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电动叶菜收获机速度协同控制系统设计与试验
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作者 左志宇 李东旭 +5 位作者 毛罕平 韩绿化 胡建平 张晓东 牟晋东 顾灵杰 《农机化研究》 北大核心 2025年第1期33-38,共6页
针对电动叶菜收获机切割、输送和行走三者速度不协调导致的叶菜损伤率高、功耗大和收获效率低等问题,开发了一种电动叶菜收获机速度协同控制系统。系统以可编程逻辑控制器为核心,利用信息传感模块对割刀电机的电流、电压和转速进行数据... 针对电动叶菜收获机切割、输送和行走三者速度不协调导致的叶菜损伤率高、功耗大和收获效率低等问题,开发了一种电动叶菜收获机速度协同控制系统。系统以可编程逻辑控制器为核心,利用信息传感模块对割刀电机的电流、电压和转速进行数据采集;主控模块根据速度协同控制算法对采集信号进行处理,得到负载信息并协同切割、输送和行走三者速度。田间试验结果表明:系统稳定可靠,能够根据收获情况动态协同各部件速度参数,叶菜损伤率为8.88%;与传统定速控制方法相比,收获机功耗降低了13.1%,收获效率提升了33.4%。 展开更多
关键词 叶菜收获机 速度协同 损伤率 田间试验
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基于深度强化学习的温室环境协调控制系统设计
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作者 左志宇 牟晋东 +4 位作者 毛罕平 韩绿化 胡建平 张晓东 金文帅 《农机化研究》 北大核心 2025年第5期22-27,共6页
针对温室温度、光照、水肥控制不协调导致的能耗高、水肥利用率低的问题,提出了基于深度强化学习的温室环境协调控制方法。以能耗、光合速率为优化目标,采用深度强化学习算法训练模型,对温度、光照调控目标值进行优化;通过分析不同营养... 针对温室温度、光照、水肥控制不协调导致的能耗高、水肥利用率低的问题,提出了基于深度强化学习的温室环境协调控制方法。以能耗、光合速率为优化目标,采用深度强化学习算法训练模型,对温度、光照调控目标值进行优化;通过分析不同营养液灌溉量对作物长势的影响,确定灌溉量动态调整方法;开发了基于深度强化学习的温室环境协调控制系统软硬件。实验结果表明:该方法能够协调控制温室温度、光照和水肥环境因子,与传统控制方法相比,环境调控能耗降低8.1%,营养液灌溉量降低7.9%,光合速率提升2.7%,能够为温室环境高效控制提供决策支持。 展开更多
关键词 温室 深度强化学习 协调控制 光合速率 能耗
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穴盘苗夹取力学试验台设计与测试分析
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作者 韩绿化 王琰 +4 位作者 杜学武 许倩倩 马国鑫 刘洋 毛罕平 《农业工程学报》 北大核心 2025年第7期47-55,共9页
针对穴盘苗自动移栽苗钵夹取受力不清的问题,设计了一种由直线模组带动的多针钳夹式取苗力学试验台。采用气缸驱动方式构造出活动可调的多针夹钵取苗执行器,配置滚珠丝杠直线滑台模组驱动夹取执行器,组合位移传感器、拉压力传感器以及... 针对穴盘苗自动移栽苗钵夹取受力不清的问题,设计了一种由直线模组带动的多针钳夹式取苗力学试验台。采用气缸驱动方式构造出活动可调的多针夹钵取苗执行器,配置滚珠丝杠直线滑台模组驱动夹取执行器,组合位移传感器、拉压力传感器以及高精度控制与数据采集系统精准检测取苗瞬态过程的位移量和作用力值变化。开展夹钵取苗力学测试,研究发现取苗过程是滑针斜插、平行夹持、提升移位等多种夹取动作交织组合作用的过程,苗钵在滑针斜插与平行夹持作用下有集聚松动脱盘的趋势,夹钵取苗的作用力主要用来克服苗钵与穴孔之间建立的粘附力。进行取苗力学特性分析,结果显示粗细两种夹取针的斜插力有极显著性差异(P<0.01),取苗运行速度对脱盘力、提取力的影响极显著(P<0.01),两种夹取作用力有相关性。整体上弹性纤细夹取针的取苗作用对苗钵的扰动小,成功取苗需要夹取针深入夹持苗钵脱盘。采用插-夹-拔组合式取苗操作,苗钵的完整率在97%以上。研究结果可为穴盘苗夹取受力分析、高效低损取苗机构优化设计提供指导。 展开更多
