mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
基于零电压开关的超级电容均压技术

为了减少超级电容均压过程中开关器件的开关损耗,提高能量利用率和均压效率,提出了一种新型的基于零电压开关(ZVS)的超级电容均压电路。分析了电路在不同开关状态下的工作原理,推导了其不同工作阶段中电压电流的关系,建立了电路的时域电压电流模型,并分析了不同参数对电路工作特性的影响,得出了新型均压电路关键参数的设计原则,通过计算得出可以实现零电压开关的条件,利用图示法表示零电压区域。仿真和实验结果证明该方法真正实现了零电压开关,均压效率超过80%,开关损耗减少75%,显著降低了开关损耗,适用于储能系统中串联超级电容器或者蓄电池的均压。并且可以基于该均压电路为基本拓扑进行扩展,便于应用在电力系统、新能源发电中的大规模储能系统,具有较高的应用价值和较好的发展前景。
基于重要度评价矩阵的电网关键节点辨识

电网中存在某些脆弱环节对系统连锁故障有重要影响,如何有效识别这些脆弱环节是目前的一个重要研究内容。以IEEE 39节点系统作为测试算例,在直流潮流优化模型下,研究了电网部分节点移除对电力系统连锁故障的影响,采用了最大供电区域指标校验节点损失代价。并基于复杂网络特征参数及电网物理特性,定义了电网节点重要度矩阵,构造了一种电网关键节点辨识模型。该模型综合考虑节点及其相邻节点度值、节点效能值和线路的电抗值来表征电网节点重要度。仿真结果表明,电网的高度数节点不一定是引起连锁故障的关键节点,节点在整个网络中的效能值及其相邻节点度数是决定其关键程度的共同影响因素,该算法可以有效识别电网中的关键节点。
基于自抗扰控制技术的微网运行控制器

随着微网技术的成熟和发展,微网将不再局限于实验平台和示范工程,微网与大电网之间的友好协作变得至关重要。为此,将自抗扰控制技术(ADRC)的思想应用到了微网的并网控制中,设计了一种使微网在并网与孤岛之间切换以及负荷扰动等运行状况下,与大电网之间稳定和平滑协作的二阶非线性ADRC运行控制器;通过仿真验证,基于ADRC的微网运行控制器对网内电压、电流控制可以达到无相位差平滑控制,且频率波动范围满足国际标准±0.1 Hz的要求,控制效果优于传统的基于PID的控制器。与此同时,利用李雅普诺夫稳定性方法证明了该二阶ADRC中三阶扩张状态观测器(ESO)的稳定性问题。
跨区多条直流连续多次、同时换相失败冲击及抑制措施

为适应跨区特高压互联大电网的发展,深度理解特高压复奉、锦苏、宾金直流对华北-华中-西南链式交流同步电网的影响,从跨区多条直流连续多次、同时换相失败的机理入手,研究导致特高压复奉、锦苏、宾金直流连续多次、同时换相失败的华东电网故障,以及对华北-华中-西南链式交流同步电网产生的冲击,并找出了减小影响的有效措施:延长华东线路重合闸间隔时间、配置安控切机措施、及根据四川南部、重庆开机容量,合理规定华北-华中-西南链式交流同步电网跨区联络线的稳定限额。
550 kV离相气体绝缘组合电器电磁环流建模计算与发热消缺措施

针对离相气体绝缘组合电器(GIS)壳侧发热故障导致系统负荷电流极度不平衡问题,建立离相GIS壳侧电磁环流计算模型,研究了GIS壳侧设备发热故障引发负荷电流不平衡的内在联系,并正确制定设备消缺措施。模拟设备发热故障,分析GIS壳侧发热对电磁环流及负荷电流的直接影响。结果表明,采用电磁环流模型能准确验证GIS壳侧实测环流及确定负荷电流不平衡的主要原因;采取负荷转移策略可以在保证系统输送功率不受影响的前提下及时消除设备故障并解决系统负荷电流极度不平衡问题,使得发热温度从253 ℃降低到29.4 ℃,最大不平衡负荷电流从107.2 A降到20 A以下。
基于环流控制的模块化多电平变换器功率器件应力分析

为保证模块化多电平变流器的安全稳定运行,定量地计算出桥臂环流幅值Id的改变对功率器件的影响,并绘制出电流电压相角差φ=0°及90°两种工况下各电气量变化曲线。结果显示可以找到环流幅值最优点(I_d≠0)来有效降低流经开关器件的电流峰值、有效值、平均值及模块电压波动值。为此,利用降阶准谐振调节器设计了环流幅值控制器,MATLAB仿真及实物样机实验结果表明了数值计算的有效性。并通过对百兆瓦级换流站的分析,证明了该数值计算方法在工程实践中的意义。利用环流控制最优点(I_d≠0),能有效控制改善功率器件应力,增加器件运行寿命,提高系统安全运行范围,同时也为环流研究和控制提供了另一种思路。
电网电压对称故障时双馈风电机组转子电压补偿控制策略

为抑制电网电压跌落时双馈风力发电机(DFIG)的转子过电流,在分析了DFIG转子侧数学模型的基础上,提出一种转子电压补偿控制策略,即通过控制转子侧变换器(RSC)的输出电压,对转子反电动势(EMF)进行补偿。根据RSC的电压容量,分析了其完全补偿范围,同时分析了补偿控制算法对定子磁链的影响。该补偿控制算法减慢了定子暂态磁链的衰减速度,但是可以有效控制转子暂态电流。RSC的完全补偿范围与转子转速以及电压跌落深度有关,当EMF幅值在RSC的完全补偿范围之内时,该控制策略可基本消除转子电流波动;当EMF幅值在RSC的完全补偿范围之外时,该控制策略可有效抑制转子电流冲击。仿真结果表明,当电网电压标幺值跌落至0.2时,采用转子电压补偿控制可将转子电流幅值削弱39%。因此,所提出的控制策略可以增强DFIG的低电压穿越能力。
输电线路防风偏闪络限位装置的设计

为有效防治风偏对输电线路的危害,提出了一种能将风偏角限制在一定范围内的柔性抗风偏闪络装置,并研究了该限位装置在导线风偏冲击下对输电塔的影响及其安装方法。基于多档距输电线路风偏瞬态分析结果,根据冲量定理确定了导线风偏的等效撞击模型,在几何缩尺比为1:4的输电塔模型上进行了柔性抗风偏限位装置在不同初始静张力作用下的防撞击试验,确定了限位装置在导线风偏冲击下的附加动张力,并采用数值模拟方法验算了输电塔关键构件在限位装置动张力作用下的承载能力;最后给出了限位装置的初始静张力建议取值和安装方法。结果表明:在导线风偏所致冲击作用下的限位装置动张力放大效应显著,且动张力放大系数随最大风偏角的增大而增大,但随初始静张力的增大而减小;安装抗风偏限位装置后输电塔横担根部的受力状态最为不利,但输电塔构件的极限承载力仍能满足规范要求。
内置于高压开关柜的雪花型微带天线设计

