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期刊信息/Journal information
农业工程学报
中国农业工程学会
农业工程学报

中国农业工程学会

朱明

半月刊

1002-6819

tcsae@tcsae.org

010-65929451，65910066转2503、3503

100125

北京朝阳区麦子店街41号

农业工程学报/Journal Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《农业工程学报》是由中国农业工程学会主办的全国性学术期刊,自2005年始为单月刊。编委会名誉主任:汪憨华院士,编委会主任兼主编:杨邦杰教授《农业工程学报》为全国中文核心期刊,在最新版的《中文核心期刊要目总揽》中位居"农业工程类"期刊榜首；2001年入选中国期刊方阵"双效"期刊；被中国科协主办的《中国学术期刊文摘》选为首批收录期刊；先后被美国工程索引(EI Page one)、英国国际农业与生物中心(CAB International)、检索系统、数据库收录。
正式出版
收录年代

    以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统分析与展望

    徐永洞刘志丹
    1-12页
    查看更多>>摘要：种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径.水热技术可以将畜禽粪污快速直接转化生产生物原油、水热炭、水相产物和气体产物,生成物分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和气体肥料应用潜力,以粪污水热资源化为核心构建的高效种养结合系统有助于提升畜禽粪污的无害化资源化水平和消纳能力、构建生态可持续的绿色循环农业,实现畜禽粪污资源化利用、种植业和养殖的协同高效发展.该研究基于国内外近十余年的研究,系统综述了粪污水热资源化产物在种养结合生态循环农业模式中的作用和应用潜力,论述了畜禽粪污水热转化生物原油在农业内燃机中作为燃料的研究现状,阐述了水相产物作为潜在的农用杀菌剂在作物病害防控中的作用,梳理了畜禽粪污源水热炭在转化机理、理化特性和还田应用中的研究进展,分析了气相产物中的组分和用于温室种植的潜力.在此基础上总结了以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统面临的主要挑战,并对水热资源化产物农业循环应用的研究方向进行展望.研究为畜禽粪污水热资源化和高效种养结合系统研究提供理论参考.

    畜禽粪污水热炭生物炭水热转化生物原油种养结合系统农作物病害防控

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    铲齿-双滚筒组合式花生捡拾装置研制

    高连兴梁港平蔡依琳冯伟志...
    13-22页
    查看更多>>摘要：两段收获是国内花生机械化收获主要方式.大中型花生捡拾收获机所配置的弹齿滚筒式捡拾装置结构复杂且易损坏,捡拾过程中不仅存在植株抛起、壅堆、漏捡和掉果等问题,弹齿弹出地面时也会造成扬尘,严重制约了花生收获作业效率、增加花生损失,加剧环境污染.针对上述问题,该研究在分析弹齿滚筒捡拾花生过程基础上,提出了由铲齿、拨秧滚和捡拾滚(简称双滚筒)构成的花生捡拾机构,研制出相应的捡拾装置样机并进行田间性能试验;基于Box-Behnken中心组合设计原理,以植株捡拾率和荚果落果率为试验指标以机组前进速度,捡拾速比和铲齿半径为试验因素进行了正交试验,并对试验因素进行优化.试验结果表明,铲齿-双滚筒组合式花生捡拾装置作业中不存在植株抛起、壅堆和弹齿扬尘等问题;在田间试验条件下,作业速度为1.2m/s、捡拾速比为1.2、铲齿半径为498 mm时,花生植株捡拾率均值为99.22％,落果率均值为1.84％,均优于花生捡拾作业标准要求.铲齿-双滚筒研究结果对解决国内花生捡拾收获机存在的捡拾问题具有重要意义.