关键词 穴盘苗 移栽机 取苗机构 力学测试 脱盘力 提取力
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植物工厂高层采收车底盘设计与试验
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作者 左志宇 顾灵杰 +3 位作者 毛罕平 朱苏冀 李文豪 金文帅 《农机化研究》 北大核心 2025年第6期219-225,共7页
针对植物工厂多层立体栽培人工采收劳动强度大的问题,研发了一种集抓取、运输功能于一体的植物工厂高层采收车底盘,可实现稳定行走、路径跟踪和自动定位。根据植物工厂高层采收车满载质量和行驶效率需求,设计了基于差速轮系的驱动装置,... 针对植物工厂多层立体栽培人工采收劳动强度大的问题,研发了一种集抓取、运输功能于一体的植物工厂高层采收车底盘,可实现稳定行走、路径跟踪和自动定位。根据植物工厂高层采收车满载质量和行驶效率需求,设计了基于差速轮系的驱动装置,确定了弹簧减震装置的关键参数,开发了底盘驱动控制系统。以行驶稳定性误差、路径追踪误差和定位误差为试验指标,进行了底盘驱动作业性能试验,结果表明:在加速、减速和匀速等不同工况下,植物工厂高层采收车的行驶稳定性倾角最大均方根误差为1.77°,路径跟踪误差中的横向偏差均方根误差为1.35 mm,航向角均方根误差为0.336°,行走定位最大相对误差为0.51%。 展开更多
关键词 植物工厂 采收车 驱动底盘 结构设计
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基于FPGA加速的Mask R-CNN稻瘟病高通量自适应识别模型研究
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作者 杨宁 程巍 +2 位作者 张钊源 方啸 毛罕平 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期298-304,314,共8页
针对基于图像的稻瘟病现场检测技术依赖先验知识且受制于算力与田间网络状况,无法实现自适应实时检测的问题,提出一种可利用现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)加速的Mask R-CNN(Mask region-based convolutional ne... 针对基于图像的稻瘟病现场检测技术依赖先验知识且受制于算力与田间网络状况,无法实现自适应实时检测的问题,提出一种可利用现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)加速的Mask R-CNN(Mask region-based convolutional neural network)稻瘟病高通量自适应快速识别模型。首先将骨干网络改进为MobileNetV2,利用其倒残差模块降低计算量,提高模型并行处理能力;随后增加用于稻瘟病多尺度特征融合的特征金字塔网络模块,使模型具备多尺度自适应处理能力;最后由全卷积网络(Fully convolutional network,FCN)分支输出稻瘟病病斑的实例分割,同时使用交叉熵损失函数完成稻瘟病的定位与分类。稻瘟病实测数据集对模型的验证结果表明:当输入为全高清图像时,模型平均推理时间减少至85 ms,相较GPU服务器、同级别GPU边缘计算平台,速度分别提高86.2%、63.0%。在交并比为0.6时,准确率可达98.0%,病斑捕获能力平均提升21.2%。提出的Mask R-CNN自适应快速识别模型能够在田间恶劣网络状况下实现稻瘟病的快速现场检测,具有更好的抗噪能力和鲁棒性能,为水稻病害实时检测、察打一体提供了高效实时的片上系统方案。 展开更多
关键词 稻瘟病检测 目标检测 Mask R-CNN 现场可编程门阵列
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农业4.0背景下基于学科形态的农业工程学科建设研究 被引量:1
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作者 王亚娜 金玉成 +1 位作者 戴韵卿 毛罕平 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第3期331-336,共6页