针对高压开关柜内部结构复杂、绝缘距离小等特点,以微带天线为雏形设计了一种内置于高压开关柜的特高频传感器。该传感器首次以高压开关柜体作为传感器的信号参考地,使得天线与柜体一体化;并采用了Koch雪花型贴片作为天线辐射贴片,利用其呈现出的多频特性间接地拓展天线的检测频带。理论估算及仿真分析结果表明,雪花型微带天线仅在300~1 000 MHz频率范围内就有4个谐振点,且在谐振点均具有良好的阻抗匹配。实测结果表明天线能够对局部放电信号进行有效检测,且具有良好的检测灵敏度,验证了天线的有效性和实用性。
灵活裕度控制策略的功率–电压特性曲线分析

随着多端柔性直流输电系统中换流站数量的不断增多,为了分配多个换流站的直流电压控制权,提出了一种新型的灵活裕度控制策略。其通过采集直流电压差值实时计算权衡系数,确定直流电压控制与有功功率控制所占比例;该控制策略能够实现有功功率裕度控制模式和直流电压裕度控制模式,分析了2种模式下的功率电压特性曲线;最后在MATLAB/SIMULINK中搭建了4端柔性直流输电系统进行仿真。结果表明,该控制策略的2种控制模式实现了直流电压控制权的多级交接,能够较快地控制直流母线电压,适用于较复杂的多端柔性直流输电系统。
去极化电流微分法在求解变压器极化等效电路参数中的应用

为构造可靠的油纸绝缘变压器等效电路模型,以便深入研究绝缘系统受潮老化状态与介质弛豫响应间的内在联系,提出了一种基于去极化电流微分谱线的扩展德拜模型等效电路参数辨识方法。首先,对去极化电流曲线进行一次微分,揭示其内部蕴含的弛豫响应信息,研究表明:去极化电流微分谱线峰值点数即为等效电路弛豫支路数;其次,理论分析去极化电流一次微分谱线函数式与等效电路参数间的关系,解谱其一次微分谱线并获得相应子谱线参数,研究发现,通过微分子谱线参数可进而辨识得到弛豫支路元件参数;最后,通过实例验证了该方法的有效性与可行性。提出的等效电路参数辨识法为评估变压器绝缘介质内部弛豫响应特性提供了准确可靠的数学诊断模型。
检测变压器故障的扫频阻抗法特性研究及应用

为了更加有效地诊断变压器绕组变形,基于扫频阻抗(SFI)法的理论基础,在实验室内构建了一套绕组变形测试系统。以特制单相双绕组变压器为例,引入相关系数(CC)和短路阻抗(SCI)偏差作为判据,对正常和发生短路故障及翘曲故障的变压器进行了测量,并理论分析了故障后扫频阻抗曲线的变化情况。结果表明:扫频阻抗系统具有较高的测试重复性,其在相同测试条件下10次测试的相对标准偏差皆<0.35%,且该方法在频率为50 Hz处的阻抗值等效于该单相变压器的短路阻抗值;初始扫频阻抗曲线最大值与最小值相差约0.6 MΩ,不利于绕组故障的判断,需进行分贝化转换,经转换后扫频阻抗曲线跨度只为原来的0.1‰;单相变压器发生短路故障时,其扫频阻抗曲线会在最大波峰处产生较为明显的波谷;扫频阻抗法可利用短路阻抗法和频率响应分析(FRA)法判据对单相变压器故障进行判定。
基于阈值判断和支持向量机的电网实测过电压识别

过电压严重危害电网的安全稳定运行。目前,许多变电站已配置了可记录过电压波形的过电压在线监测装置,从而为过电压识别提供了基础条件。快速、准确识别出过电压种类对确定过电压发生原因及在此基础上开展检修工作具有指导意义。为此,提出了一种基于阈值判断和支持向量机的电网过电压识别方法,对暂时、操作以及雷电共11种过电压进行识别。在变电站采集得到共480条实测过电压波形数据,采用时域分析、频域分析和小波分析等数学方法相结合、多角度地提取过电压特征量,并将这些特征量输入由阈值判断和多级支持向量机构成的模式识别结构中进行识别。识别结果证明,所提特征量维数低、具有较大区别性,采用的识别方法准确性高、速度快,该识别方法可以较好地适用于对电网暂时、操作以及雷电过电压的识别。
双馈风电机组经串补并网的振荡模式分析

大规模风电经串补并网系统存在稳定性问题,为全面分析双馈风电机组(DFIG)经串补并网系统的振荡模式,建立了双馈风电机组经串补并网详细的状态空间模型。采用小信号分析法计算系统26阶状态矩阵特征值、阻尼比,基于模态频率和参与因子分析,甄别出待研系统的主要振荡模式。结果表明,该系统主要有高频振荡模式、轴系主导的振荡模式、由固定串补与变频器相互作用引起的次同步控制相互作用(SSCI)模式。变频器PI参数对SSCI频率和阻尼具有一定的影响,其中电网侧变频器(GSC)内环PI参数起主导作用;SSCI的频率受串补度的影响较大,且振荡频率在串补模态频率附近。
基于改进RLS算法的短路电流相控开断控制系统设计

为了快速准确地辨识出短路电流参数并预测可用过零点及判断故障类型,设计了三相短路电流相控开断控制系统。以现场可编程门阵列EP4CE15F17C8N为控制核心,结合AD采样、总线传输等外围电路,设计完成了控制系统的硬件电路。基于相控开断的原理和改进RLS算法,进行了故障初始时刻检测和短路电流的波形恢复,完成了控制系统的软件设计。通过继电保护测试仪搭建实验电路对控制系统相控开断的准确性和稳定性进行了测试。测试结果表明,控制系统能够在故障发生3 ms内准确判断故障发生,短路电流过零开断误差的3σ 范围在[-0.240 2, 0.416 2] ms以内,满足短路电流相控开断对控制系统速度和准确性的要求。
直流扰动对交流继电保护动态行为的影响

针对直流系统对交流继电保护所带来的新扰动,分析了直流系统扰动在交流电网中传递的机理。在数字实时仿真系统(RTDS)上,以南方电网某直流系统为原型搭建了一次系统模型,通过接入实际保护装置,构成闭环的交直流混合仿真系统,分析了交流继电保护在直流系统3类扰动工况下的动态行为。结果表明,直流正常运行工况变化对交流保护的影响较小,不足以引起交流保护的误动。而在直流扰动及异常工况这类扰动中,以换相失败对交流保护的影响最为严重。换相失败时引起的快速功率倒向导致变化量方向元件及负序方向元件有误动的可能,并增大了零序过流保护的保护范围。在直流系统故障时,直流控制保护系统在故障后的快速响应比直流故障本身对交流保护的冲击更大,以双极闭锁最为严重,这会给交流保护带来一系列不良影响。所得结果为全面评估交直流混联系统中的交流继电保护提供了依据。
厦门柔直工程±320 kV直流电缆绝缘及外护层结构选型与论证