    农业机械收获机花生捡拾装置

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    玉米亲本种子变幅振动式分级装置研制

    毕于彬宋庆斌赵鹏飞董建鑫...
    23-32页
    查看更多>>摘要：针对玉米繁种阶段亲本种子播前分级效率低、筛面自净效果差的问题,该研究提出一种变幅振动筛分方法,并设计了种子分级振动筛装置,对驱动机构和自净清筛装置进行设计与分析.在喂入量2.5 kg/s的条件下,以京科968玉米种子为试验对象,以分级合格率、作业时间和卡种数量为试验指标,通过四因素(进料口高度、振幅、振动频率和筛面倾角)三水平Box-Behnken试验,建立各因素与试验指标间的回归模型,并对参数进行优化.结果表明,影响变幅振动式分级装置分级合格率的主次因素顺序为振动频率、筛面倾角、振幅和进料口高度,影响作业时间的主次因素顺序为振动频率、振幅、筛面倾角和进料口高度;卡种数量具有较大的随机性,当振幅和振动频率都较低时,筛面卡种数量急剧增多,自净效果极差.最优参数组合为进料口高度19mm、振幅5mm、振动频率8.25 Hz、筛面倾角7°,模型优化预测结果为分级合格率88.04％,作业时间40 s.在最优条件下的验证试验结果为分级合格率89.55％、作业时间39 s,平均卡种数量8粒,与预测结果基本一致,较等幅振动式分级装置的分级合格率提高3.25个百分点,作业时间减少4 s,平均卡种数量减少2粒,作业性能优于等幅振动式分级装置.分级装置分级效率达0.33 t/h,各项指标均满足相关设计要求.研究结果可为繁种阶段种子分级装备的设计提供参考.

    农业机械种子分级振动筛玉米

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    考虑倒伏与粮仓容积的再生稻头季机收路径规划

    张国忠凌高旻季超吴擎...
    33-45页
    查看更多>>摘要：为提升机具作业效率和质量、减少土壤碾压等,该研究提出一种同时考虑作物倒伏状态、碾压面积和收获机粮仓容积的路径规划算法(harvester grain bin capacitated arc routing problem,HGBCARP).该算法由作业信息处理模块和作业路径规划模块组成,作业信息处理模块将农田边界、卸粮点位置、作物倒伏方向及面积、位置等信息转化成可处理的数据形式并传输给路径规划模块,然后由路径规划模块进行作业行方向划分、作业行遍历顺序寻优、转弯方式生成、碾压面积计算等,最终得到最优路径规划结果.采用改进遗传算法,分别以3种再生稻收获机、2种传统水稻收获机和3种不同田块为对象,以行驶路径长度、碾压面积、收获粮食量为评价指标,采用回转式收获路径和HGBCARP式收获路径规划开展对比试验.结果表明,HGBCARP式比回转式收获路径碾压面积每公顷减少11.79％～27.20％,可使倒伏的机收头季稻增收1.64％～1.95％;同时在3种不同田块条件下进行仿真试验,HGBCARP式比回转式收获路径可使碾压面积每公顷减少7.25％～20.09％.使用电动无人履带式底盘对不同收获路径进行田间模拟收获试验,HGBCARP式收获路径与传统牛耕往复式及回转式收获路径相比,碾压面积减少约11.21％～28.03％,在路径长度减少约6.81％～23.46％,验证了 HGBCARP式路径规划方法的有效性,研究结果可为智能化作业路径规划研究提供参考.

    作物倒伏低碾压轨迹规划弧路径规划问题

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    考虑滑移滑转的双电机履带底盘路径跟踪算法

    赵状状张国忠罗承铭刘婉茹...
    46-54页
    查看更多>>摘要：针对履带底盘田间作业时由于土壤松软、田面不平整导致履带滑移滑转、自动导航路径跟踪精度低的问题,该研究提出了考虑滑移滑转的履带底盘路径跟踪算法,基于履带底盘运动学模型推导出表征滑移滑转特性的转向半径修正系数,并设计了一种基于预瞄模型的模糊控制路径跟踪算法.该方法在纯模糊控制基础上通过预瞄模型确定预瞄点,进而得到横向偏差与航向偏差,同时在常规模糊控制器中引入转向半径修正系数,建立横向偏差、航向偏差、转向半径修正系数三输入模糊控制器.以双电机履带底盘为控制对象,采用高精度RTK-GNSS和MTi-30惯性传感器获取底盘实时位姿信息与角速度信息,进行组合导航.开展了三输入模糊控制器田间U型路径跟踪试验,结果表明,三输入模糊控制器的直线跟踪最大绝对偏差、平均绝对偏差和标准差分别为12.0、3.6和4.4 cm;三输入模糊控制的曲线跟踪最大绝对偏差、平均绝对偏差和标准差分别为21.3、8.6和8.4 cm;为进一步确定本研究算法在履带出现滑移滑转时对路径跟踪精度的提升效果,开展了常规模糊控制器与三输入模糊控制器曲线路径跟踪对比试验,结果表明:当作业速度为0.6 m/s时,常规模糊控制器的最大绝对偏差、平均绝对偏差和标准差分别为31.1、8.3和10.2 cm,三输入模糊控制器的最大绝对偏差、平均绝对偏差和标准差分别为22.4、7.4和9.1 cm,相较于常规模糊控制器,路径跟踪精度分别提高了 27.95％、10.84％和10.78％,所设计的三输入模糊控制器可有效降低履带滑移滑转的影响,增强导航系统的控制性能,可为履带底盘在田间松软土壤环境下高精度导航作业提供参考.

