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[硕士论文] 张静
流体机械及工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:为保证稻谷的储存安全,需对新收获的含水率较高的稻谷进行干燥处理。干燥动力学的研究有助于深入研究干燥特性,对于研究水分扩散机理和干燥机设计均具有重要意义。
  基于热重分析研究了含水率为17.18%,21.05%和30.12%的稻谷在不同温度下的等温干燥动力学。研究表明,对于同一含水率的稻谷,温度越高,最终含水率越低。在同一干燥温度下,初始含水率越高,最终含水率越高。干燥速率和峰值干燥速率随着温度和含水率的升高而增大。采用5种不同的等温干燥模型对实验数据进行拟合分析,拟合效果均较好,其中Midilli and Kucuk模型拟合效果最好。有效水分扩散系数随干燥温度的升高和含水率的增加从3.97×10-10m2/s增大到5.25×10-10m2/s,随着含水率降低,活化能增加,活化能的范围为3.92~6.82kJ/mol。
  为研究稻谷真空干燥动力学特性,设计搭建了可准确控制相对压力、温度并实时测量质量的干燥动力学实验平台。该平台包括真空控制系统、温度控制系统、质量称量系统、实时数据采集与控制系统以及数据处理系统。对实验平台韵真空控制、温度控制和质量测量性能进行测试分析,结果表明该平台能够实现相对压力和温度的准确控制并实现干燥数据的实时精确采集。
  以干基含水率为28.02%的稻谷为研究对象,研究了相对压力和温度对稻谷真空干燥特性的影响。结果表明,相对压力对稻谷干燥的影响不大,温度对稻谷真空干燥的影响较明显。温度越高,达到目标含水率所需的时间越短,干燥速率和峰值干燥速率越大。采用9种不同的薄层干燥模型对不同干燥温度下的实验结果进行拟合分析,模型拟合的相关系数R2均高于0.9860,拟合效果均较好,其中Midilli and Kucuk模型的R2均高于0.9990,拟合效果最好。在真空条件下,稻谷的有效水分扩散系数随温度的升高而增大,真空干燥活化能为37.43kJ/mol。
[硕士论文] 师亚祥
机械制造及其自动化 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:粮食仓储是粮食流通过程中最重要的一环,实现粮仓管理智能化是发展建设现代化粮仓的重点,但目前中国粮食仓储过程中依赖人工和半自动的方式获取粮情信息,自动化水平不高。在分析粮仓检测系统的设计需求后,设计了粮库的粮情管理系统。整个系统由数据采集终端、无线传输系统和远程管理平台组成。
  (1)实现了基于Cortex-M3微控制器的粮仓信息数据采集系统,其功能包括粮食储量测量、温度测量、湿度测量等。以STM32F103作为主控芯片,设计了其电源电路、晶振电路、复位电路、通信电路等电路;根据粮食堆放的特点,采用激光测距和角度测量相结合的方法来采集粮食的堆放特征参数并对粮食储量进行计算,采用DS18B20温度传感器和DHT11湿度传感器对仓内信息进行采集;根据粮仓结构特征,给出一种温湿度传感器的布置方案;完成了该数据采集系统的硬件设计与制作,并编写了对应的软件;最后对数据采集终端进行了实验室调试。
  (2)设计了无线数据传输系统,根据粮仓群的分布特点,选择了ZigBee作为本系统的数据传输方式。分析ZigBee的工作特点,选定了基于CC2530芯片的ZigBee模块组建网型通信网络;设计ZigBee无线传输协议的帧格式和控制命令,完成整个数据传输系统的搭建;使用Win form开发现场计算机端的数据采集上位机,将粮库粮情信息存入数据库。
  (3)根据实际需求开发了远程管理平台,该管理平台具有数据显示、历史数据查询、粮食安全报警等功能。数据显示主要对当前仓内温湿度、粮食储量等数据进行显示,历史数据查询主要包括采集数据、分析结果及安全状态的查询,粮食安全报警功能主要用于评估温湿度是否超标、粮食储量等指标是否合理。本系统采用Visual Studio2010软件开发工具实现了远程监控管理系统的开发,并结合云服务器技术,完成网站的部署。
  该系统根据粮仓特点实现了多种传感器的合理布置和有效的数据采集,并根据采集数据实现了粮情信息的管理,最后根据分析结果驱动相应设备对粮仓参数进行调整和控制,从而减轻了对人工的依赖,实现粮仓的远程智能化管理。
[硕士论文] 马春云
生物化工 沈阳师范大学 2017(学位年度)
摘要:保障粮食产后质量与数量是十分关键的首要问题,做好安全储粮工作意义重大。粮食储藏是一个十分复杂的过程,对非人工干预状态下的粮堆安全稳定性变化规律进行研究,为人工干预提供操作依据。温度和水分是储藏过程中的两个重要指标,两者的变化会直接影响储粮品质。
  本研究以储存状态(非人工干预状态下)的玉米粮堆作为研究对象,采用理论研究和数值模拟相结合的方式,建立玉米的温湿度测试系统,运用统计学中的假设检验法测得实验所用小型储藏仓壁面温度是具有均匀性的。在高温和低温恒定的条件下,通过测试温度从仓壁向粮堆内传递的情况以及温度传递过程中粮堆湿度的变化,利用实测数据分析粮堆内部温湿度随时间的变化规律,该实测数据为建立玉米粮堆的湿热场数学模型提供数据支撑。
  通过对粮堆湿热场的传质机理的研究,明确粮堆的物理参数主要包括孔隙率、渗透率、比表面积、迂曲度等以及它们的基本特性。本研究构建的数学模型把粮食在储藏过程中的呼吸作用的影响考虑在内,主要运用的方程有空气连续方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及水分守恒方程,模拟方法选用有限元法,运用多物理场数值模拟软件(COMSOL)进行数值模拟,利用云图从不同角度分析玉米粮堆的温度场、湿度场的动态变化规律,如高温高湿区域的面积、等温线的变化等,利用各点的温度差异产生的气流模拟其速度场并分析分布规律,将粮堆温湿度的实测值与模拟值进行对比,得出所建湿热场数学模型是具有可行性的,对储粮新技术的研究和行业发展具有重要的显示意义。
[硕士论文] 李彩霞