为了验证厦门柔直工程±320 kV直流电缆绝缘结构和外护层设计选型是否合理,对选用的直流电缆绝缘料进行了30、50、70 ℃下的高场电导特性和室温、70 ℃下的负极性直流击穿电场强度测试,并利用有限元多场耦合软件分析±320 kV直流电缆在绝缘厚度为26.0 mm时的电场及热场分布情况,最后参照GB/T 18380.35—2008中C类成束燃烧试验方法验证电缆外护层的阻燃特性是否满足工程要求。结果表明,选用的直流电缆绝缘料电导电流在同一电场强度作用下随着温度的升高而逐渐增大,在测试温度下材料的电老化阈值大于允许工作电场强度20 MV/m,室温和70 ℃下负极性直流击穿电场强度的Weibull分布结果分别为223.38 MV/m和162.81 MV/m。在空载和工程的额定负载下的有限元仿真结果表明,±320 kV直流电缆绝缘层中的最大电场强度均小于绝缘材料的允许工作电场强度,外护套形式为中密度PE+阻燃PE的双层护套电缆与单层阻燃护套电缆的C类成束燃烧试验炭化高度分别为1.4 m和0.8 m。因此±320 kV直流电缆绝缘和外护层结构的选型满足厦门柔直工程要求。
巴西美丽山二期特高压直流工程系统设计

巴西将于2018年和2019年建成投运两回±800 kV直流输电工程,该工程采用的技术路线和设计标准与国内常规特高压直流有许多不同之处,为了给国内直流工程设计者提供国外工程设计参考依据,以巴西美丽山电站送出第2回(Xingu换流站至Rio换流站)直流工程为依托,依据招标文件和巴西当地各种标准要求,采用国内外设计标准对比的方法,着重就巴西直流工程主回路,无功配置,过电压与绝缘配合,可靠性等方面进行重点论述,开展特高压直流工程设计研究,得出了能过满足巴方招标文件技术标准的研究结果。研究结果表明,采用国内同样的设计方法,同样能够满足不同技术路线和技术标准的需求。
考虑运行损耗和功率裕度的VSC-MTDC系统改进优化下垂控制策略

不当的直流电压下垂系数易造成多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统运行损耗增加或部分换流站满载,为此提出了1种考虑网络损耗和功率裕度的改进优化下垂控制策略。分析了影响直流网络潮流的因素,在考虑直流线路电压降的情况下,推导出了换流站间功率分配与下垂系数的关系式。提出了直流网络潮流优化计算方法,并得出了各换流站最优下垂系数。以换流站优化下垂特性为基础,设置直流电压拐点,综合考虑直流系统运行损耗和换流站功率裕度,提出了改进的优化下垂控制策略。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建6端柔性直流输电系统仿真模型,对3种下垂控制策略下系统的运行特性进行了仿真分析,结果表明:常规下垂控制按换流站额定容量分配功率,优化下垂控制考虑直流网络损耗,改进优化下垂控制兼顾系统运行损耗和换流站设备使用率。仿真结果与理论分析一致,验证了所提改进控制策略的有效性和可行性。
MMC子模块故障运行特性分析与容错控制策略研究

随着模块化多电平变流器(MMC)在高压直流输电领域应用的增多,其故障下的容错运行控制问题也显得愈来重要。针对MMC子模块故障下的容错运行问题,以平均开关状态模型为出发点,建立了适用于不同子模块故障类型下稳态特性分析的通用数学模型。基于该模型,对不同子模块故障类型下的运行特性进行了分析与总结,并针对子模块故障下容错运行的环流抑制问题,设计了适用于不同子模块故障类型的通用容错环流抑制器(GFCCS)。最后,以两种不同的子模块故障类型为算例分析背景进行了仿真与实验分析,结果表明了该通环流抑制器设计有效,能够同时实现不同子模块故障类型下的环流抑制。
基于精简集支持向量机的变压器故障检测方法

为解决变压器故障样本不易收集导致的数据不均衡问题,提出一种基于精简集约简上取样不均衡支持向量机(SVM)变压器故障检测方法。该方法首先利用广义自回归条件异方差(GARCH)模型生成变压器特征向量,然后利用精简集约简算法对少数类边界样本进行上取样,生成人工少数类样本从而实现训练样本均衡;并将该算法同其他不均衡数据取样方法进行比较。结果表明,在不同故障样本及不同不均衡比例下,该算法的检测率提高了6%~9%;此外,该算法生成后的样本不仅能代表整体结构信息,同时又兼顾不同样本组合的局部空间结构信息;因此该算法能有效提高SVM算法在不均衡数据情况下变压器的故障检测性能。
MMC桥臂不对称运行特性分析及子模块故障下的控制策略

子模块故障是模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)的一种常见故障类型,故障子模块被旁路后,MMC将处于桥臂不对称运行状态。为确保MMC在该状态下的稳定运行,对MMC桥臂不对称运行特性进行了详细的理论分析,提出了一套完整的子模块故障下的控制策略,包括基于电容比较的故障子模块定位方法及基于准比例谐振控制器的基频环流抑制方法;并在PSCAD/EMTDC软件环境下搭建了21电平MMC-HVDC仿真系统,对理论分析及子模块故障下的控制策略进行了仿真验证。结果表明:在不对称运行状态下,交流相电流基频分量在上下桥臂中不再平均分配,并且环流中将出现不对称的基频分量及三倍频分量,原有二倍频分量也略有增加;在提出的故障控制策略下,子模块定位方法能在一个周期内同时定位到多个故障子模块,同时基频环流抑制方法能对不对称运行状态下环流的附加分量进行有效抑制。仿真结果与理论分析的结果相符,验证了理论分析的正确性及所提出的故障控制策略的有效性。
稳态条件下变压器绕组轴向振动特性及其影响因素

为了研究变压器绕组振动的影响因素,建立了10 kV/400 V电力变压器的有限元模型,利用Maxwell以及ANSYS Workbench等软件的辅助,对变压器绕组在稳态运行条件下的振动特性进行了仿真计算,并将结果同实测数据进行对比验证。针对绕组轴向振动数学模型中的弹性元件—绝缘垫块开展了力学特性影响因素试验,并进行了变压器温升试验和绕组松动试验、以及大量现场振动普测数据的统计学分析,分别得到了绕组轴向振动特性随其预紧力、温度、老化程度的变化趋势。结果表明,绕组预紧力增大时,变压器箱体振动频谱中的基频及高次谐波分量均减小;变压器振动随油温升高呈线性增长;变压器运行年限对其振动基频分量影响较小,但随着运行年限的增长,变压器箱体振动信号谐波畸变率升高。
厦门柔性直流输电工程功率突变现象及优化策略

为解决直流控制系统异步运行对柔性直流输工程功率输出带来的严重影响,以厦门±320 kV柔性直流输电科技示范工程控制保护系统联调试验为背景,针对试验过程中系统无功功率突变的现象进行研究。在国际上首次发现并证明了柔直控制系统异步运行将导致工程传输功率周期性突变的问题,提出了柔直异步控制系统同步化的策略,并在工程用的阀控制系统中进行了验证。结果显示,异步运行将使换流阀调制波相位发生周期性的阶跃,直接影响换流阀和交流系统的功率交换,且功率突变的数值和系统等值阻抗特性呈负相关关系。
Z源三电平并网逆变器的准PR控制系统

