旁路吸肥式水肥一体化自动施肥机的设计与试验

依据现代农业节水省肥增产的灌溉要求,设计了一款三通道旁路吸肥式水肥一体化自动施肥机。其中混肥系统基于射流器并联,实现对多种单元素液肥的独立吸取;利用进水口及抽吸泵产生的压差,实现液肥吸入和水肥混合液的输出;控制系统以西门子PLC作为控制元件,以西门子EM231模拟量输入模块、以电动比例调节阀为执行部件,通过逻辑程序控制各个执行机构实现对单元素液肥的定量吸取。利用Solid Works完成整机的结构设计建模,运用FLo EFD软件对施肥机的水肥混合情况进行仿真模拟,验证该施肥机可以稳定、均匀、连续的进行水肥的吸入及输出。通过设备选型搭建试验,测得三通道最大吸肥量与仿真分析值最大误差为2%,小于3%,说明设计的三通道施肥机各通道有较高的吸肥精度。

灌区无线传感器网络E-RMAC协议的研究与仿真

在无线传感器网络RMAC协议的基础上,针对RMAC协议在数据时段的利用率不可靠、帧传输丢失处理的低效缺陷,以及不可避免存在的能量消耗和传输延迟等方面的不足,提出了新的单周期高效多跳传输的E-RMAC(Efficiency-RMAC)协议。该协议采用了重传机制,在信道预约阶段采用了单次重传机制,在数据包发送阶段采用了多次重传机制。最后,应用NS2平台进行仿真。仿真结果表明:在传输时延分析、网络吞吐量分析等方面,改进后的E-RMAC协议与RMAC协议相比有所提高,在大网络、多节点的应用中能大大降低布网成本,实现经济性和实效性。

水肥一体化施肥机变量吸肥系统的设计与试验

依据现代农业生产中作物施肥与灌溉融为一体的发展趋势,对水肥一体化施肥机的关键部分—吸肥系统进行结构设计及吸肥通道的变量吸肥展开研究。设计了基于射流器并联的水肥一体化施肥机三通道吸肥系统,通过Solid Works三维软件建立水肥一体化水肥一体化施肥机三通道吸肥系统三维结构,并应用Flo EFD对吸肥系统吸肥性能进行仿真分析。构造了5种边界条件方案进行吸肥性能仿真分析对比,并以进口压力0. 5MPa出口压力0. 1MPa为例进行性能试验,结果表明:吸肥系统各通道吸肥精度最高可达98. 1%。对三吸肥通道的变量吸肥进行了控制器及管道机械部件的设计,并通过试验验证其可行性,旨在为水肥一体化施肥机的深入研究和发展提供参考。

模糊控制模型在水肥一体化中的应用研究

水肥一体化是将灌溉与施肥融为一体的一种节水农业技术,借助管道灌溉系统,将由固体肥料或液体肥料配兑而成的肥液适时、适量地输入到农作物根部土壤,保证农作物对水分和养分的需求。水肥一体化技术的实现对提高水、肥利用效率、减少环境污染具有重要的意义。针对水肥灌溉一体化技术控制实施过程中具有的非线性和不确定性,结合PLC控制系统稳定、可靠的特点,将模糊控制技术应用到水肥一体化控制设备,提高水肥一体化灌溉施肥机的水肥利用效率,实现水肥一体化自动精准灌溉施肥。仿真结果表明精准灌溉施肥模糊控制技术的应用达到了水肥一体化设备对高效施肥的要求,实现水肥的同步管理和高效利用。

基于CAN总线和PWM控制方式的起垄施肥系统研究

在农业机械田间效率的概念下,提出了一种用于田间信息采集和自动起垄施肥控制的网络系统。该系统包括自主设计的基于STM32的主控制器单元和CAN总线节点,各节点完成对气象信息、地理信息、运动速度的采集,主控制器移植freeMODEBUS协议可与上位机触摸屏通信,反馈和接收作业数据,能够适配大部分工业触摸屏。通过设计的PWM控制策略,可控制不同机械速度下的自动均匀施肥。系统整体集成度高,便于嵌入到农耕机械中,施肥精度高;同时,保证了在农机运动加速度较大时施肥电机和施肥轴机械冲击小及避免打滑时过度施肥。试验表明:系统施肥误差在3%左右,施肥变异系数0.046。

智能太阳能供电设备设计及优化

面对空气污染及温室效应的威胁,绿色能源的开发与高效使用至关重要。设计开发了一种新型智能太阳能供电设备,通过太阳能板上感光元件的巧妙布置,设计一种随动性自动检测系统,实现对太阳光线方位的测量,使其能够自动追踪太阳光线的位置,使太阳光线直射太阳能板面,实现追踪测量、驱动以及高效采集光能的一体化设计。结合设备的特点设计新式底部旋转结构,设计其节能型控制方法,对设备进行受风分析,并以此为依据采用变密度法对其侧支撑板进行拓扑优化分析,使设备轻量化,优化设计使得侧支撑板重量减少了28. 2%,且有效降低了设备侧向风力,设备整体侧向风阻降低了26. 36%。强度分析表明,优化后的侧支撑板变形量小,满足强度要求。研究表明,该设备结构巧妙,拓展性强,易设置成太阳能板阵列,具有广阔的应用前景。

高效湿引烘干机设计研究

针对传统的引线室内烘干无法持续提供丝线,烘干效率低的缺点,设计一种新型的高效湿线烘干机。该烘干机由行星轮系、涡轮蜗杆传动机构与皮带传动机构组成,实现了湿线输入、烘干及输出的连续性。以圆柱绕流理论为指导确定烘干机绕线组间距比为1,采用CFD技术建立绕线组等效模型,通过仿真计算获得绕线组顶部和底部所留间隙及进口风速变化时穿过绕线组内部的烘烤气流质量流量及进出口压差数据,探究不同风速下间隙变化对流过绕线组内部的质量流量的影响,并确定最佳上下间隙为10mm。实验不同风速下烘干一箱湿线所需的时间,结合压差数据变化规律确定出线速度为0.046m/s,烘烤风速为2m/s。试运行证明,该设计相对于传统的密集型房式烘烤可节省烘烤时间38%。