生物物理学 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:目前微波杀菌技术由于其安全环保高效的优点而在食品工业中得到了广泛的应用,其杀菌所需要的时间和温度都低于其他常规方法,并且对食物的营养成份影响较小甚至无影响。近年来,有研究表明紫外协同微波作用的杀菌优势比单独的微波杀菌更强,但是关于紫外协同微波作用在大米灭菌及呼吸作用方面的研究却鲜有报道。对大米进行灭菌的目的是延长其保质时间,而延长大米保质时间的另一个方法便是抑制大米的呼吸作用,目前有很多这方面的研究和应用,但是尚未见到通过降低辅酶Q含量来抑制大米呼吸作用的报道。所以本课题以未处理的样品为空白对照,以水浴处理和单独的微波处理为对比,研究紫外协同微波处理对大米灭菌及辅酶Q的影响,欲通过此研究为延长大米的储存期提供一个新的理论方法。主要研究内容和结果如下:
  1.通过研究水浴加热、单独的微波加热和紫外协同微波加热的升温曲线,我们发现无论是否有紫外辐射的存在,微波使用功率300 W时的升温曲线都与水浴升温曲线最接近。
  2.用以上三种不同的处理方式分别处理大米1 min,3 min,5 min和7 min之后,提取大米蛋白质,进行SDS-PAGE电泳,发现所有条带的分布和颜色都基本一致,说明紫外协同300 W微波功率处理不会影响大米中蛋白谷的分子量和含量。
  3.用以上同样的方式处理大米表面的霉菌,随着处理时间的延长,三种处理方式处理之后细菌的残余菌数都逐渐减少;当处理时间为3 min的时候,紫外协同300 W微波功率处理后的杀菌效率是单独的微波功率处理之后的2.1倍,这说明紫外协同300 W微波功率处理能够在相对短的时间内具有更高的杀菌效率。
  4.用以上同样的方式处理大米,测定大米中辅酶Q的含量,结果显示紫外协同300 W微波功率处理之后,大米中辅酶Q含量降低的幅度最大,说明紫外协同300 W微波功率处理能更有效地降低大米中辅酶Q的含量。因辅酶Q在电子传递链中作用重大,所以通过降低辅酶Q的含量,可以抑制大米细胞的呼吸作用,从而延长大米的保质时间。同时用傅立叶变换红外光谱分析仪和紫外分光光度计分别测定用以上处理方式以及不同处理时间之后的辅酶Q10的结构,结果显示紫外协同微波作用能够改变辅酶Q10的化学结构。
[硕士论文] 李振岩
农业机械化工程 扬州大学 2017(学位年度)
摘要:我国果蔬品种多,种植面积大,果蔬采后损耗大,贮藏品质不高,有的地区盲目投产气调储藏库,造成投资浪费。针对我国果蔬采后保质贮藏技术存在的种种缺陷而得不到解决的现状,本论文开展微波真空干燥装备研究与试验研究。旨在通过微波真空干燥技术,达到节约能源、降低投资使用成本、提高工作效率的效果,同时能够延长蔬菜的保鲜期,实现高品质蔬菜商品化的流通。
  本论文来源于“十二五”农村领域国家科技计划“二氧化碳冷阱微波真空干燥装备研究与示范”项目的子课题,根据项目需求,确定微波真空干燥装备整体设计路线,根据理论分析及项目需求,确定微波真空干燥装备关键结构设计以及装备组成部件选型,1)确定装备圆柱干燥室的尺寸为r×l=1500 mm×2000 mm;2)干燥室门处设有密封橡胶圈以及铜丝线圈,密封橡胶圈是保证微波真空干燥室的密封性,铜丝线圈是保证微波不泄露;3)抽真空采用一台5.5kW真空泵,冷却水流量为50 L/min,以及一台3kW罗茨泵组合在一起,共同组成装备的真空系统;4)选用8个微波磁控管,联排式排布,分3横排,每排之间间隔45°,中间一排选取两个磁控管;5)物料盘转速在每分钟3转~20转之间。通过Fluent有限元软件对干燥室干燥过程中气体的流线、速度、压力场进行验证,最终验证结果符合项目要求。
  对微波真空干燥装备进行工作参数的单因素试验,分别对不同压强、功率、物料切片厚度进行不同因素试验,最终确定微波真空干燥装备真空度选择在1000 Pa~5000 Pa、功率选择在4 kW~10 kW、切片厚度选择在4mm~8 mm较合适,对胡萝卜片、紫薯片的干燥效果进行比较,微波真空干燥装备均可以保证干燥品质。
  本论文中干燥后的胡萝卜含水率为9.1%,并可保持胡萝卜的营养价值,对真空度、干燥功率、切片厚度因素分析,采用三因子二次回归正交旋转组合试验方案,试验结果经过软件Design-Expert8.0.5回归数据分析,可以得出二次回归方程通过响应分析面和等高线分析,确定干燥时间的极小值,从而确定微波真空干燥胡萝卜片的最优条件:真空度为1874 Pa、切片厚度为5.9 mm、微波功率为10 kW。
[博士论文] 王青云
森林食品加工与利用 中南林业科技大学 2017(学位年度)
摘要:霉变是导致粮食贮藏期品质下降和重量损失的主要原因。稻谷因其生长环境高温高湿的特点,储藏期内极易发霉变质和积累霉菌毒素。传统化学药物的使用对环境造成的负面影响和病原菌逐年增强的抗药性问题,使得开发生物源的新型稻谷防霉剂成为农业可持续发展的必然需求。本论文以前期研究中分离到的具有高抗霉活性的纳豆芽孢杆菌Bna05菌株为发酵菌种,通过发酵工艺优化、抗霉活性物质分离鉴定、抗霉作用机制研究和稻谷防霉试验研究,旨在探明Bna05菌株抗霉活性物质主要成分和功能,为开发广谱、安全、高效的稻谷防霉剂提供理论依据。
  通过单因素实验及响应曲面设计对Bna05菌株产抗霉活性物质的液体发酵工艺进行了优化,确定了该菌株产生抗霉活性物质的适宜条件为:温度30℃、培养时间37 h、初始pH值6.6。适宜的培养基配方为:大豆蛋白胨(或胰蛋白胨、蛋白胨)1g、葡萄糖2g、牛肉膏0.3g、Na2HPO40.15g、KH2PO40.1g、酵母浸出粉0.3 g、谷氨酸0.06 g、天冬氨酸0.06 g、水100 mL。优化后所得Bna05发酵上清液的抑霉率为87.02%,比发酵工艺优化前提高了65.69%。