Z源三电平逆变器将具有独特性能的Z源拓扑和高性能的三电平逆变器相结合,能够充分发挥两者的优势。由于Z源三电平逆变器的拓扑结构相比两电平逆变器更加复杂,为了避免并网控制策略中复杂的坐标变换和解耦过程,进而提高系统效率,将准PR控制引入Z源三电平并网逆变器中。在理论分析的基础上,将准PR控制和SVPWM调制算法相结合,设计出了系统完整的控制策略,实现了Z源三电平逆变器在两相静止αβ 坐标系下对电网交流信号的无静差跟踪,简化了传统的系统控制结构,提高了系统的性能。最后在Matlab/Simulink仿真软件中建立了Z源三电平并网逆变器的的仿真模型。仿真结果表明,相比于传统的两电平逆变器,该三电平逆变器输出的电压更接近正弦波,谐波畸变率更低,系统的鲁棒性更强。
含大规模风电场接入的多端直流系统对交流系统频率调节的作用

通过多端直流系统接入大规模风电将会降低系统惯性,使得系统频率受负载的影响变大。针对该问题,提出了一种在多端直流系统中使用的通过控制直流电压来重新分配功率以达到调节频率作用的功率协调控制策略。此外,对于使用风机惯性响应的情况,提出了一种通过检测直流电压降落的方法来检测系统频率事故的方法,避免了通信延迟和通信失败的可能性。最后,通过在Matlab/Simulink中建立三端直流系统模型进行了仿真分析,仿真结果表明:通过检测和控制直流电压可以正确检测交流系统的频率事故;且结合使用多端直流系统功率协调控制策略和风机惯性响应可以有效解决由较大的负载不平衡导致的较大的频率事故。
柔性直流输电系统控制研究综述

柔性直流输电作为新一代直流输电技术,目前被认为是实现新能源并网和直流电网的极具潜力的输电方式,也是构建未来智能化输电网络的关键技术。柔性直流输电系统的控制是影响输电系统运行性能的关键因素之一。为此,针对柔性直流输电系统控制进行研究,首先概述了两端柔性直流输电系统接线及控制方式,着重分析了多端柔性直流输电系统的拓扑结构及其优缺点,介绍了多端柔性直流系统协调控制和功率优化控制的主要方法。然后讨论了柔性直流输电系统附加控制的多种方法,并分析了风电接入下柔性直流输电系统的控制。最后对未来直流电网构建中柔性直流输电控制技术的研究方向提出了一些建议,为后续的研究工作提供参考。
固结灌浆期间盖重抬动对混凝土应力的影响研究

本文采用三维有限元方法,通过施加压力和位移两种方式模拟固结灌浆过程中的盖重上抬,并以黄登水电站11#坝段为工程实例,对混凝土在固结灌浆期间的开裂进行了研究。针对固结灌浆施工过程中混凝土表面裂缝问题,结合11#坝段浇筑过程、温控措施和观测数据,并考虑不同的灌浆压力、抬动位移及温度荷载的影响,计算拟定12种组合工况,对各种组合工况进行应力场分析。各工况仿真结果对比分析表明:有限的灌浆压力不会引起混凝土拉应力大幅度增长,而在较小的灌浆压力和温度应力双重作用下混凝土抗拉安全系数偏低;盖重有一定的抬动位移时会在混凝土表面引起较大的拉应力,叠加温度荷载后混凝土开裂风险加大。
基于精确河道地形的溢流坝泄流三维数值模拟

论文提出了包括实际工程精确河道地形的溢流坝泄流计算流体力学(CFD)三维数值模拟的方法。利用CATIA模型设计平台建立了湖北省喻家河水库工程三维模型,成功实现了实际工程精确河道地形与水工建筑物实体的融合,模型真实反映了实际工程的空间布置情况。采用紊流二方程中的RNG k-e模型进行数值模拟计算,用VOF方法进行自由表面的追踪,在1669 m~3/s、1199 m~3/s、728 m~3/s流量下,对溢流坝泄流时的水流流速、流态、时均压力进行了数值模拟。经过与物理模型试验对比分析,证明数值模拟结果与试验值吻合较好,从而验证了数值模型的可靠性。该研究成果为解决复杂水利工程的三维建模及相关数值模拟提供了新的方法,具有一定的参考价值和良好的应用前景。
黄河水沙变化与治理方略研究

“水少沙多,水沙关系不协调”是黄河复杂难治的症结所在。本文在黄河治理历史回顾的基础上,分析了近几十年来黄河水沙变化及河道冲淤演变特征,针对黄河水沙大幅减少、河道淤积萎缩、“二级悬河”加剧、滩区发展与治河矛盾日益突出等问题,明确了新水沙条件下黄河治理的总体思路,提出了黄河治理方略“调控水沙关系、改造下游河道”,以及相应采取的治理措施“建设黄河水沙调控体系、塑造与维持黄河基本的输水输沙通道、中游降低潼关高程、下游改造河道、河口相对稳定流路”。论文试图为黄河综合治理、长治久安提供科技支撑。
基于词重要性的信息检索图模型

在信息检索建模中,确定索引词项在文档中的重要性是一项重要内容。以词袋(bag-of-word)的形式表示文档来建立检索模型的方法中大多是基于词项独立性假设,用TF和IDF的函数来计算词项的重要性,并未考虑词项之间的关系。该文采用基于词项图(graph-of-word)的文档表示形式来捕获词项间的依赖关系,提出了一种新的基于词重要性的信息检索图模型TI-IDF。根据词项图得到文档中词项的共现矩阵和词项间的概率转移矩阵,通过马尔科夫链计算方法来确定词项在文档中的重要性(Term Importance,TI),并以此替代索引过程中传统的词项频率TF。该模型具有更好的鲁棒性,我们在国际公开数据集上与传统的检索模型进行了比较。实验结果表明,该文提出的模型都要优于BM25,且在大多数情况下优于BM25的扩展模型、TW-IDF等模型。
蛋白水解物改性脲甲醛缓释肥的结构及氮素释放特征

针对脲甲醛养分释放与作物生长曲线不匹配的问题,该研究采用蛋白水解物来改善脲甲醛的氮素释放率。土柱淋洗结果表明,蛋白水解物降低了脲甲醛初期的氮素释放率,加快了脲甲醛在后期的氮素释放率。在当量尿素与甲醛的摩尔比为1.2时,蛋白水解物水解度越小,氮素释放率越快。到第7周,蛋白水解物改性脲甲醛的氮素释放率和未改性的脲甲醛相比,氮素释放率提高了58.9 %。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射、热重和扫描电镜分析了蛋白水解物和蛋白水解物改性脲甲醛的结构,发现:蛋白水解物的活性基团能够与甲醛反应,并与尿素聚合,以嵌段的方式引入到脲甲醛的分子结构中;蛋白水解物水解度越低,改性脲甲醛结晶度降低的越多;和未改性的脲甲醛相比,改性的脲甲醛的最大分解温度有所降低,并且改性后的脲甲醛疏松多孔。因此,可以通过蛋白水解物的水解度来调控改性脲甲醛的氮素释放率,进而适应不同作物的生长周期,提高氮肥的利用率。
纸及秸秆基可降解营养钵的降解性能试验