    农业机械自动导航路径跟踪履带底盘模糊控制滑移滑转

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    干旱地区砂质土壤棉花苗床土层构建装置的研制

    李帆杨怀君郑炫胡赫岩...
    55-65页
    查看更多>>摘要：针对新疆南部砂质土壤"干播湿出"棉花种植模式下,春季耕整地连续作业存在作业阻力大、苗床整不平、压不实,严重影响棉花出苗率的问题,该研究设计了一种适合砂质土壤的苗床整备装置,可一次完成碎土、平土、灭茬、镇压、耱地等作业.采用分段平土装置代替耙组进行联合整备作业,分段平土装置为两段式,首段刮土板呈"W"型对称分布,通过刮土板角度对土壤流动性、平整度和作业阻力的运动分析,确定当刮土板倾斜角为45°时碎土和平土效果最好;台架试验结果表明,镇压辊直径400 mm、碎土辊直径400 mm时综合评分最高.样机性能对比试验结果表明:较耙片式联合整地机综合工作阻力降低8.67％,作业效率提升6.6％;地表平整度标准差为11mm;耕深稳定性变异系数为9.2％,碎土率为92.3％,表面未见秸秆残膜,分段平土装置能有效碎土、平土、灭茬;二次整备后浮动式土层构建装置能有效压实土壤构建出"上虚下实"土层结构,0～5cm播种土层平均土壤紧实度为169 kPa,适合砂质土壤精量铺膜播种作业和棉花生长,较对比机型种膜错位率下降62.5％,出苗率高于对比机型4.8％.研究结果可为砂质土壤苗床整地机研发与改进提供参考.

    农业机械优化试验棉花播前苗床整备砂质土壤

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    苹果颗粒离散元接触参数标定与仿真试验

    张宏建韩欣杨化伟陈修波...
    66-76页
    查看更多>>摘要：为精准确定红富士、花牛和黄元帅苹果的接触参数,该研究基于离散元法对3种苹果颗粒的仿真模型进行接触参数标定试验.首先,创建3种苹果的离散元填充模型,并通过电子秤、万能试验机等试验设备,确定其本征参数.其次,通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验,得到红富士、花牛和黄元帅苹果与亚克力板的碰撞恢复系数分别为0.473、0.432和0.466;与亚克力板的静摩擦系数分别为0.435、0.536和0.519;与亚克力板的滚动摩擦系数分别为0.0077、0.013 8和0.0088.最后,通过堆积角试验、最陡爬坡试验确定二次回归正交旋转组合试验,得到红富士、花牛和黄元帅同种苹果间的碰撞恢复系数分别为0.487、0.348和0.469;静摩擦系数分别为0.584、0.869和0.644;滚动摩擦系数分别为0.084、0.096和0.093.试验结果表明,红富士、花牛和黄元帅苹果仿真试验与物理试验的休止角相对误差分别为5.95％、6.55％、8.67％.研究结果可为苹果物理特性和低损采收技术研究提供理论依据和模型支撑.