  利用抗菌脂肽合成酶类基因片段的特异性引物对Bna05菌株的基因组DNA进行扩增、测序和Blast比对,结果表明:Bna05菌株含有sfp和srfAA基因,未检测到ituC、ituD、fenD、fenACE、bymB、bymC基因的存在。Bna05菌株发酵上清液的固相萃取物经RP-HPLC分离后,得到三组抗霉活性物质:F2、 F3和F4,通过微孔板比色法测得F2、F3和F4对黑曲霉的MIC50值分别为50、200和100μg/mL。质谱鉴定的结果,发现F3中存在两种V7-surfactin异构体,样品F4中存在三种I/L7-surfactin同系物。对F2进行LC/MS/MS分析的结果发现F2中存在与Subtilisin、Fibrinolytic enzyme和Serine alkaline protease结构类似的小分子蛋白类物质,这些小分子抗菌蛋白的存在,应该是样品F2表现出较强抗霉活性的主要原因。
  通过对受试霉菌进行PI染色观察、核酸及蛋白泄露情况测定、光学和扫描电镜观察的结果表明:经F2处理后的黑曲霉孢子大部分受到损伤,但未出现细胞裂解;F3、F4能导致部分霉菌孢子破裂,但对未破裂的孢子损伤较小;F2、F3和F4均能引起黑曲霉核酸和蛋白泄露,泄露量在处理的前3h呈快速增长趋势。光学显微镜观察的结果表明,F2、F3、F4均能延迟黑曲霉孢子的萌发和抑制菌丝生长。F2存在条件下的黑曲霉生长过程中易出现大量结团,F3、F4存在条件下的黑曲霉菌丝附近出现疑似胞内物质泄露物形成的泡状物,F4所导致这种泄露现象比F3更明显。扫描电镜观察的结果显示,经F2、F3、F4处理后的黑曲霉菌丝均呈现萎蔫、局部凹陷、表面粗糙、生长受抑等特征;而对照组菌丝则生长旺盛、菌丝饱满、表面光滑。初步的协同抗霉试验结果表明,V7-surfactin、I/L7-surfactin均能与F2发生抗霉协同作用,两类Surfactin之间无抗霉协同作用。
  对Bna05菌株发酵上清液固相萃取物SPEL进行抗霉菌谱测定和稳定性分析的结果表明,SPEL对黑曲霉、黄曲霉、根霉、青霉和烟曲霉均有较好的抑制效果。SPEL对高温和酸碱均具有一定的耐受性,但应避免80℃以上的高温、强酸、强碱及与Mg2+、Zn2+、Fe2+、Ca2+接触或混合使用。稻谷防霉试验研究结果表明,每g稻谷中加入300μg SPEL时,可将稻谷中的霉菌数由对照组中的严重危害级降低到临界级,脂肪酸度所对应的储存品质指标由重度不宜存降低为宜存,同时,黄曲霉毒素B1的含量比对照组降低了74.0%。试验过程中还发现SPEL对稻谷发芽具有良好抑制效果。说明SPEL具有作为新型稻谷防霉保鲜剂的开发研究价值。
[硕士论文] 李芊霆
管理科学与工程 东北农业大学 2017(学位年度)
摘要:稻谷是我国主要粮食作物之一,其收获、干燥和加工等过程,都影响着稻谷的产量和品质。寒地稻谷主要以粳稻为主,种植在我国北方地区,有着日照时间短,生长周期长,耐寒等特点。因为粳稻最佳的干燥时间是在收获后的4-8小时,最晚不能超过8小时,否则会发生霉变。根据这个特点,为了保证寒地稻谷的品质和产量,建立寒地稻谷的干燥中心变得十分重要,而干燥中心的选址及稻谷运输车辆的路径优化则是首先要解决的问题。本文主要以满足寒地稻谷产后干燥的时限要求为出发点,探讨建立干燥中心的定位-路径问题,主要研究内容如下:
  (1)根据寒地稻谷最佳干燥时间是在收获后4-8小时,最晚不能超过8小时的特点,将干燥中心选址与配送路径问题综合分析研究,在传统的定位-路经问题模型上进行改进,对稻谷的干燥时间、运输车辆的最短路径及运输的总成本方面深入探讨,建立了多目标带时间窗的寒地稻谷干燥中心LRP模型。
  (2)在LRP问题求解方法上,应用启发式算法和智能优化算法相结合的两阶段法:
  1)在定位-配给问题(LAP)阶段,建立P-中值模型,应用贪婪取走启发式算法求解;
  2)在车辆-路线问题(VRP)阶段,考虑稻谷干燥时间约束及多个干燥中心等条件,建立带农户时间窗的多干燥中心车辆路径模型(MDVRPTW)。考虑到多干燥中心的复杂性,应用聚类分析将多个干燥中心配送车辆路径问题转换成多个相对简单的干燥中心配送车辆路径问题,结合模型特点,应用改进后的遗传算法—单点交叉多子代遗传算法,对最优的运输路线方案和最小成本进行求解。
  (3)实证分析。以五常市为研究对象,结合其地理位置、稻谷产量等相关数据,应用寒地稻谷干燥中心LRP模型及其算法进行求解。分别应用Excel软件中VBA程序,SPSS和MATLAB软件进行编程实现,得出干燥中心位置、车辆运输路线方案及运输的总成本,证明模型和解法的可行性和有效性。
  寒地稻谷干燥中心的建立可以有效的减少粮食在晾晒干燥过程中的损失,保证其品质和营养。应用启发式算法结合智能优化算法求解寒地稻谷干燥中心的LRP模型,在满足寒地稻谷时间约束的条件下进行选址并路径优化,有效的控制时间和物流成本,为实际的选址与路径优化问题提供重要参考依据。
[硕士论文] 张戈
机械工程 陕西科技大学 2017(学位年度)
摘要:智能化粮库监测系统可以对粮库进行计量,对粮库安全管理具有重大意义。本文研究了一套基于自动调焦的智能化粮库监测装置。在自动调焦的基础上,根据正焦状态的系统参数拟合的函数进行测距,系统的图像采集装置可以实时监控,实现了粮库实时监测和自动计量的全面管理。论文具体的研究工作包括:
  (1)对比了五种计量技术,选取适用粮库静态环境的基于测距传感技术的计量法;介绍了基于图像处理的自动调焦技术原理和方法。
  (2)在自动调焦原理的基础上提出了粮库测距系统的原理。分析了光学成像系统成像的原理,根据高斯公式选择了通过改变焦距实现系统清晰成像;通过分析对比离焦深度法和聚焦深度法两种自动调焦方法,采用适合粮库测距系统的聚焦深度法实现自动调焦;在聚焦深度法的基础上提出了测距系统的改进步骤。
  (3)图像清晰度评价和搜索算法制定是聚焦深度法的两个关键步骤。介绍了图像清晰度计算的预处理方法,即彩色图像转换为灰度图像;通过实验拟合四类评价函数曲线,根据单峰性、无偏性、灵敏度高、鲁棒性和实时性五个标准,选取Brenner函数;介绍了四种典型的搜索算法的原理和步骤,根据准确性、计算量、可行性等标准,选择爬山搜索算法;针对爬山搜索法在实际应用中搜索速度和精度降低的问题,提出了设置合理的调焦步长的优化方法,保证了系统测距的速度和精确度。