选取纸质、不腐熟秸秆和腐熟秸秆3种生物基可降解营养钵,对其降解率、分子结构及结晶度进行分析。通过土埋降解试验、红外图谱分析及X射线衍射分析,对比研究不同类型生物基可降解营养钵的降解特性。结果表明,纸质营养钵降解率最终高达85%,降解效果最好。不腐熟秸秆营养钵的降解率为78%,大于腐熟秸秆营养钵的降解率47%。降解试验前后对比发现,生物基营养钵的红外吸收峰强度均不同程度的降低,分子结构发生变化,3340和2920 cm~(-1)处吸收峰强度降低说明纤维素、半纤维素发生降解,1650 cm~(-1)处的吸收峰降低说明木质素发生降解。经8周降解试验,纸质营养钵X射线衍射峰变化明显,强度明显降低,降解效果较好,不腐熟秸秆营养钵和腐熟秸秆营养钵在2θ=27°均出现新的衍射峰,晶型发生变化。生物基可降解营养钵降解性能优异,可有效改善环境污染问题。
西北农村单体住宅太阳能主动采暖效果试验

西北农村以煤炭为主的传统采暖方式能源利用率低、室内热舒适度差。为了利用丰富的太阳能满足西北农村单体建筑的热舒适度,以西北农村2座117 m~2的单体建筑为研究对象,将一座单体建筑进行保温改造后,将其采暖方式先后改造成了太阳能驱动的强制循环散热器采暖和太阳能驱动的强制循环低温地板采暖,并在2个采暖季与传统煤炭燃烧驱动的自然循环散热器采暖相比较,试验研究了3种不同采暖方式的供能稳定性、室内舒适度和热经济性,研究结果表明:太阳能低温地板采暖效果最好,在环境最低气温-10℃时,室内平均温度能达到14℃,太阳能保证率为60.3%,二氧化碳减排量为6.22 t,静态投资回收期3.34 a,具有良好的经济环保效益。
基于时间序列图像的玉米植株干旱胁迫表型检测方法

为了快速准确获取植物表型数据,该文提出了一种基于时间序列多图像的玉米植株干旱胁迫表型检测方法。首先,以固定时间间隔获取干旱胁迫条件下玉米植株一天内的图像数据,采用统计学习方法对图像序列进行初始背景分割,非局部均值(non-local mean,NLM)滤波对初始背景分割进一步求精,去除变化光照条件对图像序列分割的影响。在植株器官分割阶段,融合植株形态先验知识,通过逐行扫描和邻域数量判断拆分植株器官像素。最后,提出了叶片角度比值的干旱胁迫表型参数计算方法。结果显示,耐旱植株的叶片角度比值一天内从0.63上升到0.70后再降到0.65,而非耐旱植株的叶片角度比值维持在0.65左右,随时间变化不大。研究结果为阐明玉米植株耐旱表型参数与环境参数的协同变化关系,以及不同基因型玉米植株环境应激反应的细微形态变化提供方法和技术解决方案。
基于剩余电流固有模态能量特征的生物触电故障诊断模型

针对未来低压电网剩余电流保护技术中,生物触电故障诊断与剩余电流之间具有不确定的潜在规律及关系映射,提出了一种基于剩余电流固有模态能量特征的生物触电故障诊断模型。首先应用Hilbert-Huang变换明确了生物触电故障时,剩余电流各固有模态能量在时间和各种频率尺度上的分布,其中低频IMF分量的能量占有率高达86.35%,建立了剩余电流固有模态能量特征的提取方法;然后以选取剩余电流各IMF分量5维度能量特征向量,为生物触电故障诊断模型提供有效特征的信息源,利用量子遗传计算的快速寻优性和神经计算的自适应性有机结合,建立了一种量子遗传模糊神经网络作为触电故障模式分类归属的决策系统,仿真试验准确率达到100%。为研发基于人体触电电流而动作的新型剩余电流保护装置,提供可靠的理论依据和方法支撑。
基于GF遥感数据纹理分析识别制种玉米

仅利用多时相遥感数据识别作物,其精度难以满足制种玉米识别的实际需求。该文针对制种玉米种植特点,利用国产GF遥感数据,构建了制种玉米遥感识别方法。首先利用多时相国产卫星GF-1 WFV数据,依据研究区作物的物候历,构建各地类EVI时序曲线,提取玉米种植区域;进一步利用抽雄期的GF-2 PAN数据,以田块为对象,通过Sobel边缘检测算子,提取作物纹理信息,并利用Hough变换检测制种玉米田块中的条带状纹理信息,最终提取出制种玉米。该文以新疆维吾尔自治区奇台县坎尔孜乡为研究区,对该文构建的方法进行试验验证,试验结果显示,制种玉米识别精度为90.0%,Kappa系数为0.80。该文不但拓宽了中国国产遥感数据的应用领域,同时也为中国玉米制种监管提供了新的技术支撑。
考虑辐射改进Hargreaves模型计算川中丘陵区参考作物蒸散量

为提高Hargreaves-Samani(H-S)模型对参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration,ET_0)的计算精度,利用川中丘陵区13个代表站点1954~2013年近60 a逐日数据,依据贝叶斯原理并考虑辐射的影响对H-S模型进行改进,并以Penman-Monteith(P-M)模型为标准,对其在川中丘陵区的适用性进行评价。结果表明:1)H-S改进模型与P-M模型ET_0计算结果变化趋势基本一致;2)与H-S模型相比,在3个区域H-S改进模型计算的ET_0旬值平均绝对误差分别由0.93、0.95、0.93 mm/d下降到0.15、0.19、0.28 mm/d,且3个区域ET_0旬值拟合方程斜率分别由1.45、1.39、1.45变为0.89、0.94、0.90,Kendall一致系数由0.70、0.80、0.82提高到0.88、0.92、0.94,拟合效果与计算精度均明显提高;3)在3~10月的作物主要生长期,3个区域ET_0月值平均绝对误差分别由0.89、1.14、1.28 mm/d下降到0.46、0.29、0.21 mm/d,ET_0月值回归拟合方程斜率及一致性均明显提高;4)H-S改进模型随海拔升高计算精度有所降低,H-S改进模型全年内计算精度最大可提高47%,尤其在作物主要生长期,精度最大提高了48%。因此,H-S改进模型可显著提高ET_0计算精度,在海拔较低的区域尤为明显,可作为川中丘陵区ET_0计算的简化推荐模型。
亏缺灌溉对自根与嫁接甜瓜生长发育及产量的影响