农业4.0的新背景下,农业工程学科依赖于农学、工程、生物、信息等的互相渗透与融合,基于农业工程学科知识形态,探索学科组织形态和活动形态:建立“农业工程+X”的知识组织新模式,构建跨学院深融合的资源统筹平台,构建对接需求链的有组... 农业4.0的新背景下,农业工程学科依赖于农学、工程、生物、信息等的互相渗透与融合,基于农业工程学科知识形态,探索学科组织形态和活动形态:建立“农业工程+X”的知识组织新模式,构建跨学院深融合的资源统筹平台,构建对接需求链的有组织科研模式,内培外引构建跨学科创新团队,依托学术氛围深度赋能学科成员,从根源上撬动学科建设的底层逻辑,为农业工程学科发展注入生机与活力。江苏大学通过建立农业工程学科特区,提高学科知识的协同生产力,形成强大的农业装备创新链,建立项目牵引的团队驱动模式等实现农业工程学科高质量发展。 展开更多
关键词 农业工程学科 知识形态 组织形态 活动形态 交叉融合
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温室环境控制方法研究进展分析与展望 被引量:59
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作者 毛罕平 晋春 陈勇 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期1-13,共13页
温室环境优化调控方法和技术能有效改善温室作物的生产条件,提高光能资源的利用效率,从而实现温室作物的高产、高效、优质生产。为了充分利用国内外的研究成果,促进我国在该领域的研究与应用,从基于设定值、智能算法、多目标优化、多因... 温室环境优化调控方法和技术能有效改善温室作物的生产条件,提高光能资源的利用效率,从而实现温室作物的高产、高效、优质生产。为了充分利用国内外的研究成果,促进我国在该领域的研究与应用,从基于设定值、智能算法、多目标优化、多因子耦合和基于作物生长信息的环境控制方法等5方面,综述了温室环境控制方法的国内外研究进展。针对我国该领域的研究现状和存在的问题,提出今后应解决光/温/营养耦合高效控制机理、植物表型高通量检测方法等重大科学问题,突破信息感知、物联网、智慧管控等关键技术,形成具有中国特色的温室智能化测控技术体系。 展开更多
关键词 温室 环境控制 智能算法 多目标优化 耦合 智慧管控
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杂草识别中颜色特征和阈值分割算法的优化 被引量:38
8
作者 毛罕平 胡波 +2 位作者 张艳诚 钱丹 陈树人 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期154-158,共5页
在机器视觉识别杂草中,分割误差对识别精度的影响日益突出。提出将分割中使用的颜色特征和阈值转换为RGB颜色空间中的一个分割面,引入B ayes理论建立了分割误差的评价方法,采用遗传算法优化选择分割面,由此优化得到的分割面为-149R+218G... 在机器视觉识别杂草中,分割误差对识别精度的影响日益突出。提出将分割中使用的颜色特征和阈值转换为RGB颜色空间中的一个分割面,引入B ayes理论建立了分割误差的评价方法,采用遗传算法优化选择分割面,由此优化得到的分割面为-149R+218G-73B=127。试验结果表明:与超绿特征相比,该方法分割后的噪声小,平均分割误差概率从3.90%降低到2.33%,更利于提取用于识别的形态特征。 展开更多
关键词 杂草识别 阈值分割 颜色特征 优化 遗传算法
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基于模糊C均值聚类的作物病害叶片图像分割方法研究 被引量:89
9
作者 毛罕平 张艳诚 胡波 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期136-140,共5页