  (4)设计了基于自动调焦的粮库监测装置测距系统的总体方案:上位机显示监控画面,处理图像,下位机采集图像,电机搜索等。分别设计了系统的五个模块,图像采集模块选取USB摄像机,图像传感器为CMOS;图像处理模块采用MATLAB软件来实现图像清晰度评价;电机搜索模块选取两个步进电机控制镜头变焦环和聚焦环,通过改变光学系统中镜组的位置实现调焦,并设计了传动方案和机械固定结构;单片机控制模块通过设置五级步距角实现爬山搜索;通过20组实验测得对应的变焦环和聚焦环的脉冲数,拟合出物距曲线,得到计算物距的分段函数。最后根据测距系统原理说明了测距实验的过程。
  (5)通过40组实验测得系统的相对误差不超过10%,满足精确度要求,并且从电机搜索,曲线拟合及人为因素分析了误差来源;通过5组重复性试验测得同一距离的方差最大为2.8117,满足稳定性要求;结果证明了该测距系统的可行性。
[硕士论文] 祁应梅
控制科学与工程 浙江大学 2017(学位年度)
摘要:粮食问题关乎国计民生,粮库建设在粮储管理中占据重要的地位。随着近几年粮食产量的大幅增加和国家储备粮收购政策的不断深入,粮库建设正向大型化方向迅速发展,因此对粮库信息化系统的建设提出了更高的要求。
  自2012年国家粮食局提出粮库改建后,虽然国内多数粮库基本实现了测、控、管自动化,但大部分粮库信息系统仍然存在以下几个问题:一、测控信息和业务信息无法互联互通;二、粮情检测数据不全面,储粮状态无法准确识别,且粮情控制不够智能化,大多数情况下需要人工决策控制;三、业务管理流程不规范,作业效率较低;四、系统功能不完善,在数据展示和界面操作友好性方面有待改进。
  针对现有粮库信息系统存在的诸多不足,本文在已有的粮库测控系统的基础上,设计了集粮情测控和业务管理于一体的管控一体的粮库信息化系统,实现了粮库信息系统的功能改进和优化设计,重点研究内容如下:
  (1)运用管控一体化系统设计原则,设计完成了集粮情测控与业务管理于一体的智能粮库信息系统,实现了集成化、模块化、层次化的粮库管控功能。
  (2)基于RFID(Radio Frequency Identification,射频技术)的“一卡通”式业务管理流程优化设计,大幅度提高管理操作效率,降低操作过程中的人因失误。
  (3)扩展设计了数量、虫情、能耗等粮情检测功能,研究设计了基于多参数粮情检测的粮情状态识别方法,并对常用粮情控制模型和知识规则库进行优化,设计实现了基于专家知识的智能控制机制,大幅度提高了系统智能化水平。
  (4)通过分析粮库系统应用场景和使用对象,对粮库信息化管控系统进行基于人因工程学的系统赛面和功能的优化设计,以实现系统信息合理的展示、便捷的操作和高效的管理。
  本文通过搭建测试环境,对系统功能和性能进行了详细的测试,并通过江苏某地方粮库现场的实际应用情况进行了应用效果验证。结果表明,系统在粮情测控及业务管理功能上均得到良好的用户反馈,完成了预期设计目标,提升了粮库管控效率,实现了保证储粮质量并节约管理成本的应用效果。
[硕士论文] 王海钰
农业工程 华中农业大学 2016(学位年度)
摘要:柑橘的收获具有季节性,柑橘收获期间,为了避免同一地区柑橘同时销售而形成的相对聚集,需要应用贮藏库创造适合柑橘保鲜的外界环境,延长柑橘的销售时间。通风贮藏库是一种被广泛采用的低成本柑橘贮藏设施,通风贮藏库内的温湿度环境以及合理的气流场分布对于柑橘的贮藏效果都有很重要的作用。
  本文针对贮藏库内温度、湿度和气流场等为研究参数,以柑橘贮藏效果为研究目的,自主设计建造了一种依靠通风窗、进风孔及通风道进行通风和降温,依靠气流加速水份蒸发进行加湿的柑橘通风贮藏库。以通风贮藏库为研究对象,运用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术及多孔介质模型,分析了不同通风方式及有无货物存放等多种情况下通风库内单相流场的分布情况,并对温度因素进行模拟值与试验值的对比分析,证明库内环境条件适合柑橘贮藏的同时验证CFD分析的可靠性。最后针对设计所存在的不足提出贮藏库优化方案,并对优化方案内流场气流分布进行数值模拟分析以判断气流分布均匀性,从而判断优化方案的可行性。具体研究内容主要包括:
  (1)通过远程监控温湿度测试系统对当地样库温湿度数据进行采集,在两种不同的外界环境条件下,通过地面、同一水平方向及同一竖直方向传感器所测温湿度数值的对比分析得出贮藏库内温湿度的分布规律,同时通过库内地面、库顶、南墙及内部四个区域的温湿度对比分析得出库内各区域的温湿度分布情况。
  (2)建立了通风库及通风库内设置多孔介质域的CFD模型,对自然通风条件下库内及柑橘存放区的气流组织进行了数值模拟,分析了库内温度场的分布特征及贮藏条件的适宜性,并将数值模拟结果与试验测试结果进行对比,验证模拟的可靠性。
  (3)对通风库的结构进行优化,并将优化前与优化后的通风库内流场分布进行对比,分析得出优化结果。
  通过研究得出以下结论:
  (1)在两种不同的外界环境条件下,贮藏库内温度均由东墙处向西墙处逐渐降低,湿度逐渐升高;由地面向库顶温度逐渐升高,湿度降低且库内各区域温度由高到低为库顶、内部、地面、南墙排列的规律,湿度随之呈由低到高的变化。
  (2)通过温度场的三维稳态分析及三维非稳态分析得到了通风库内的温度、流速的分布情况以及一个小时内库内温度的变化情况,并通过两种环境条件下的温度场分析证明了库内温度能够保持在柑橘贮藏适宜温度。之后通过各试验点温度模拟值与实测值的对比分析证明了CFD模拟的可靠性,对比结果误差较小且整体温度变化趋势基本一致。
  (3)将优化前后同一截面的速度与温度值进行对比研究,通过对比得出优化后的库在通风降温方面都比优化前有所提高,证明了结构优化方式是合理的。
[硕士论文] 马涌
电气工程 哈尔滨工业大学 2016(学位年度)
摘要:机器视觉色选系统是集光、电、气、机及图像处理为一体的智能化分选设备,一般分为黑白色选系统和彩色色选系统。目前,彩色色选系统通常采用计算机作为图像处理的核心,该系统具有体积大、筛选效率低的缺点。随着国民经济的不断发展,人们对于彩色色选系统的分辨能力、识别精度和筛选效率提出了越来越高的要求。本文研究基于机器视觉的嵌入式色选系统,嵌入式系统具有集成度高、实时性好、功耗低、可靠性高的特点,将其应用于彩色色选系统具有广阔的应用前景。