以厚皮甜瓜(伊莉莎白)、白籽南瓜砧木(青研一号)为材料,研究亏缺灌溉对自根甜瓜(T)与嫁接甜瓜(J)生长发育以及产量的影响。营养生长期灌水下限统一为田间持水量(field water holding capciaty,FC)的65%,生殖生长期设3个灌水下限,分别为T85(自根甜瓜85%FC)、T65(自根甜瓜65%FC)、T45(自根甜瓜45%FC)、J85(嫁接甜瓜85%FC)、J65(嫁接甜瓜65%FC)、J45(嫁接甜瓜45%FC)。结果表明:1)自根与嫁接甜瓜株高和茎粗在定植后的第9天表现出差异,并随着生长天数增加而增加;果实膨大期叶面积为T85>J85>J65>T65/T45>J45;果实成熟期叶面积为T85/J85>J65>T65>J45>T45;不同水分处理下甜瓜根与地上部分干质量均随水分下限降低而降低,而根冠比随水分降低而升高;不同灌溉水分下限处理甜瓜产量从高到低的顺序为J85/T85>J65>T65>J45>T45,在亏缺灌溉中,嫁接甜瓜水分利用效率及产量均高于自根甜瓜,以J65处理最高。相对于充分灌溉处理,J65处理比T85与J85分别降低17.3%、21.6%,但J65的水分利效率比J85与T85分别增加30.5%、37.7%。研究可为深入了解自根与嫁接甜瓜生殖生长阶段水分需求规律、促进设施甜瓜增产提供依据。
基于小波包变换的农作物分类无人机遥感影像适宜尺度筛选

为寻找适宜分类的空间尺度,该文提出一种基于小波包的空间尺度选择方法。该文以无人机航拍农作物影像为数据源,针对高空间分辨率遥感影像农作物分类问题,基于小波包变换对影像分类特征进行多尺度定量分析。将七种农作物影像样本进行小波包分解,从高频部分获取均值,方差,能量,能量差四种纹理信息,从低频部分获取光谱信息,构建分类特征矢量,通过作物样本之间的J-M距离,分析在不同小波包分解层样本之间的可分性,并进一步通过农作物面向对象分类精度和分割耗时评价适宜尺度。该文选择位于河北的涿州农场为研究区,利用无人机航空影像,对提出的方法进行试验验证,结果显示:小波包分解到第三、四层级时,即空间分辨率为0.32~0.64 m时,适宜农作物面向对象分类;在适宜尺度下,基于小波包分解的面向对象分类总体分类精度可达到89%,Kappa系数可达到0.85。研究结果可为高空间分辨率遥感农作物精细识别提供支撑。
冬小麦物候期对土壤水分胁迫的响应机制与模拟

作物模型在农业生产管理和决策中发挥着重要作用,而物候期模拟是作物模型正确模拟作物生长发育和产量形成过程的基础。作物模型模拟物候发育的常用算法一般是基于积温的计算,同时也考虑光周期和春化作用的影响,但是水分胁迫对物候发育的次级影响却较少被考虑在内。该研究以连续2季(2013-2014和2014-2015)的遮雨棚下土柱试验和连续3季(2012-2013、2013-2014和2014-2015)的遮雨棚下大田试验数据和前人研究成果为基础提出了冬小麦物候期对水分胁迫的响应机制理论假设,并以土壤相对有效含水率为水分胁迫指标校正冬小麦物候期水分胁迫响应函数。该研究以2014-2015生长季土柱试验各处理试验数据来建立冬小麦物候期水分胁迫响应函数,确定发育加速点A、发育减速点D和发育停止点S所对应的相对有效含水率值分别为0.30、0.10和0。结果发现拔节期和开花期模拟值和观测值之间的均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.8和1.7 d,绝对相对误差(absolute relative error,ARE)分别低于0.68%和2.09%。然后用2013-2014生长季土柱试验各处理数据进行验证,结果发现拔节期和开花期模拟值和观测值之间的RMSE分别约为0.9和1.1 d,ARE分别在1.37%和1.68%以下。最后再用3年独立大田试验数据对上述修正后的冬小麦物候期算法进行验证,结果发现开花期和成熟期的模拟值与观测值之间的RMSE分别约为2.4和2.0 d,ARE分别低于4.21%和2.67%;与DSSAT-CERES-Wheat模型的模拟结果进行比较,发现修正算法能反映出水分胁迫对冬小麦物候期造成的差异(有提前也有推迟),而DSSAT-CERES-Wheat模型无法体现这种差异,且开花期和成熟期的模拟值与观测值之间的RMSE分别约为4.0和5.5 d,误差最大分别为8和6 d。这表明校正后的冬小麦物候期算法模拟精度得到了较大提高,能在一定程度上描述和量化水分胁迫对冬小麦物候期的影响机制,可用来模拟不同水分胁迫条件下不同品种冬小麦的物候期。
基于低空无人机成像光谱仪影像估算棉花叶面积指数

农作物叶面积指数(leaf area index, LAI)遥感监测具有快速、无损的优势。该文以低空无人机作为遥感平台,使用新型成像光谱仪获取的农田高光谱影像数据对棉花LAI进行反演。利用影像高光谱分辨率的特点,针对传统固定波段植被指数(fixed-bandvegetation index, F_VI)进行改进,通过动态搜索相应植被指数定义所使用波段范围内的反射率极值的方法,计算与各类植被指数对应的极值植被指数(extremum vegetation index, E_VI)。分别以原始全波段光谱反射率、连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)提取的有效波段反射率以及各类F_VI和E_VI作为自变量,使用最小二乘和偏最小二乘(partial least squares,PLS)回归等方法构建LAI遥感估算模型。结果显示:1)以植被指数为自变量的模型估算效果(验证R~2最高为0.85)优于以光谱反射率作为自变量的模型(验证R~2最高为0.59);2)使用E_VI作为自变量能够显著提高LAI的估测精度(验证R~2最大提高了0.11);3)使用PLS回归算法结合多个E_VI建立的LAI-E_VIs-PLS模型精度最高。使用LAI-E_VIs-PLS模型对棉花地块高光谱影像进行反演,制作棉花LAI空间分布图,取得良好的估算结果(验证R~2=0.88,RMSE=0.29),为农作物LAI遥感监测提供了新的技术手段。
都市郊区景观生态质量空间差异及影响因素分析

针对普通线性回归分析以空间平稳数据为假设,而忽视空间数据局部变化特征的缺陷;该文以上海市西郊的青浦区为案例区,通过构建景观生态质量评价指标体系,采用综合指标评价法和等距离空间分类法,对该区184个行政村的景观生态质量进行评价和等级划分;引入局部线性地理加权回归模型用以评估压力类因素对景观生态质量的影响;对比线性回归模型、地理加权回归模型和局部线性地理加权回归3个模型在解释青浦区行政村景观生态质量空间差异的精度。结果表明:2014年青浦区各行政村的景观生态质量指数的变化幅度为0.03~5.49,呈现西部高,东部低的特征;景观生态质量与8种压力类影响因素的关系随着空间位置的改变表现出局部变化特征,即使同一因素对景观生态质量的影响在方向和大小上均表现不同;通过对比3个模型的解释结果可以判断,地理加权回归模型和局部线性地理加权回归模型在处理空间非平稳性和空间异质性上,其预测精度优于线性回归模型,而局部线性地理加权回归模型在处理由于"边界模糊"导致的"边界效应"问题上,其模拟的精度优于地理加权回归模型;村域景观生态质量变化具有空间差异性和尺度敏感性。与景观生态质量变化呈正相关的因素依次为:人均耕地面积、居民恩格尔系数和城镇化率;与景观生态质量变化呈负相关的因素依次为:人口抚养比、第二产业占GDP比例、人口密度、聚耕比、距最近城镇中心距离。研究结果可为都市郊区景观生态系统可持续发展和土地空间整治提供科学借鉴。
油菜毯状苗移栽机开沟镇压部件设计与参数优化