为提高作物病害图像的分割效果,根据作物病害图像的特点,提出了一种基于模糊C均值聚类算法(FCM)的作物病害图像自适应分割方法。该方法将像素的灰度与其邻域均值作为FCM的输入特征,变换FCM的隶属度函数使其包含图像的局部邻域特性;通过... 为提高作物病害图像的分割效果,根据作物病害图像的特点,提出了一种基于模糊C均值聚类算法(FCM)的作物病害图像自适应分割方法。该方法将像素的灰度与其邻域均值作为FCM的输入特征,变换FCM的隶属度函数使其包含图像的局部邻域特性;通过聚类有效性验证分析和试验确定模糊C均值聚类算法(FCM)的最优聚类数、模糊加权指数。运用该方法对棉花病害叶片图像进行分割。结果表明:该方法能较好将病斑部分和正常部分分割开,平均分割误差率小于5%,对作物病害图像的分割处理非常有效。 展开更多
关键词 图像分割 作物病害 计算机视觉 模糊C均值聚类 参数选择
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高地隙液压四轮驱动喷雾机转向防滑控制系统 被引量:18
10
作者 毛罕平 倪静 +3 位作者 韩绿化 左志宇 顾建 张晓东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期58-62,共5页
建立了高地隙四轮驱动喷雾机转向过程中的线性2自由度模型,以前轮转向为例计算出了实际转向角,设计了一种以实际转速比与理论转速比差值为控制对象的转向防滑控制系统。构建了转向电液防滑系统试验装置,分别在转角为5°、10°、... 建立了高地隙四轮驱动喷雾机转向过程中的线性2自由度模型,以前轮转向为例计算出了实际转向角,设计了一种以实际转速比与理论转速比差值为控制对象的转向防滑控制系统。构建了转向电液防滑系统试验装置,分别在转角为5°、10°、15°、20°、25°、30°以及转角在0°~30°连续变化时对控制系统进行了试验验证。结果表明,高地隙四轮驱动喷雾机的转向防滑控制效果良好,控制平均误差最大为2.01%,均值为1.25%。 展开更多
关键词 喷雾机 四轮驱动 转向防滑 PID 试验
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番茄缺素叶片的图像特征提取和优化选择研究 被引量:44
11
作者 毛罕平 徐贵力 李萍萍 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期133-136,共4页
在基于计算机视觉技术对无土栽培番茄营养元素缺乏智能识别研究中 ,对不易被肉眼判别的缺氮和缺钾初期叶片进行图像特征的提取和优化选择研究 ,以提高识别的准确率。提出了应用相对差值百分率直方图提取缺素叶片的颜色特征 ,应用差分算... 在基于计算机视觉技术对无土栽培番茄营养元素缺乏智能识别研究中 ,对不易被肉眼判别的缺氮和缺钾初期叶片进行图像特征的提取和优化选择研究 ,以提高识别的准确率。提出了应用相对差值百分率直方图提取缺素叶片的颜色特征 ,应用差分算子提取纹理的时域特征、应用傅里叶变换提取纹理的频域特征、应用小波包提取纹理的时频特征等的新方法 ,并新提出从颜色和纹理时域、频域、时频域等多个角度集成提取缺素叶片图像的有效特征 ,利用遗传算法对提取的众多特征项进行优化选择 ,以使诊断识别用的信息分类能力最优。试验表明 ,该方法识别的准确率较高 ,达到 95 %~ 92 .5 % ,而且可以比肉眼识别提前 6~ 10 d。 展开更多
关键词 营养元素缺乏 图像识别 特征提取 特征选择 番茄 叶片
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基于光谱反射特征葡萄叶片含水率模型的建立 被引量:22
12
作者 毛罕平 张晓东 +1 位作者 李雪 张元 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2008年第5期369-372,共4页
采用光谱分析技术对葡萄缺水状况进行了定量分析,对4种水分胁迫下的葡萄叶片的光谱数据进行分析,发现703 nm的导数光谱及460,720,1450,1 650和1920 nm波段的光谱反射率与葡萄干基含水率呈极显著相关.为克服多重共线性影响,采用主成分回... 采用光谱分析技术对葡萄缺水状况进行了定量分析,对4种水分胁迫下的葡萄叶片的光谱数据进行分析,发现703 nm的导数光谱及460,720,1450,1 650和1920 nm波段的光谱反射率与葡萄干基含水率呈极显著相关.为克服多重共线性影响,采用主成分回归法建立了叶片干基含水率的定量分析模型,模型预测值与实测值的相关系数为0.94,模型的检验误差(RMSE)为0.15. 展开更多
关键词 葡萄 含水率 光谱分析 多重共线性 主成分分析
