科 技 文 摘

20171001 排水循環灌溉驅動的稻區水循環模型與評價/于穎多（中國水利水電科學研究院流域水循環模擬與調控國家重點實驗室），焦平金…//農業工程學報.-2016，32（11）.-138～143

排水循環灌溉可補充灌溉和減少澇水排放,具有緩解南方稻區旱澇急轉和農業面源污染危害的潛力,但仍無有效的模型來模擬排水循環灌溉驅動下的水文過程。為此采用penman-monteith公式和作物系數法并考慮稻田滲漏與降雨有效性條件下應用水量平衡估算水稻灌溉需水量,改進SCS(soil conservation service)模型估算排水量,再以塘堰為對象建立調蓄排水和灌溉需水的水平衡演算模型。在漳河水庫灌區應用該模型發現,水稻種植區存在大量的排水可供灌溉利用,而排水循環灌溉利用量受灌排面積比、塘堰容積率和塘堰初始蓄水率的影響;提高灌排面積比和塘堰容積率能明顯提高補充灌溉率和排水再利用率,當兩者達到一定值時補充灌溉率和排水再利用率便穩定在最高值,補充灌溉率高達20%;補充灌溉率隨塘堰初始蓄水率的增加而緩慢增至20%,排水再利用率先隨初始蓄水率的增加而穩定不變,隨后逐漸降低。排水循環灌溉驅動的水循環模型為合理匹配排水循環灌溉的塘堰或排灌規模提供有效方法。

20171002 三板拼接式小型U形混凝土襯砌渠道凍脹破壞力學模型/唐少（寧夏大學土木與水利工程學院），王紅雨//農業工程學報.-2016，32（11）.-150～158

研究土體凍脹對渠道混凝土襯砌結構的影響,對于保障季節性凍土地區渠道輸水效率具有重要意義。以三板拼接式小型U形渠道混凝土襯砌結構為對象,研究其在凍脹作用下的受力狀態。依據疊加原理將凍脹視為重力、切向凍結力、法向凍結力及法向凍脹力的共同作用,利用結構整體及局部的平衡關系,根據渠道的結構型式、破壞特征及原型觀測結果,建立了襯砌結構的凍脹破壞力學模型,給出了便于設計應用的計算公式。對野外觀測中的某渠道各部位內力計算結果表明,三板拼接式小型U形渠道混凝土襯砌結構以壓彎為主,與實際破壞特征相吻合。剛性接縫處承受較大的軸力和剪力,是結構受力的薄弱位置。為減輕凍脹破壞程度,進一步建議襯砌板直線段傾角α在[22,26]度間取值,坡板弧段圓心角θ略大于U形渠底圓心半角,法向凍結力的合力作用點為從渠頂沿直線段向下2/3處。研究結果可以為季凍區三拼式小型U形混凝土襯砌渠道的設計提供參考依據。20171003 基于移動無線傳感器網絡的植株圖像監測系統設計與測試/姚仲敏（齊齊哈爾大學通信與電子工程學院），荊寶剛…//農業工程學報.-2016，32（11）.-189～198

針對靜態無線傳感器網絡(static wireless sensor network,SWSN)在圖像監測中功耗分布不均、傳輸不可靠等問題,設計了基于移動無線傳感器網絡(mobile wireless sensor network,MWSN)的農田植株圖像監測系統。選用JN5139模塊搭配攝像頭采集和編碼圖像,利用無人機(unmanned aerial vehicle,UAV)搭載協調器收集信息。通過仿真和測試可得,節點在MWSN中的最小功耗為10μW,工作功耗為133 m W,在SWSN中為133 m W,路由節點功耗為普通節點的2倍;在10～35 m范圍內,MWSN的信號強度為-68～-86 dbm,SWSN為-83～-85 dbm;在10～80 m范圍內,MWSN的誤碼率范圍是0～9.2%,SWSN是0～38.6%。試驗時UAV在15 m高空懸停接收地面設備發出的圖像數據,測得獲取一張圖片平均需135 s,圖片分包平均為22次,解碼后的圖像可以較好的反映植株生長狀態。上述結果表明,工作時間相同,MWSN中節點的功耗差異性小,呈均勻分布;在一定距離范圍內,MWSN的傳輸能力和抗干擾能力整體上優于SWSN,能保證數據傳輸的可靠性,因此,基于移動無線傳感器網絡技術的圖像監控系統能夠滿足大范圍農田中植株圖像的監測需求。