针对插秧机底盘空间受限、配重低等问题,借鉴插秧机切块栽插原理,增设开沟、覆土镇压功能,设计驱动型波纹圆盘开沟与镇压部件,形成适宜稻板田移栽的油菜毯状苗移栽机。在确定圆盘结构参数的基础上对圆盘运动轨迹进行了分析,建立了机具前进速度、开沟深度和圆盘转速等主要参数的匹配关系,在机具最大前进速度1.5 m/s时解得圆盘转速为115 r/min。为确定镇压轮最佳设计参数组合进行了田间试验,通过对机具前进速度、轮盘夹角、单轮倾角和开距,采用响应面试验分析方法建立主要影响因素与考察指标之间的回归数学模型,确定最佳参数组合:机具前进速度0.95 m/s,轮盘夹角为19°,单轮倾角为45.8°,开距为64.1 mm,测得秧苗直立度合格率为86.66%和离土力为3.31 N,与理论值绝对误差分别为0.69%和3.50%。该研究可为毯状苗切块栽插旱地移栽机设计提供参考。
农地确权成果在耕地景观格局分析中的应用

如何将农地确权数据成果应用于农业发展尚在探讨中。研究将农地确权数据成果应用在耕地景观格局分析中,以郑家镇为例,基于2015年农村土地承包经营权确权登记工作中实测法得到的承包地块矢量数据,结合多光谱遥感影像数据,采用景观指数法,分别从镇级、村级两种空间尺度对耕地的自然景观和权属景观格局特征进行了对比分析。结果表明,相同空间尺度下,耕地自然景观与权属景观存在差异,承包经营权制度对耕地景观格局具有影响。在村级尺度下,各村耕地分配具有差异性。郑家镇耕地整体景观表现为一致的聚集程度高,但不同空间尺度下耕地破碎化、连片分布情况和斑块形状复杂程度不一致。农地确权数据成果可在不同空间尺度支持耕地景观格局分析,依据分析结果可以支持不同行政级别的农村耕地承包地权属分配、流转用地经营空间布局和耕地利用整理等农业管理工作,辅助智慧农业发展。
中国农村水利现代化指标体系构建

该文基于二次现代化理论,通过分析中国经济、世界经济现代化的历史进程,中国农村水利现代化的内涵、规律和特征,提出农村水利一次、二次现代化的评价指标体系。农村水利一次现代化评价指标以基础设施为主,包括了旱涝保收面积、工程配套维护水平、农村饮水保障程度、减灾实际达标水平4个指标。农村水利二次现代化评价指标以质量效益和良治为主,共17个指标。以定量分析为主,对中国各省农村水利一次、二次现代化的水平开展实证研究。结果表明:中国农村水利一次现代化水平随经济一次现代化水平增长而增长,但增长速度落后于经济现代化发展,如广东、天津、北京、上海经济一次现代化指数分别为84.0、94.0、95.0、97.0,农村水利一次现代化指数分别为74.4、85.0、88.0、96.5。经济发达省市农村水利二次现代化落后于国家经济二次现代化,如北京、上海、天津农村水利二次现代化指数分别为47.5、51.3、45.2,经济二次现代化指数分别为78.0、69.0、57.0。除经济发达省市北京、上海、天津外,其余省份农村水利二次现代化指数比经济二次现代化指数要高一些,路径有所偏离,发展趋势出现了差异。主要原因可能是:经济高速发展,导致水资源的过分消耗和环境污染,以致破坏了资源环境的可持续发展,整个发展趋势尚未有效遏制。中国农村水利二次现代化道路的偏离,提醒人们要及时转变观念、实行与新型工业化相应的水利现代化道路,把提高水资源的利用效率、发挥效益,进行制度创新放在首位。
基于离散元法的旋耕刀受力分析

为分析旋耕刀在有秸秆覆盖和无秸秆覆盖土壤中工作时的受力情况,该文采用离散元法构建土壤-旋耕刀相互作用和秸秆-土壤-旋耕刀相互作用的三维离散元模型。在土槽试验中采用扭矩传感器测量旋耕刀所受扭矩,在仿真中导出每个时刻旋耕刀受到的扭矩和力数据,试验和仿真都在恒定前进速度0.222 m/s和耕作深度100 mm及4种转速77、100、123、 146 r/min下进行。结果显示旋耕刀最大扭矩值随着转速增加呈现增加的趋势;在无秸秆覆盖土壤中,试验值与仿真值的相对误差为16.3%;在有秸秆覆盖土壤中二者相对误差为19.1%。耕作过程中旋耕刀所受合力、水平力及侧向力都呈现先升后降的趋势;合力、水平力和垂直力的最大值,都随着转速的增加而增加。旋耕刀刚开始切土时,在有秸秆覆盖的土壤中受到的阻力总比无秸秆覆盖的土壤中所受阻力要大;之后旋耕刀在有秸秆覆盖的土壤中受到的最大力要大于在无秸秆覆盖的土壤中受到的最大力。仿真的水平力和垂直力与旋耕刀理论模型计算得到的旋耕刀水平力和垂直力变化一致。利用离散元法研究旋耕刀切土过程,对探讨刀具与土壤的相互作用机理及设计和优化高秸秆含量土壤中工作的耕作机械具有重要意义。
红外传感器与机器视觉融合的果树害虫识别及计数方法

为了解决果园环境中单一的害虫监测技术存在的缺陷,该研究将红外传感器和机器视觉识别技术进行融合,从两个角度对目标害虫进行识别计数。选取梨小食心虫、苹小卷叶蛾、桃蛀螟、干扰物进行试验,通过实验室人工随机散落试验样本,获得其红外传感器以及机器视觉图像的识别结果,构造融合计数计算公式,通过计算得到害虫计数结果。结果显示:梨小食心虫、苹小卷叶蛾、桃蛀螟、干扰物的红外分类阈值分别为2.25、9.06、17.88、28.38,其红外识别范围分别为(0,5]、(5,13]、(13,23]、(23,32];梨小食心虫、苹小卷叶蛾、桃蛀螟、干扰物的红外识别准确率分别为92%、78%、80%、88%,图像识别准确率分别为92%、88%、92%、90%,融合计数精度分别为98%、92%、94%、96%。可见,将红外传感器和图像识别技术相融合能够提高果树性诱害虫的识别准确率,为果园害虫的合理防治提供参考。
芒硝基相变材料性能及其在简易温室中升温效果试验