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基于遗传算法的蔬菜缺素叶片图像特征选择研究 被引量:20
13
作者 毛罕平 徐贵力 李萍萍 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 2003年第2期1-5,共5页
在基于计算机视觉技术的无土栽培蔬菜营养元素缺乏智能识别研究中,如何选择缺素叶片分类能力强的特征项组合是识别诊断面临的关键问题,利用遗传算法对提取的缺素叶片图像众多颜色和纹理特征项进行优化选择,以达到诊断识别用的信息最优,... 在基于计算机视觉技术的无土栽培蔬菜营养元素缺乏智能识别研究中,如何选择缺素叶片分类能力强的特征项组合是识别诊断面临的关键问题,利用遗传算法对提取的缺素叶片图像众多颜色和纹理特征项进行优化选择,以达到诊断识别用的信息最优,实验表明。 展开更多
关键词 遗传算法 番茄 缺素症 叶片 图像特征 优化选择 蔬菜 智能识别 计算机视觉
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基于计算机视觉的番茄营养元素亏缺的识别 被引量:33
14
作者 毛罕平 徐贵力 李萍萍 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期73-75,共3页
以肉眼不易识别的番茄缺氮和缺钾初期为研究对象 ,对体现在叶片颜色和纹理上的缺素症状进行了特征提取 ,利用遗传算法对提取的众多缺素特征进行优化组合 ,选择出用于模式识别分类器设计的特征向量。建立了二叉树分类法对番茄缺素进行模... 以肉眼不易识别的番茄缺氮和缺钾初期为研究对象 ,对体现在叶片颜色和纹理上的缺素症状进行了特征提取 ,利用遗传算法对提取的众多缺素特征进行优化组合 ,选择出用于模式识别分类器设计的特征向量。建立了二叉树分类法对番茄缺素进行模式识别的框架 ,在该框架下 ,基于模糊 K近邻法建立了缺素的模式识别系统 ,并进行了识别测试。结果表明 ,对不易肉眼判别的番茄缺氮和缺钾初期叶片的识别准确率在 85 %以上 。 展开更多
关键词 农业机械 番茄 识别 计算机视觉 营养元素亏缺
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生菜叶片含水率光谱特征模型研究 被引量:17
15
作者 毛罕平 高洪燕 张晓东 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期166-170,共5页
利用便携式光谱分析仪测量生菜叶片的光谱反射率,并对其进行对数变换。通过变量筛选得到725、1 075、1 272、1 450、1 640和1 958 nm波长处的光谱反射率与生菜干基含水率呈极显著相关。为克服多重共线性影响,分别采用多元线性回归分析... 利用便携式光谱分析仪测量生菜叶片的光谱反射率,并对其进行对数变换。通过变量筛选得到725、1 075、1 272、1 450、1 640和1 958 nm波长处的光谱反射率与生菜干基含水率呈极显著相关。为克服多重共线性影响,分别采用多元线性回归分析、主成分回归分析、偏最小二乘回归分析及偏最小二乘-人工神经网络回归分析4种方法建立了叶片干基含水率的定量分析模型。结果表明4种算法预测值与实测值相关系数分别为0.485 0、0.899 2、0.917 4和0.947 0,偏最小二乘-人工神经网络模型的预测能力优于其他模型。 展开更多
关键词 水分胁迫 生菜 叶片 含水率 光谱特征 数学模型
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基于计算机视觉的番茄缺素神经网络识别 被引量:24
16
作者 毛罕平 吴雪梅 李萍萍 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期106-109,共4页
提出了采用不受植株叶片大小和背景影响的色调域平均百分率直方图来提取番茄叶片的颜色特征,用于识别番茄是否缺乏营养元素;提出了采用基于最大差分算子的色调域百分率直方图法、灰度-梯度共生矩阵法和小波分析法提取番茄缺素叶片的纹... 提出了采用不受植株叶片大小和背景影响的色调域平均百分率直方图来提取番茄叶片的颜色特征,用于识别番茄是否缺乏营养元素;提出了采用基于最大差分算子的色调域百分率直方图法、灰度-梯度共生矩阵法和小波分析法提取番茄缺素叶片的纹理特征,用于识别番茄缺何种营养元素;设计了番茄缺N、缺Fe、缺Mg的BP神经网络系统,综合识别结果为正常中叶、正常新叶、缺铁新叶,缺氮中叶、缺镁中叶的识别准确率依次为95%、92.5%、92.5%、87%、87%。 展开更多