  本文以DALSA的彩色线阵CCD相机为传感元件,以FPGA XC3S500E和DSP TMS320DM6437为处理核心,设计图像采集单元、图像处理单元、图像显示单元和筛选执行单元,完成彩色色选系统的嵌入式平台设计。采用FPGA IP核技术构造双口RAM,实现图像数据存储与读取的分离控制。设计FPGA与DSP的EMIF通信接口,通过VHDL语言编程实现FPGA与DSP的数据交换。编写VGA显示电路的驱动程序,以640×480的分辨率显示相机所采集的彩色图像。
  以破损花生为试验对象,采用仿真工具MATLAB研究有关的图像处理算法,包括以下几个方面:采用RGB颜色模型统计和分析图像中不同区域的像素值,据此实现破损区域和花生颗粒的识别;研究不同的图像滤波算法,选取并改进中值滤波算法,实现图像中脉冲类噪声的滤除。采用形态学运算,消除图像中的点状和孔状噪声,平滑物体边界轮廓。采用8邻域链码算法实现花生的轮廓检测,识别花生颗粒并计算每粒花生的破损面积。同时根据轮廓线坐标计算花生的周长、面积、长短轴、形心等几何参数。
  在嵌入式机器视觉色选系统上,移植与测试图像处理算法。建立CCS工程,并配置工程文件,采用C语言编写破损区域检测、中值滤波、形态学运算和连通域检测的程序。通过编写的程序处理工业相机采集的图像,测试每个程序的处理效果和运行时间。最后,实现两种破损检测算法,并根据试验结果分析两种算法的适用范围。
[硕士论文] 萨法
园艺学;蔬菜学 东北农业大学 2016(学位年度)
摘要:本试验以海南省未成熟的帝王香蕉为试验材料。主要研究了未熟香蕉分别在低温和MA储藏条件下的生理变化特性。通过生理特性的研究确定了最佳储藏温度为12±0.5℃。在最佳储藏温度下研究了不同厚度保鲜袋对香蕉储藏过程中生理变化的影响,确定最佳保鲜袋厚度。
  研究结果如下:
  1.香蕉属于呼吸跃变型果实,并且具有明显的呼吸峰。在低温和MA储藏条件下可以明显抑制呼吸释放量以及延迟呼吸高峰时间的到来。
  2.试验确定了最佳储藏温度为12±0.5℃,在此条件下,香蕉可以安全储藏,不会因低温而引发褐变。同时,在此温度下储藏,可以抑制未成熟香蕉的成熟和衰老,保持良好的外观,延长货架期。
  3.MA方法在低温条件下对香蕉储藏有明显的抑制作用,主要表现在使未成熟香蕉果实硬度下降。在0.08mmPE保鲜袋中的香蕉果实硬度下降最慢。
  4.果实硬度下降与总可溶性固形物相关,同时也与SOD酶活性息息相关。PE保鲜袋抑制了SOD酶活性,提升了各项指标程度。因此,抑制了可溶性固形物含量的上升,并且保持果实有一个较高的硬度。
  5.MA储藏可以延缓可溶性糖和可溶性固形物的含量上的上升。并且可以减少Vc和可滴定酸在低温MA储藏过程中的损失。
  6.MDA含量与果实硬度呈负相关,与总可溶性糖含量呈正相关。MDA和果实硬度与果实细胞结构完整度有相关性。
[硕士论文] 张全超
农业工程;农业机械化工程 东北农业大学 2016(学位年度)
摘要:农作物秸秆是宝贵的可再生资源,但秸秆结构疏松、密度小、分布分散、季节性强,导致其收集、运输及贮存困难,因此秸秆打捆收获非常必要。圆捆机作为秸秆收获的关键设备,具有结构相对简单、配套动力较小、价格较低等优点,在国内外得到广泛应用。但我国自主研发的中小型钢辊式圆捆机所收获的秸秆捆,在运输贮存过程中存在易于膨胀松散等问题,主要原因捆绳机构的绕绳方式不合理,为此本文设计了与其相配套的捆绳机构,并对其进行深入的分析与试验研究,为圆捆机捆绳机构的设计及研发提供理论依据与技术支持。主要研究如下:
  (1)利用万能试验机对圆捆机专用麻绳进行拉伸特性试验研究,试验结果表明:试验选取的3因素对捆绳的最大拉力和伸长率的影响顺序相同,贡献率顺序均为:绳数>绳长>加载速度,绳数对试验结果响应最显著,绳长与加载速度对拉伸性能的影响相差不大。3因素对最大拉力和伸长率的影响规律为:随绳长的增加,捆绳的最大拉力缓慢下降,伸长率先减小后趋于平稳;随着绳数的增加,捆绳的最大拉力和伸长率均呈现二次抛物线性增加;随加载的增加,捆绳的最大拉力缓慢下降,伸长率缓慢减小。试验结果为圆捆机捆绳机构的设计提供依据。
  (2)利用钢辊式圆捆机试验台,测定完整稻秆在试验条件下的卷压应力变化规律,并拟合其应力松弛方程。完整稻秆在该试验条件下的最大卷压应力平均为7.15 kPa、平衡卷压应力为2.38 kPa,卷捆完成20 s后适合捆绳机构的放绳捆绕。测定结果表明:卷捆刚完成时秸秆捆卷压应力达到最大值,不宜立即放绳捆绕,随后卷压应力随时间不断下降最后趋于平衡,平衡卷压应力是秸秆捆膨胀变形的内在因素。测定结果为捆绳机构的设计及放绳时间的调整提供参考。
  (3)针对钢辊式圆捆机设计捆绳机构,该机构主要由机架、导绳板、导绳轮、传动系统、导轮组合以及座板等组成。利用Solidworks三维建模软件构建捆绳机构各零件的三维模型,并对捆绳机构进行虚拟装配以及零件干涉检查,在装配体的基础上,详细介绍了机构的工作过程及其关键零部件的设计建模过程。捆绳机构的设计为机构的试验研究提供技术支持。
  (4)按照预定的捆绳机构结构参数,简化机构模型,并导入ADAMS虚拟样机中建立仿真模型,添加约束和运动副,双驱动运行模型,拟合捆绳机构相对秸秆捆的运动在秸秆捆表面留下的运动轨迹。将仿真结果与捆绳预试验测量值对比分析,发现两结果误差控制在3%以内,结果说明仿真轨迹拟合度极高,捆绳机构的设计合理,机构的关键参数对绕绳轨迹有重要影响,为捆绳机构试验因素选择提供依据。
  (5)利用钢辊式圆捆机试验台,进行捆绳机构的试验研究,确定目标函数秸秆捆不规则度Dk、秸秆捆膨胀率Pk、捆绳消耗量Gs与各试验因素之间的关系。在试验范围内,各因素对秸秆捆不规则度贡献率大小顺序为:安装距离、圈数、导绳轮半径;对膨胀率的贡献率大小顺序为:安装距离、导绳轮半径、圈数;对捆绳消耗量贡献率大小顺序为:导绳轮半径、圈数、安装距离。通过响应曲面分析法,建立了各试验因素与评价指标的响应曲面模型,确定了捆绳机构的优化参数组合:圈数为2圈、导绳轮半径为70 mm、安装距离为62 mm。在优化参数组合下,秸秆捆的不规则度为3.23%,膨胀率为4.72%,捆绳消耗量为2.93 kg/t。
[硕士论文] 王会
农业工程;农业机械化 东北农业大学 2016(学位年度)