    离散元模型苹果接触参数标定与试验堆积角

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    离心泵进口来流速度扰动不确定性对水力性能及流场的影响

    陈学炳杨博文张人会郭广强...
    77-85页
    查看更多>>摘要：离心泵运行过程中其进口来流速度随时间的波动对泵的水力性能具有不可忽略的影响,该研究采用非嵌入式多项式混沌(non-intrusive polynomial chaos,NIPC)方法对进口来流速度扰动的不确定性进行量化分析,探究其对离心泵水力性能的影响.结果表明:随机来流速度对泵的水力性能具有较大影响,且不确定度越大,其影响越大;进口来流速度扰动会引起泵叶片压力面尾缘与吸力面上压力分布及叶轮流道内流场的变化,从而造成泵的扬程及效率的波动且波动范围较大;同时,来流不确定性的影响在叶轮内流场中的传播是非对称且非均匀的.不同工况下来流速度随时间的扰动对泵性能的影响有所差异,大部分工况下来流速度扰动会造成泵性能的下降,其中不确定度为5％时,扬程最大可下降0.4 m,效率下降3％.对不同工况下泵的进口流速不确定性进行量化分析,能够对离心泵在整个运行工况下的稳健性进行综合评定,为泵稳健性设计提供一定的基础.

    离心泵流速水力性能不确定性分析非嵌入式多项式混沌

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    降速方式对混流泵压力脉动特性的影响

    卢金玲王阳代俊航朱国俊...
    86-95页
    查看更多>>摘要：混流泵在降速过程中的内部流动特性变化对其性能和稳定性有重要影响.针对这一问题,该研究探究了混流泵在降速过程中内部流动的复杂性,尤其关注不同降速方式对泵内压力脉动特性的影响.通过构建多通道测试系统,收集了混流泵在不同降速方式下的外特性参数信号和泵内压力脉动信号.并采用非稳态信号处理技术,从时域、频域和时频三方面探究不同降速方式对叶轮出口和导叶内部的压力脉动特性的影响以及二者之间的相关性.结果表明,泵内压力脉动的峰值和样本熵的变化趋势与不同降速方式的幂指数呈正相关关系;在整个降速过程中叶轮出口压力脉动对导叶内压力脉动起主导作用;叶轮出口和导叶内部压力脉动之间的相干频率主要集中于80～120 Hz之间;在不同降速过程中叶轮出口和导叶内部的压力脉动之间强相关区域的频带范围保持不变,但是强相关区域在整个降速过程频带范围中的占比有所变化;对于具有固定初始转速和目标转速的降速过程,降速方式的改变不会影响叶轮出口和导叶内压力脉动的相干频率.研究结论可为揭示混流泵瞬态运行特性及提高混流泵降速运行中的稳定性提供参考.

    混流泵信号处理相关性分析传递熵压力脉动

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    基于作物水分亏缺指数和盐分淋洗系数的新疆棉田节水控盐优化方法

    赵玉赵嘉滨范雯婧左强...
    96-108页
    查看更多>>摘要：通过灌溉对作物根区土壤水盐环境进行适时适度的调控是促进新疆绿洲农业可持续健康发展的重要举措,其中最为关键的一环当属灌溉制度尤其是灌水定额的优化.为了提高灌水控盐效率,该研究以新疆沙湾市膜下滴灌盐碱棉田为研究对象,以当地传统灌溉制度为对照,在基于作物水分亏缺指数(plant water deficit index,PWDI)评估并实施智能灌溉的基础上开展了 2 a(2021与2022)田间灌水控盐试验,通过设置不同的盐分淋洗系数(2021年:1.0与2.0;2022年:1.0、1.4、1.8、2.2与2.6)探讨灌水定额对土壤水盐运移与棉花生长以及水分吸收利用的影响.结果表明,在固定PWDI阈值(评估值超过阈值时开启灌水)的情况下,在一定范围内随着盐分淋洗系数的增大,灌水定额增加,灌水周期延长,灌水总量增大,更多盐分被被淋洗到根区下部甚至根区以下,从而改善根域水盐环境,减轻水盐胁迫,促进棉花生长并增产,但灌溉水利用效率呈缓慢下降趋势.然而,当盐分淋洗系数(灌水定额)增大到一定程度时,长期优越的根域水盐环境导致棉花徒长,即营养生长旺盛而生殖生长迟滞,灌水周期缩短,灌水总量急剧上升,产量不再增加反而有下降趋势,灌溉水利用效率显著降低.综合考虑盐分淋洗、棉花生长与产量以及水分利用效率,当试验区PWDI阈值取为0.5时建议对应的盐分淋洗系数取为2.2.该研究可为新疆盐碱棉田高效生产以及绿洲农业可持续健康发展提供理论依据与技术支撑.

    灌溉盐分淋洗灌水定额膜下滴灌节水控盐水分利用效率

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