20171004 裝配加溫除濕系統的輕簡裝配式日光溫室設計及性能試驗/周波（中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所），張義…//農業工程學報.-2016，32（11）.-226～232

針對中國傳統日光溫室土地利用率低、建設成本高、墻體構造各異及溫度和濕度環境難以調控等突出問題,該研究設計出一種輕簡裝配式日光溫室,并配套了基于溫室主動蓄放熱原理的冬季夜晚加溫和除濕系統,其溫室骨架可與主動蓄放熱系統結合為一體。研究結果表明:相比于傳統磚墻日光溫室,輕簡裝配式溫室冬季夜晚溫度提高4.5℃以上;采用基于主動蓄放熱系統熱能的除濕系統,可將溫室夜間相對濕度降低14%,相對濕度控制在80%以下;該溫室可實現整體式裝配安裝,大大減少了施工時間和安裝成本,溫室后墻厚度為166 mm,與后墻為600 mm厚的磚墻溫室相比,墻體占地面積減少72%,顯著提高了土地利用率。

20171005 基于物聯網的溫室大棚環境監控系統設計方法/廖建尚（廣東交通職業技術學院計算機工程學院）//農業工程學報.-2016，32（11）.-233～243

目前農業物聯網通信協議尚不統一。為了更好地封裝和傳輸農業信息,提出一種適用于農業物聯網的通信協議AGCP(agricultural greenhouses communication protocol)。利用AGCP協議結合物聯網架構完成了基于物聯網架構的農業大棚監控系統的設計,重點完成了感知層中協調器和節點終端的信息采集以及設備控制的軟硬件設計,并詳細設計了光照控制模塊、溫度控制模塊和灌溉控制模塊,最后進行了系統測試和分析。試驗表明,該系統能有效監測溫室大棚的空氣溫度、濕度、二氧化碳以及土壤濕度等農業環境信息,并能進行相應設備的自動控制,驗證了AGCP協議在農業物聯網的有效性以及構建系統的可行性。

20171006 農用地分等及土地開發整理成果在耕地占補平衡中的應用/王盼盼（東北大學土地管理研究所），宋戈…//農業工程學報.-2016，32（11）.-258～264

解決耕地占補平衡中補充耕地數量和質量不到位等問題,對保障國家的糧食安全具有重要意義。該文借助GIS的空間分析功能,以鄂爾多斯-安平-滄州輸氣管道工程(盂縣段)項目為基礎,進行微觀案例分析,探索農用地分等及土地開發整理成果在耕地占補平衡中的具體應用。研究結果表明:1)基于農用地分等成果,可以準確定位被占耕地的數量及空間布局,經過計算和分析,確定被占耕地等級。2)基于農用地分等和土地開發整理成果,可以確定補充為耕地的土地利用等別、數量及空間布局,補劃為基本農田的一般農田的等別、數量及空間布局;可以保證補充耕地的等級和數量不低于被占耕地的等級和數量;補劃為基本農田的等級和數量不低于被占基本農田的等級和數量;補充的耕地與其他耕地集中連片。3)耕地異地占補平衡當中,交易機制不健全,耕地占補平衡指標價格區域間差異甚大,在解決耕地占補平衡指標交易問題的基礎上,將補充耕地及基本農田補劃的方法推廣到耕地異地占補平衡中,為耕地占補平衡提供更科學的方法。

20171007 干霧濕度控制系統的組建及果蔬貯藏保鮮應用試驗/孟祥春（廣東省農業科學院果樹研究所農業部南亞熱帶果樹生物學與遺傳資源利用重點實驗室），黃澤鵬…//農業工程學報.-2016，32（11）.-271～276

