油菜播种机除尘式播量监测系统设计与试验

[目的/意义]针对气送式油菜直播机作业过程中粉尘影响种子流检测性能、监测系统难以适应不同幅宽播种行数等问题,设计了一种油菜播种机除尘式播量监测系统。[方法]该监测系统由除尘式油菜种子流检测装置与播量监测终端构成,可通过改变检测装置数量适配不同幅宽播种机。根据粉尘影响种子流检测结构机制,设计了防尘除尘机构。该机构通过透明防尘板将光电感应器件与导种管隔开,粉尘只附着在透明防尘板靠近导种管一侧,同时利用步进电机-丝杆机构使透明防尘板与除尘布产生相互摩擦实现对透明防尘板除尘。通过分析与试验确定透明防尘板尺寸、除尘启动阈值等关键参数。[结果和讨论]检测装置对比台架试验表明,在平均排种频率12.4~36.3 Hz、平均粉尘流量252~386 mg/s下,无防尘除尘检测装置在两个除尘周期后检测准确率不高于80.2%;有防尘除尘检测装置在单个除尘周期内平均检测准确率不低于93.6%,检测装置不会将粉尘误计。播量监测台架试验表明,在平均排种频率不高于37.6 Hz时,播量监测准确率不低于92.2%。田间播种试验表明,在2.8~4.6 km/h的油菜直播机正常作业速度下,田间排种频率为14.8~31.1 Hz时,播量监测准确率不低于93.1%。[结论]该油菜播量监测系统为气送式油菜直播机作业中粉尘影响下种子流精准检测提供了有效支持,提高了对不同宽幅播种行数的适应性。

一种新型多路可调排种器的设计

针对国内现有的机械式排种器多为单体式、漏播率较高且适应性不足的问题,设计了一种新型的水平圆盘式排种器。该装置主要由固定轴、上主下三盘组合结构、档板、种仓和步进电机等组成,通过特定的上盘、主盘、下盘三盘组合结构,结合对射式红外模块可以实现豆类的多路精量落种及补种。同时,该排种器具有较强的可拓展性,通过对盘内通孔的大小、形状和间距进行设计,可进行路数、单穴种子数和种子类型的拓展。此外,通过主盘与设有多种尺寸通孔的上盘间的转动配合,实现了不同类作物的快速切换点播。由于成本较低,适用于中小型农业的豆类播种作业,尤其适用于多作物轮作的农田。试验结果表明:在排种盘转速5~15 r/min的条件下,对应豌豆和绿豆的漏播率可分别控制在2.12%~5.71%和3.02%~4.52%范围内,可满足豆类播种的农艺需求。另外,在落种试验中,豌豆的三路漏播率差异较大而绿豆的差异较小,因此推测通过改变三路孔径向间隔与种径之间的大小关系可以降低漏播率。

稻麦兼用排种器检测与吹种装置性能模拟与试验

针对稻麦兼用排种器充种环节无法实现精确囊种的问题,设计了一种基于精确计数的吹种装置。根据平抛运动轨迹和文丘里原理分别设计稻麦检测装置和吹种装置,通过理论分析确定影响稻麦充种性能的关键因素,基于CFD(computational fluid dynamics)气固耦合方法仿真分析喷嘴结构形式、工作转速、气流入口压力对种子运动状态特性的影响,仿真试验验证检测与吹种装置的可行性,并开展台架试验确定粒间延时时间。结果表明,Type 3方形喷嘴管在喷嘴口处的速度分布较广且X方向速度分布更均匀,确定喷嘴管截面长度为18 mm,宽度为7 mm,高度为3 mm。气流入口压力和工作转速对种子运动特性有显著影响,合力和合速度均随气流入口压力和工作转速的增加而增加,确定水稻和小麦排种时较优的气流入口压力为300 Pa、工作转速为20 r·min^(-1),在此作业条件下,种子间隔的仿真时间远小于理论时间,验证了检测与吹种装置的可行性。台架试验结果表明,在粒间延时时间为12 ms、入口压力为300 Pa、工作转速为20 r·min^(-1)时,水稻和小麦排种的合格率分别为90.7%和93.2%,满足稻麦兼用播种要求。研究结果可为机械式稻麦精量排种器结构优化设计提供参考。