关键词 计算机视觉 人工神经网络 缺素 番茄
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秸秆还田机工作机理与参数分析 被引量:89
17
作者 毛罕平 陈翠英 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第4期62-66,共5页
应用自制的秸秆粉碎工作部件试验台,进行了不同工作参数对工作性能的影响试验,根据试验结果和工作机理分析,给出了喂入口高度、留茬高度、工作腔间隙、甩刀切割线速度和甩刀结构参数等主要工作参数。
关键词 秸秆还田机 工作参数 试验
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储粮害虫图像识别的研究进展及展望 被引量:27
18
作者 毛罕平 张红涛 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期175-179,186,共6页
图像处理技术检测储粮害虫,具有快速、准确、可视化等优点。为了充分利用国内外的研究成果,促进我国在该领域的研究与应用,从内部害虫和外部害虫两个方面,综述了基于可见光、近红外和软X射线3种方法的计算机图像处理技术在储粮害虫自动... 图像处理技术检测储粮害虫,具有快速、准确、可视化等优点。为了充分利用国内外的研究成果,促进我国在该领域的研究与应用,从内部害虫和外部害虫两个方面,综述了基于可见光、近红外和软X射线3种方法的计算机图像处理技术在储粮害虫自动识别中的研究进展,分析了各种方法的优缺点。提出今后应从新的特征提取、活虫与死虫的识别、早期害虫侵害的检测、动态图像的研究、自动传输机构的研制等方面开展深入研究,以实现粮虫的自动检测。 展开更多
关键词 粮虫 检测 图像处理 可见光 近红外 软X射线
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温室太阳能加热系统的设计与试验研究 被引量:19
19
作者 毛罕平 王晓宁 王多辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期305-309,共5页
针对温室冬季加热费用高的问题,作者研制了温室太阳能加热系统,介绍了系统的总体设计,详细论述了系统的控制策略和软件设计,实现了系统的自动控制,并对系统进行了应用效果试验。系统经济性分析评价的结果表明,与锅炉和电加热系统相比,... 针对温室冬季加热费用高的问题,作者研制了温室太阳能加热系统,介绍了系统的总体设计,详细论述了系统的控制策略和软件设计,实现了系统的自动控制,并对系统进行了应用效果试验。系统经济性分析评价的结果表明,与锅炉和电加热系统相比,使用本系统是经济合理的。 展开更多
关键词 温室 太阳能 供暖系统
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对称传感结构的谷物清选损失监测装置研制 被引量:6
20
作者 毛罕平 刘伟 +1 位作者 韩绿化 张晓东 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期34-39,共6页
该文设计研制了一种联合收割机清选损失监测装置,采用对称传感器结构补偿干扰信号,带通电荷放大处理激励信号,经带通滤波电路有效提取谷粒损失信号,最后由单片机单元实时监测计数。通过实验室与田间试验分析,设计的监测仪能有效的监测... 该文设计研制了一种联合收割机清选损失监测装置,采用对称传感器结构补偿干扰信号,带通电荷放大处理激励信号,经带通滤波电路有效提取谷粒损失信号,最后由单片机单元实时监测计数。通过实验室与田间试验分析,设计的监测仪能有效的监测联合收割机清选损失,最大测量误差为2.81%,满足实际设计监测要求。该研究可为谷物联合收割机清选损失测试研究提供参考。 展开更多
关键词 传感器 联合收割机 监测 清选损失
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