表实时显示0~5V的控制信号,并可根据脉冲的频率变化而实时更新;压力模拟量的采集与转换试验转换数据的平均误差为1%。在对上位机软件进行的仿真试验中,LabVIEW前面板可将采集到的数据实时生成变化曲线,并通过VI存储程序存储为表格形式。仿真试验表明:硬件和软件系统设计较为合理,可达到目标要求。

双路自动调节变量喷药控制系统试验分析

对设计的双路自动调节变量喷药控制系统进行了试验验证,提出了具体的试验原理和试验方法,通过多次试验及详细地记录数据,得出试验结果并进行了分析。试验主要分为:①流量分路控制试验,将喷药主管路分成A路、B路分别控制,通过设定不同的目标喷药量进行试验,验证系统的控制效果;②速度影响流量试验,保持目标喷药量不变,使用脉冲发生器设定不同的速度进行试验,验证速度变化对系统流量的影响规律;③压力稳定性控制试验,设定不同的目标压力值进行控制试验,验证系统对压力稳定性的控制效果。针对3个试验分别组建了相应的试验平台,经过多次试验得出结论:流量控制系统对流量的控制精度平均值为97%,压力稳定系统对压力的控制精度平均值为97.88%,脉冲发生器模拟速度产生的偏差平均值为0.05;系统运行正常,实现了根据目标喷药量的变化对两支路流量的分别控制,且控制精度较传统的喷施方法有所提升;细化了施药系统的喷施范围,可实现更加精准的变量施药。

基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统设计

针对高地隙喷雾机在玉米中后期喷药植保作业对行难的问题,设计了一种基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统,并进行了可行性分析和仿真试验。系统整体由前置的CCD摄像头、车载计算机、STM32微控制器、蓄电池组、步进电机及控制器,以及传感器模块组成,通过Labview编程软件实现程序的开发及数据的储存工作,车载计算器进行图像数据的处理,并由单片机执行控制。试验结果表明:系统鲁棒性强,能够成功提取导航线并达到自动导航目的,综合成功率为89.3%,满足实际工作要求,为实现玉米高地隙喷雾机自动导航作业提供了一种可行方案。