光纤计数式油菜精量排种器种子流检测系统研究

针对油菜精量播种作业速度提高导致种子流检测精度下降的问题,设计了一种光纤计数式油菜精量排种器种子流检测系统,由光纤计数式传感器、核心控制模块、降压模块、无线通信模块和网页终端组成。阐述了光纤计数传感器的种子流检测原理,运用质点运动学理论构建了种子与导种管接触运动力学模型,明确了该传感器的响应时间。系统工作时,通过光纤传感器检测下落的种子流对光纤进行遮挡产生的电压信号,通过不同模块对信号进行降压、收集、传输并结合终端进行实时显示与储存。选用华油杂62油菜种子为试验材料,以六度空间振动台为试验平台搭载油菜精量排种器,以振动频率、种盘转速和工作负压为试验因素,各行排种量及各行排量一致性变异系数的相对偏差为评价指标,开展了传感器精度试验、检测系统性能试验及田间试验。试验结果表明:单、双粒检测试验结果相对偏差最大为3.67%;各行排种量的实际值与检测值的相对偏差不超过4.0%;各行排量一致性变异系数的相对偏差不超过1.0%。田间试验表明油菜种子的播种量检测相对偏差不超过8.0%,系统整体误差较小,可为进一步开展油菜精量播种作业质量评价系统研究提供参考。

基于YOLOX的作物种子自动计数方法

种子计数是获取作物种子千粒质量指标时关键而又烦琐的步骤。目前种子计数一般通过人工和千粒质量测量仪器实现,然而人工计数效率低,千粒质量测量仪器成本高、不易携带。以手机拍摄的6种常见作物种子图像构建数据集,在YOLOX模型的基础上引入注意力机制改进损失函数提出YOLOX-P模型,实现种子自动计数。结果表明,YOLOX-P相比YOLOX模型参数量仅增加0.09 M,m AP改进0.74个百分点,达到99.38%;模型在显存6 GB的NVIDIA GeForce RTX2060显卡上的推理时间为18.68 ms,适宜部署在移动端。提出的模型显著改善千粒质量测定工作的效率和效果。

压电式种子计数系统

提出了一种基于压电传感器的种子数粒系统,该系统用悬臂梁结构感受种子冲击以及用压电元件将冲击转换为电信号,经过放大整形后变成脉冲信号输入单片机计数并显示。根据典型的弹簧-质量-阻尼系统的二阶传递函数理论,对系统阻尼振动频率和阻尼比进行了分析。选用合适的高分子材料和安装方式,使系统拥有较好的阻尼比,种子短暂的冲击作用变换为单个波峰电压信号以实现准确计数。实验室试验结果表明,数粒系统单粒测量误差小于0.4%。

基于感应计数的甘蔗种切割防伤芽系统的设计与试验

针对目前甘蔗种植机切种伤芽率高的难题,该文设计了一种基于感应计数的甘蔗种切割防伤芽系统。在甘蔗种输送过程中,该系统利用自行设计的电阻式感应计数装置将相对于甘蔗茎秆凸起的甘蔗种芽信号转换为可识别的电信号后,利用单片机对其执行种芽计数操作;根据农艺要求及其计数结果,进而控制甘蔗种切断刀切断甘蔗种。为优化该系统性能,以保证蔗种和种芽的完好性为前提,对系统的切割过程进行受力及防伤芽分析,进而确定感应计数装置与切刀的最佳安装距离,以确保计数达到要求后切刀完全避开种芽,从而实现蔗种切割防伤芽功能。试验表明:该系统对种芽的计数准确率达98.87%,平均伤芽率为1.57%,较无防伤芽系统的2Cz-2甘蔗种植机的伤芽率低6.3%,系统的防伤芽性能显著,满足设计要求。该研究为甘蔗种植机械的设计提供了参考。

国内外砂土液化判别方法的比较

国内外判别砂土液化的方法是不同的。在对国标《建筑抗震设计规范》中砂土液化判别方法与国外修正的Seed判别法的原理、方法、参数进行分析的基础上,用数值拟合法将Seed公式作了简化,使其可与前者进行比较,进而讨论了不同影响因素下两种方法的差异。可以看出:土体埋深、地下水位埋深以及地震烈度对两种方法中的锤击数临界值都有不同影响。由于这些差异的存在,用不同方法判别砂土液化可能性时会得出不同的、甚至是相反的结果。用工程实例进行了对比验算。