為了實現果蔬貯藏所需環境恒定高濕度的精準自動控制,該文作者以凈化水和壓縮空氣為原料,采用特殊的霧化器、濕度傳感器及微電腦控制終端等組件,設計組建了干霧濕度控制系統,可噴發2～10μm的水霧離子均勻擴散到環境空氣中,提供90%～98%的精確高濕度。加濕性能及加濕效果測試證明該系統可有效實現果蔬貯藏庫內恒定濕度的精準自動控制。果蔬貯藏保鮮應用試驗表明,干霧濕度控制系統可有效防止未包裝果蔬在貯藏過程中的失水失質量,延長其貯藏保鮮期1倍以上。作為采后果蔬貯運保鮮加濕的技術,干霧濕度控制系統具有低溫下高濕度不會凝露滴水,庫內呈"干爽"狀態,節能環保,節約勞動力等優點,可替代采用聚乙烯薄或袋的保濕保鮮方法。

20171008 玉米果穗在自然通風過程中水分遷移的動力學分析/陳思羽(吉林大學生物與農業工程學院), 吳文福…//農業工程學報.-2016，32（11）.-277～282

為了探索玉米果穗水分遷移規律,針對低溫自然通風降水過程中玉米果穗的絕對水勢、擴散系數及活化能的變化規律及影響因素進行了分析。結果表明:在低溫條件下,玉米果穗通過倉儲自然通風干燥至安全水分需要3到4個月的時間;隨著環境溫度的上升,空氣與玉米的絕對水勢均逐漸增大,玉米的絕對水勢大于空氣絕對水勢,玉米水分下降,當兩者間的絕對水勢差值逐漸縮小時,倉內糧食的水分子沒有足夠能量從表面擴散到周圍的空氣中,玉米水分逐漸趨于平衡;各倉水勢梯度明顯,水分從西向東遷移,倉內迎風面水勢值小,水分下降快,糧堆厚度對絕對水勢有影響;玉米果穗的水分擴散系數范圍為2.563×10-12～5.34×10-12m2/s,糧食與空氣的絕對水勢差及糧堆厚度對水分擴散系數均有影響;Arrhenius方程可以描述玉米果穗水分擴散系數與溫度的關系,玉米果穗水分擴散的平均活化能為35.76 k J/mol。研究結果將為糧食儲藏與干燥過程的動力學研究提供理論依據。

20171009 夾持輸送式殘膜撿拾機氣力脫膜機理研究/明光（石河子大學機械電氣工程學院），畢新勝…//中國農機化學報.-2016，37（7）.-1～5

為防止殘膜二次纏繞,以提高脫膜的可靠性,研究并設計一種夾持輸送式農田殘膜撿拾機構與氣力脫膜機構相結合的新型殘膜撿拾機。基于氣力脫膜機構的氣流力場對脫膜效果的影響極大,通過分析影響氣力脫膜的因素,確定脫膜所需氣流力場的大小和方向,并運用ADAMS軟件對脫出殘膜在氣力作用下的運動軌跡進行仿真,分析不同氣流傾角的變化對殘膜運動軌跡的影響,確定氣流脫膜位置點;然后采用SolidWorks軟件對脫膜輸送風道和氣流出口形狀進行幾何建模,并利用ANSYS軟件對不同氣流出口模型進行流場模擬分析,進而確定氣流出口形狀。結果表明,在氣流力場大小至少為1.12N、氣流出口傾角為38°、采用圓形氣流出口形狀、氣流速度至少為10.5m/s時,能夠很好的滿足脫膜所需條件。研究結果可為氣力脫膜的殘膜回收機械的研制提供參考。

20171010 振動深松機機架的有限元分析/郭金龍（石河子大學機械電氣工程學院），王維新…//中國農機化學報.-2016，37（7）.-6～9

為避免深松過程中振動深松機機架的變形損壞,對振動深松機機架進行有限元分析。采用SolidWorks對振動深松機機架進行參數化建模,通過軟件接口將模型導入ANSYS Workbench,通過Static Structural模塊對機架進行有限元靜力分析,得到其在邊界條件下的應力、應變和總變形分析云圖;利用Modal模塊對機架進行有限元模態分析,得到其前6階固有頻率和模態振型。分析結果表明,機架靜力分析時的變形和模態分析時低階模態的振動幅度都較小,機架的結構滿足設計要求,為機架的改進設計和樣機的制造提供一定的理論依據和參考。