摘要:颗粒物质的流动表现出类固-类液的特性,常被视作物质的第四形态,激起了研究学者的广泛关注。其中颗粒物质的密集流动、二元混合分离、静态堆积、结拱堵塞等更是研究的热点和难点。颗粒物质的贮存及转运是生产加工过程中不可或缺的工艺环节,它使不同功能的工艺设备和生产环节联结贯通,使生产加工连续、高效的进行。料仓做为贮存散体的主要设施,其还具有平衡工艺、均化物料以及紧急存放物料等功能。为了保障料仓的安全运转、提高生产效率对料仓内颗粒流动特性的研究具有重要的实际意义和科研价值。
  颗粒物质在料仓内的流动往往表现出脉动特性,甚至引起料仓振动、“料仓音乐”等动态特性。但是受实验手段方法的限制,有关料仓内颗粒脉动引起的动态特性的研究依然停留在噪声、能够发生“料仓音乐”的最小决定性高度和影响颗粒脉动的因素等简单的表面现象上,无法剖析料仓内部的深刻变化,更不能顾全料仓内所有颗粒的运动状态和规律。为此,本文基于离散元方法模拟变料仓半锥角和颗粒与壁面间摩擦系数的三维深仓卸料实验,通过颗粒平均速度表征颗粒脉动,以法向力表示颗粒间接触力,研究发现了项层颗粒间接触力周期性消失现象,并围绕该现象展开了研究,研究主要结论如下:
  (1)卸料开始后颗粒开始脉动,整个卸料时间内速度波动表现出两种显著不同波形,一种卸料前期的大振幅、波峰波谷清晰可辨的周期性波动,另一种是卸料后期的小振幅、峰值无法辨识的无规律波动。接触力消失现象在卸料前期的剧烈脉动时段内发生,该现象发生的时刻是速度波动的波峰时刻,亦是顶层颗粒间位移差最大的时刻。
  (2)顶面颗粒层做自由落体运动是产生接触力消失的主要原因,可以通过颗粒受力矢量图判断发生该现象的范围。
  (3)储料底端速度波动是小振幅无规律的波动,卸料前期后期波形相似;越靠近储料顶端,颗粒平均速度越小,但波动振幅越大,波峰波谷亦可清晰辨识,表现出更强的周期性波动,卸料前期和后期越表现出两种显著不同的波形。
  (4)颗粒脉动剧烈程度随着半锥角的增大逐渐减弱,45°之前脉动程度减弱更快。半锥角越大接触力消失现象的发生频率和持续时间越小;较小的摩擦系数不会引起接触力消失现象。
  (5)料仓最大动压所在的位置是料斗和圆筒部结合处向上1/3处。
[硕士论文] 李冬艳
园艺学;蔬菜学 东北农业大学 2016(学位年度)
摘要:番茄(Solanum lycopersicum L.)因营养丰富、品质佳、用途广、产量高,拥有多种对人体有益成分,在全球有广泛的栽植面积。番茄是一种极易受病源侵染的蔬菜,近年在番茄上广泛流行的病害有许多,严重影响番茄品质与产量,对病害的常规处理多为药剂防治,该预防方法不彻底,不能起到长期防护,还对自然环境造成极严重的污染,同时,在运输环节中番茄是一种极易破损,造成产量降低,所以,培育可以一起对多种病害都有抗性且耐贮运番茄材料是当前市场需求。
  该实验采用多基因聚合和分子标记辅助选择技术,使拥有多个不同抗病基因和耐贮基因番茄材料杂交保证其后代聚合多个优质基因,在苗期采用SCAR、CAPS、InDel分子标记技术对13485×13065及13485×13337的杂交F4、F5、F6代群体植株基因型检测选择,同时结合苗期人工接种鉴定及田间农艺性状调查,创制新的抗多种病害且耐贮运的番茄种质材料,为番茄新品种的选育奠定材料基础。主要结论如下:
  (1)本实验用东北农业大学番茄课题组提供的番茄高代自交系13485(含Tm-1、Mi-1基因)为母本,用来自亚洲蔬菜研究中心的番茄材料13065(含Ty-2、Ty-3、I-2、Ph-2、Ph-3基因)及含有耐贮存rin基因的番茄材料13337为父本配置两个杂交组合,分别为13485×13065,13485×13337,构建六代的番茄群体。
  (2)在大量阅览国内外文献基础上,得到可以鉴别Tm-1、Mi-1、Ty-2、Ty-3、I-2、Ph-2、Ph-3及rin基因的候选标记2-4个,利用亲本、杂交后代和东北农业大学番茄课题组供给的具有上述抗性基因的其余番茄品种对候选标记进行筛选,最终筛选确定出遗传距离相对较小、同时还具有较好的稳定性及准确性的分子标记,依次为SCG12、M58、T0302、P6-25、Z1063、dTG422、TG328、R58。
  (3)为了进一步验证本研究所用分子标记辅助选择的准确性,曾采用与Ty-3紧密连锁共显性分子标记P6-25、与I-2紧密连锁功能标记Z1063及与Mi-I紧密连锁分子标记构建了能够一起鉴定上述3个抗病基因的多重PCR体系。
  (4)应用最终确定分子标记类型对13485×13065及13485×13337的F6代群体(共836株)在苗期对其进行基因型筛选及接菌检测,同时结合植株的田间性状观察,在13485×13065的杂交后代经6代筛选获得抗5种病害(黄化曲叶病、烟草花叶病、枯萎病、晚疫病、根结线虫病)含有7个抗病基因的植株为27份,其中有12份植株含有的7个抗病基因都为纯合;抗5种病害含有6个抗病基因的植株9份,其中包括不舍Ph-2基因材料1份,不含Ty-3基因材料4份,不含Ty-2基因材料4份:在13485×13337的杂交后代经6世代筛选最终获得抗番茄烟草花叶病、根结线虫病(含Tm-1、Mi-1基因)且含rin基因的材料7份,且上述材料的果实品质优良。
  (5)在13485×13065的F6代群体内挑选长势一致番茄植株200株接种番茄枯萎病,在13485×13337的F6代群体中挑选长势一致的番茄材料,将其划分成2组,每组100株分别接菌番茄烟草花叶病及番茄根结线虫病,结果表明对植株进行两种检测方法的吻合度依次达到86.5%、88%、90%。
[硕士论文] 孙田依
动物学 南昌大学 2016(学位年度)
摘要:锈赤扁谷盗Cryptolestes ferrugineus和土耳其扁谷盗Cryptolestes turcicus属鞘翅目Coleoptera扁谷盗科Laemophloeidae,是一类全球性分布第二食性储粮害虫,以在粉类和破碎的粮食、谷物中发生最多。目前,对于两种扁谷盗研究主要集中于形态学、生态学和生物学特性等方面,分子研究数据较少,只有COI基因用于系统发育分析。因此,对扁谷盗线粒体基因组的测序可以丰富现有的线粒体全基因组数据,为进一步进行比较基因组学研宄提供基础数据。本文通过长片段PCR(Long-PCR)技术对绣赤扁谷盗及土耳其扁谷盗线粒体基因组序列进行了扩增和测序,得到全长并分析其特征。同时基于绣赤扁谷盗及土耳其扁谷盗在内的24种农业昆虫线粒体基因组数据,利用不同方法(最大似然法、邻接法和贝叶斯法)构建了系统发育树,分析它们的系统发育关系。主要结论如下:
  1.锈赤扁谷盗和土耳其扁谷盗线粒体基因组长度分别为15,511bp和15,517bp,注释得到13个蛋白质编码基因(PCGs)、16SrRNA和12SrRNA基因、22个tRNA基因和AT富集区序列。两种扁谷盗的线粒体基因组序列具有较高的A+T含量,分别为76.4%和76.9%。
  2.锈赤扁谷盗及土耳其扁谷盗线粒体蛋白质编码基因均以ATN起始编码,而终止密码子具有多样性,有完整的终止子TAA、TAG及不完整的TA或单个碱基T。
  3.两种扁谷盗22个tRNA长度在60-71 bp之间,AT含量分别约为76.2%和77.2%。在这22个tRNA基因中,除tRNASer基因二氢尿嘧啶臂(DHU stem)结构有缺失外,其他21个均可折叠成三叶草二级结构。这些tRNA二级结构中普遍存在碱基错配,锈赤扁谷盗和土耳其扁谷盗线粒体tRNA二级结构分别存在28处和21处。
  4.锈赤扁谷盗及土耳其扁谷盗线粒体AT富集区分别为859bp及857 bp, AT含量高达86.5%和86.0%。在两种扁谷盗线粒体AT富集区中存在不同数量的Poly-T、Poly-A结构以及(TA)n、(AT)n等微卫星结构。
  5.利用线粒体基因组13个蛋白质编码基因(PCGs)及2个核糖体RNA,分别使用NJ、ML和BI法构建鞘翅目24种常见农业昆虫的系统发育树,3种系统发育树均支持扁谷盗科为单系,属于扁甲总科,与扁甲科具有较近的亲缘关系。
[硕士论文] 高帅
建筑与土木工程(暖通) 山东建筑大学 2016(学位年度)
摘要:粮食问题是世界性问题,改革开放以来我国成功地解决了十几亿人口的吃饭问题,取得了举世瞩目的成就。在新的形势下粮食安全面临新的挑战,特别是进入21世纪以来我国粮食产量实现“十二连增”,做好安全储粮工作、保持粮食的品质、降低粮食损失意义重大。粮食的温度和水分是保持粮食品质的重要指标,粮堆通风是保持和调整粮食储存品质的常规手段。研究通风过程中粮堆内热湿耦合前沿规律,可以分析粮堆内温度和水分前沿的迁移变化,同时通过对前沿问题的分析研究预测合理的通风时间、有效降低储粮成本,从而实现经济安全储粮。
  本文以储粮通风理论和多孔介质传热传质原理为理论基础,通过CFD数值模拟的方法,结合一定的现场测试对垂直和横向通风两种通风方式下粮堆内温度和水分的前沿变化规律进行了数值模拟研究。主要研究工作如下:
  首先,结合储粮通风理论和数值模拟理论基础,对通风过程中仓内的传热传质机理进行分析,掌握通风过程中空气温度和湿度对粮食内温度和水分的影响,对热湿耦合的过程进行研究。
  其次,基于局部热平衡和多孔介质传热传质理论,结合质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,建立能够准确描述垂直和横向通风过程中粮堆内部空气流动、水分迁移、温度变化的数学模型,在数学模型源项中体现通风过程中的热湿耦合问题,分析通风过程中温度锋面和水分锋面的移动规律,建立相应的数学模型。
  最后,对国家某高大平房式仓进行横向通风的试验测试,记录平房仓、通风笼尺寸,布置测点并使用粮情监测系统,记录粮堆内温度随时间的变化,对此次测试进行数值模拟分析,针对局地地区的气候特点,选取三种典型的通风工况,对不同通风方式不同通风条件下的通风过程进行数值模拟分析。
  研究结果表明,试验测试与数值模拟过程中温度变化和水分变化相近,说明数值模拟中建立的数学模型是准确的;相同通风工况相同通风方式下其温度前沿的移动速度要快于水分前沿的移动速度;相同通风工况不同通风方式其降温降水效果相差不大但横向通风的前沿移动速度要快于垂直通风的移动速度;不同的通风工况其通风量与前沿的速度成正比且温度和水分的分布具有一定的分层现象,通风量越小,分层越明显。
  温度和水分的前沿移动规律可建立数学模型,通过建立前沿的数学模型为粮食通风预测通风时间、合理控制成本提供依据。本文得到垂直通风和横向通风的前沿推进公式分别为φx=0.14· v-1.58(x/L)1.6和φx=0.121·v-1.722(x/L)1.1
  本论文研究成果对于提高粮食储藏的品质和安全性,提高粮食企业的经济效益、保证国家粮食战略的可持续发展具有重要的理论意义和指导意义。
[硕士论文] 程亚萍
通信与信息系统 安徽大学 2016(学位年度)
摘要:从古至今,粮食一直是人类生存发展的基本条件,粮食安全问题不仅与个人生存息息相关,更关乎国计民生,保证粮食安全有利于社会稳定及构建和谐社会。而粮食存储是粮食安全的一个重要部分。为了减小粮食在储存中的损失,就需要实时掌握粮仓中的粮食存储质量。信息技术的迅速发展,让粮情监测行业也受到了很大影响,用户对测控系统的选择更为挑剔。从现今的粮情系统看,用户大多使用本地电脑安装软件使用,用户只能在本地机使用,不能进行远程操作。部分可以通过互联网操作的系统通常使用本地数据库进行管理数据,很难实现大范围的粮仓管理。
  本文为实现粮情数据的共享和粮情测控系统的远程操作,设计了云平台服务器。该服务器依托于云服务,主要用于粮情的数据处理和事务管理,可满足多用户同时在线获取粮仓信息、测量粮食温湿度、进行通风等操作。根据测控系统的需求,服务器的主要功能模块可分为登录、同步消息、发送指令、定时发送指令四个模块。为了方便程序的开发、维护以及扩展,本文采用了分层架构的方式设计服务器,将服务器分为网络层、业务逻辑层、数据访问层。本文的主要研究工作如下:
  (1)网络层中完成了TCP(Transmission Control Protocol)服务器端和UDP(User Datagram Protocol)服务器端的设计,以及线程池程序的编写,实现了网络通信。服务器使用TCP的通信方式与客户端进行数据传输,保证了传输的可靠性;使用UDP的传输方式采集粮情数据,保证了传输的即时性。另外网络层采用了异步I/O(input/output)模型和线程池技术实现异步通信,用来提高数据传输的速度和效率,以及服务器处理并发任务的性能。