水稻称重结实率与计数结实率的关系

分别用自选恢复系986和JHl为材料，以5％为组距，在0-100％范围内人工构造具有不同计数结实率（cSR）的样本；称出各样本实粒质量M1和空秕粒质量M2，算出实粒质量占样本总质量的百分率，即称重结实率（WSR）；根据单粒实粒质量m1、单粒空秕粒质量m2与M1、M2，单粒实粒质量m1、单粒空秕粒质量m2与出糙率P的关系，推导出WSR与CSR的数学关系：CSR1=1/1＋m1/m2（1/WSR-1）=×100％和GSR2=（1-P）×WSR/（1-P×WSR）×100％；RSR1、RSR2分别代替两式中的CSR1、CSR2，称为回归结实率。统计和作图分析表明：WSR与实际的CSR差异极显著，但具有极显著正相关关系；回归结实率RSR1与CSR无显著差异，而RSR2与CSR有极显著差异。用称重法获得计数结实率具有可行性，可减轻结实率考查的工作量。

烟草种子表面微生物电镜观察与计数

本研究对４５个烟草品种的种子表面微生物进行了扫描电镜观察，结果表明：９３．３％被观察品种的种子表面有微生物着生，其中包括某些多细胞丝状微生物，单细胞杆状与球状微生物。利用改进后的分离方法，对我国１０个烟草生产主要推广品种进行了种子表面微生物计数，结果表明，每克供试品种的烟草种子细菌数量平均为２．３×１０５～１．９×１０７个，放线菌数量为３．９×１０１～４．１×１０２个，真菌数量为２．０×１０３～３．８×１０４个。

印度梨形孢对龙眼种子萌发和幼苗生长的影响

以‘东壁'龙眼为材料,研究印度梨形孢对龙眼种子萌发和幼苗生长的影响。结果显示印度梨形孢处理极显著提高室温贮藏3d的种子萌发率(P<0.01)。播种后2个月统计结果显示印度梨形孢处理极显著提高龙眼幼苗侧根数量和地上部高度(P<0.01),显著提高幼苗侧根、主根、地上部及幼苗总重(P<0.05),对主根伸长有一定的抑制作用,但效果并不显著,对叶片数影响不大。说明对短期室温贮藏的龙眼种子而言,印度梨形孢处理能有效提高其萌发率,同时印度梨形孢定殖对龙眼幼苗生长有显著的促进作用。

水稻优质米品种对黑粒病的抗性及其种子带菌量检测

种子带菌量检验和田间小区接种诱发病害试验的结果表明:9个拟在广东省推广的水稻优质米品种的种子均携带了病原菌的分生孢子,但带菌量与品种的田间发病程度不呈正相关。参试品种中抗性最差为新软占,其次为新雪占,其它品种的抗性差异不显著。

ZPXG-18型转盘斜刮式自动光电数粒仪和千粒重仪的设计

依据新发现的使粒料自动排序和隔距的转盘斜刮原理，设计和研制了ZPXG-18型转盘斜刮式自动光电数粒仪和千粒重仪。让尢序的粒料或种粒进入有斜槽和弧槽的槽盘中，在底部转盘带动下被斜刮而移行、自动整齐排序和产生粒间距，获得光电计数所需的可靠透光间隙，并通过预置和复检二次计数实施数粒。试验表明：（1）每轮预置计数误差数小于1～2粒，而复检计数与实际粒数的误差率小于0．04％；（2）计数速度可达50粒·s^-1；（3）颗粒适用范围0．5～18．0mm；（4）试验中未发现供试颗粒破损现象；（5）结构简单可靠，无电磁振动噪声等；（6）其原理还可以应用或开发一些既要精准计数又需防止颗粒破损的数粒设备和机械。

基于种子搜索法的金属棒材计数方法研究

为提高钢厂对金属棒材打包计数的准确性,提出了基于种子搜索法的计数方法。主要针对同一批直径基本相同的金属棒材进行计数,当单根棒材截面可视面积大于截面积的五分之一时就可实现准确计数。经大量实验证明,该方法与传统的面积法和模板法相比,具有较高的准确率。