  (2)业务逻辑层将服务器功能模块化,使用回调机制实现了登录、同步消息、发送指令、定时发送指令、通风控制等功能,以及完成了数据处理模块的设计。该层中通过回调函数调用网络层函数进行I/O通信,有利于降低程序耦合性,便于程序维护升级。
  (3)数据访问层中使用了OTL(Oracle,Odbc and DB2-CLI Template Library)的访问数据库方式对用户、粮仓、粮情数据等信息进行增、删、改、查操作,方便高效易读。另外服务器为增强用户信息的安全性,采用了MD5(Message DigestAlgorithm5)的加密方式对用户密码进行了加密。
  (4)将服务器各个功能模块进行了封装,编写了DLL(Dynamic LinkableLibrary)接口供客户端调用,并对云平台服务器的各个功能进行了测试。
  本文设计的服务器最大的特点是与云服务相结合。在云端建立了一个统一的数据处理平台,将分布在不同地点的粮库数据统一汇聚到云端处理,可以实现粮情数据的共享,可用于大范围的粮仓管理,方便开发者维护升级。此外本文设计的服务器可与多种终端进行连接,可满足用户随时随地使用测控系统的需求,打破了用户使用设备和操作地域的限制。
[硕士论文] 段天浩
通信与信息系统 安徽大学 2016(学位年度)
摘要:粮食是国民经济的基础,粮食安全关系到人民的健康和社会的稳定。通常影响粮食存储安全的因素有很多,其主要有粮食的温度、湿度以及水分等。为确保粮食在存储过程中的安全,减少其损失,管理人员需要及时掌握粮库中各个因素的变化情况,对粮食的存储状况进行有效的监测和管理,防止因温湿度等因素导致粮食发热和霉变等问题的发生。
  目前的粮情监测系统,一般是通过电源电缆、有线电缆将上位机、主机和测控分机等连接起来构成的系统,采用有线数据传输的方式,并且使用电缆为系统节点供电。但是,在实际应用中这种方式有其局限性,有线数据传输中需要大量的电缆,布线非常复杂,大量分布的电缆也给系统的调试和维护增加了很大的难度,同时有可能出现电路老化、短路、断线等问题。因此,本文设计并实现了粮情无线监测系统,系统主要由监测中心、通讯主机、测控分机、数据采集模块和3G无线通信模块组成,完成的主要工作概括如下:
  (1)确定了一种无线数据汇聚传输方式,采用无线射频模块Si4432,具有组网灵活、布线方便、成本低廉以及功耗低等优点。现场采集到的数据经分机汇聚在主机SD卡中进行储存,利用独立无线频段进行数据汇聚,当一个分机所辖数据采集模块的数据汇聚受到影响,对其它分机没有影响,提高了频率利用率,并且可以实现节点的动态加入。
  (2)为了满足系统对低功耗的要求,数据采集模块各节点使用锂电池供电,采用时间分割策略与唤醒机制,分机定时唤醒所辖数据采集模块,数据采集模块按照时间队列进行数据采集、回传,整个系统处于低功耗模式,提高了系统的准确性和可靠性。
  (3)设计了3G无线通信模块,并应用到粮情无线监测系统中,3G网络具有覆盖率广、稳定性高和数据传输速率快等特点。3G模块连接在主机上,主机SD卡中的数据通过RS232串口传送至3G模块,3G模块将数据转换成UDP数据包,通过3G网络接入Internet,并将数据发送到服务器。监测中心的管理人员可通过浏览器访问服务器,从而获取粮库中的粮情信息。此方式缩减了粮情的管理人员,提高了粮情的管理效率,实现了粮情信息的异地共享,基本能够满足用户的需求。
  (4)本文研究了多传感器信息融合方法,介绍了信息融合原理和过程,并应用到粮食安全状况的评估中,运用D-S证据理论对传感器采集的数据进行融合分析,最终得到对粮情的一致性解释与描述。
[硕士论文] 滕乐
通信与信息系统 安徽大学 2016(学位年度)
摘要:无论在什么时代,粮食都直接关系到了国家经济的发展和社会的稳定,而且我国是一个人口大国,粮食作为物质基础中最重要的一个环节更有着举足轻重的作用。为了保证民生,国家都会维持一定量的粮食储量,而每年因为存储不当造成的损耗不容小觑。早些时候,减少损耗主要还是从储量仓库的建设入手,而到了如今,科学的粮情测控系统已成为减少损耗的新的方向。
  为了改进已有的粮情测控系统的缺陷,项目团队已经初步设计了一个基于云服务器的智能粮情系统,该系统实现了粮情的异地检测,其中的云服务器能够提供多种客户端同时登录,实现了多平台测控的功能。但是随着该系统的测试使用,暴露了越来越多的问题,如用户信息混乱、功能不够丰富、不能提前示警。针对这些不足本文做了如下的设计。
  (1)考虑到多种类型的客户端接入,本文设计了一个基于云服务器的用户配置工具。该配置工具使用的是ASP.NET技术,采用了目前流行的标准三层架构(表示层、逻辑业务层、数据层),使用的数据库是SQL Server2005。该配置工具能够统一管理整个粮情测控系统的配置信息,包括用户信息、仓库信息等。并将这些数据统一存入云服务器中,具有管理方便、调用效率高、易修改的特点。
  (2)对于粮情测控系统功能方面的不足,论文主要做了粮情测控系统Web端功能的设计工作。本文的设计主要是基于前端技术和后台技术相结合的方法,使得粮情数据能在服务器与浏览器之间实时传递。所有的粮情数据都存储于云服务器中。为保障Web服务器与云服务器之间的高效准确的传输,采用protocolbuffer消息格式来定义传输的数据。为了使系统更加人性化,本文设计了粮情检测、定时检测与自动通风功能。
  (3)针对现有的系统在粮情智能分析上的欠缺,将遗传算法融入了粮情预警机制。该方法动态的选取当前时刻之前等间隔时刻的粮情值,将数据通过一定方式的处理后采用遗传算法得到模拟的预测曲线,通过曲线可以得到下一时刻的粮情预估值。根据预估值和事先设置的报警值可以达到粮情预警的目的。
  本文设计的粮情测控系统在测试阶段运行良好,粮情配置工具和Web客户端投入使用后也得到了用户的认可。基于遗传算法的粮情预警方法在仿真中也符合设计指标,证明了其可行性。
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