12种旱生灌木及其发芽特性的研究

初步探讨了果壳、浸种、发芽床对干旱地区荒漠灌木植物种萌发的影响。结果表明:12种灌木种子在不同 发芽方法所得出的发芽结果有着明显的不同,掌握了种子发芽初次计数和末次计数时间。

基于分水岭和统计矩的大豆籽粒形态参数测量方法

为促进大豆考种及育种工作的高效进行,本研究设计一种大豆籽粒计数和面积、周长、粒长、粒宽等形态参数的测量软件。使用高拍仪采集大豆籽粒和标定板彩色图像,基于"Otsu"阈值法去除图像背景,获得大豆籽粒二值图像,基于分水岭变换法分割二值图中的粘连大豆籽粒,获取了一系列单粒、多粒大豆连通域,对极少数多粒连通域进行籽粒计数校正,实现了大豆籽粒的计数;使用单粒连通域的白色像素点总和来计算大豆籽粒面积,基于freeman链码算法的校正公式计算大豆籽粒周长,使用二阶统计矩求取大豆籽粒的主轴方向并将大豆扭到水平方向,继而计算大豆边界点横、纵坐标的极差来获取粒长与粒宽。用3份不同尺寸的大豆材料来验证本软件的精确性,试验结果表明,大豆籽粒计数准确率可达100%,软件测量与人工测量大豆籽粒的平均粒长和平均粒宽的误差普遍为0.01~0.04 cm,相对误差为3.8%~9.7%,平均相对误差为5.6%。该软件及相应的图像采集装置可以有效地满足农业科学研究工作的准确性要求,同时具有成本低廉,工作效率高的特点。

基于计数排序的最小种子集贪心算法

网络最小种子集问题与网络影响最大化问题相关,研究的是对于具有节点阈值的网络,构造网络的最小节点子集,使得如果这个子集中的节点是活的,则在给定的影响传播模型下整个网络都受到影响。为此提出了新的贪心算法,以节点的度与阈值的差为关键值对网络节点进行计数排序,然后取值最小的节点进行处理。新算法在时间复杂度上改进了基于最小堆的种子点选取算法。在简单多数阈值模型上针对经典的无标度网络得到了所构造的种子集规模上界。实验在随机生成网络和一些实际网络数据集上进行,结果表明所提方法的有效性,特别在无标度网络上生成的种子集具有比相关算法更小的规模。

马尾松花粉量对球果出种率的影响

[目的]研究马尾松花粉量对球果出种率的影响。[方法]在种子园的Ⅴ和Ⅲ大区随机抽取8个无性系,研究不同马尾松花粉量下球果的出种率。[结果]在马尾松撒粉期和授粉期,花粉量增加能够提高马尾松的产种量。马尾松种子园Ⅴ与Ⅲ大区随机抽取的8个马尾松无性系附近花粉量有显著差异,但是在不同授粉量下球果出种率无显著差异。[结论]马尾松花粉量对球果出种率影响不大。

基于计算机图像技术的作物籽粒识别

图像识别技术是计算机视觉技术的重要内容之一。为了解决传统作物籽粒计数方法的不足,以水稻籽粒为试验对象,通过外部设备获取高质量的籽粒图像,利用计算机图像处理技术设计配套的软件,并改进相应的图像分割算法,可以快速准确识别出水稻籽粒数量,准确率可达98%以上。结果为计算机视觉识别技术在农业上的进一步应用奠定了理论与实践基础。

基于振动排序的小麦种子自动计数装置研究

为解决小麦种子人工计数麻烦、枯燥且容易出错的问题,设计一种以小麦种子为主要计数对象的电子自动计数系统,自动计数装置主要由振动送料底盘、弹簧片、料斗、电磁振动控制器、螺旋送料轨道、出口控制装置等构成。料斗内放入的种子,由于受到这种螺旋振动的作用,沿螺旋送料轨道排列上升,直到送到出料口,通过出口控制装置后在重力的作用下掉落并拉开间距。自动计数装置利用光电检测装置自动计数下落种子的数量,控制系统具有语音提示的功能,出口控制装置可以调节出口大小以适应不同的种子,具有适用范围广的特点。