该文研究芒硝基相变储能材料相变性能及其在青藏高原地区冬季简易温室的保温效果,采用物理法制备芒硝基复合相变储能材料,通过温度-时间曲线、差示扫描量热法(differentialscanningcalorimetry,DSC)和热常数分析仪(HotDisk)等方法表征了材料性质。当添加成核剂硼砂质量分数为4%时,芒硝基复合相变材料的过冷度消失,添加增稠剂羧甲基纤维素钠质量分数1.5%时,芒硝基复合相变材料相分层现象基本消失,添加导热剂石墨粉质量分数为1%时,复合相变材料导热系数为1.0216W/(m·K),材料相变潜热为127kJ/kg,放热峰值为15.4℃,同时经过300次相变循环,材料仍旧能保持较好的相变性能。芒硝基复合相变材料模拟在温室升温试验中表明:当芒硝基相变材料添加量为25、35和45kg时清晨日出前最低温度可以提高1、3.6和4.4℃。分析相变材料温室石膏后墙结果表明:正午最高温度分别降低1.1、2.2和3.0℃,清晨日出前最低温度分别提高0.4、2.4和4.0℃。综合试验表明,该芒硝基复合相变材料适用于高寒气候环境下简易温室。
冲刷条件下黄土丘陵区浅沟侵蚀形态及产流产沙特征

浅沟是农耕区特有的一种侵蚀沟类型,浅沟侵蚀是耕地土壤流失的主要方式之一。该文采用野外放水冲刷试验,研究黄土丘陵区典型坡耕地浅沟在不同坡度及放水流量条件下的产流产沙及侵蚀形态特征。结果表明:1)产流时间变化范围7.00~68.02s,与坡度×放水流量交互项呈极显著负指数幂函数关系。稳定径流率变化范围3.06~23.71L/min,与放水流量呈极显著线性函数关系,并随坡度的增大呈增大趋势。稳定流速变化范围27.35~55.59cm/s,与坡度×放水流量交互项呈极显著幂函数关系;2)产沙率呈波动减小-稳定和增大-波动减小-稳定2种变化趋势,平均产沙率随放水流量的增加呈极显著指数函数增大,随坡度增加先增大后减小,并在26°条件下存在临界值;3)侵蚀沟槽平均宽、深变化范围分别为4.45~17.09、1.88~10.15cm,平均宽深比变化范围1.45~2.39。平均横断面面积变化范围为11.40~197.91cm~2,是描述浅沟侵蚀产沙量的最优形态因子,二者呈极显著线性函数关系。结果可为黄土丘陵区浅沟防治及浅沟侵蚀产沙模型的建立和修正提供参考。
基于物联网的荔枝园信息获取与智能灌溉专家决策系统

为实现荔枝园环境的实时远程监控和精准管理,设计基于农业物联网的荔枝园信息获取与智能灌溉专家决策系统,该系统通过信息采集终端模块实时采集荔枝园的土壤含水率、空气温湿度、光照强度、风速和降雨量等环境信息,通过无线传感网将数据包发送到网关上,网关通过通用无线分组网(generalpacketradioservice,GPRS)将处理后的数据包传输到云服务器,专家系统根据采集到的环境数据,结合专家知识,建立多个决策数学模型,实现计算作物需水量、预报灌溉时间、灌溉最佳定量决策、根据灌溉制度决策等决策功能,将决策结果反馈到控制终端模块进行智能监控。经试验,对比系统多参数决策和一般的单参数决策得出的结论,多参数决策的准确性更高;灌溉区域的土壤含水率平均值为17.4%,满足荔枝树生长所需的土壤含水率条件,说明系统的灌溉决策具有比较强的实时性。且系统预测能达到75%的准确率,说明系统的预测实时性比较好。该系统实现了荔枝园的环境信息获取与智能灌溉,能指导用户更好地管理荔枝园。
滚筒刮拉式香蕉茎秆纤维刮取装置参数优化与试验

为解决机械法香蕉茎秆纤维提取中存在的纤维提取率较低、含杂率较高等问题,对滚筒刮拉式香蕉茎秆纤维刮取装置进行参数优化试验研究。该文制定了香蕉茎秆纤维提取率、香蕉茎秆纤维含杂率为试验指标,刮杂刀辊转速、刮刀数量、刮刀砧弧长为影响因素,通过单因素试验分析确定了各个因素对试验指标的影响规律及较优水平范围;通过三因素三水平正交试验及多元回归分析,得出刮杂刀辊转速为1800r/min、刮刀数量为16把、刮刀砧弧长为60mm为试验最优参数组合,以及各因素对指标影响的主次顺序。对试验装置进行指标模型的测试试验表明:该装置生产率为207.6kg/h,香蕉茎秆纤维提取率为93.2%,香蕉茎秆纤维含杂率为15.7%,能耗为22.1kW·h/100kg,符合农艺生产要求和相关行业原料标准。该试验结果有利于促进中国南方热区香蕉茎秆纤维提取装备的研制与发展。
气吸式马铃薯排种器正压吹种零速投种性能优化试验

为提高马铃薯排种精度,弥补现有零速投种技术存在的不适合高速作业、投种点高等缺点,提出利用正压气流为下落的种薯沿播种机前进方向反向加速以实现零速投种。对投种过程进行基础解析,获悉影响零速投种性能的主要因素及各因素的试验取值范围。以吹种正压、投种角和排种器转速为试验因素,合格指数、重播指数、漏播指数及变异系数为评价指标,进行二次正交旋转回归试验,建立各指标与因素间的回归数学模型,分析各因素对评价指标的影响规律,可知当排种器转速为25~31r/min时,影响排种性能的主要因素是排种器转速,当排种器转速>31~40r/min时,随着吹种正压的升高,合格指数上升、变异系数下降,此时零速投种对提升排种质量效果明显。根据回归模型进行参数优化,当吹种正压15kPa、投种角57°、排种器转速35r/min时,排种合格指数、重播指数、漏播指数、变异系数分别为95.22%、3.51%、1.27%和9.43%,满足马铃薯排种作业要求。该研究为优化气吸式马铃薯排种器、提升马铃薯等大粒种子作物及其他作物排种精度提供技术支持。
覆膜耕作方式对河套灌区土壤水热效应及玉米产量的影响

通过设置垄作全膜、垄作半膜、平作全膜以及平作半膜4个覆膜耕作处理,探究不同覆膜耕作方式对河套灌区土壤水热及春玉米产量的影响。结果表明:1)2个生长季内垄作全膜处理各阶段土壤含水率和温度均最高,保水保温效果明显。2)耕层土壤温度的变化规律和含水率的变化规律相反,随着土壤温度升高,土壤含水率逐渐降低。3)玉米生育期内随着温度升高和作物耗水量增大,全膜覆盖和垄作耕作方式的蓄水保墒效果愈加明显;干旱条件下,耕作措施较覆膜方式对地温的影响更为明显;而在水量充沛条件下,覆膜方式则表现出对地温更显著的影响。田间起垄耕作结合全膜覆盖的种植方式,可以获得较高的穗行数和穗粒数,有利于干物质的积累,促进滴灌条件下玉米产量的形成,同时提高水分利用效率,为河套灌区农业节水和玉米高产提供了技术依据。
对置斜盘高速精密大豆排种器设计与充种机理分析

针对机械式精密排种器在工作速度提高时,充种指数下降较快,从而导致作业质量严重下降的问题,在理论分析的基础上,创新设计了一种对置斜盘大豆排种器。该型排种器充分利用壳体的结构空间布置核心部件,从而提高排种频率、改变充填模式、增加充填力种类,以适应高速作业需求。根据该排种器的工作原理建立数学模型,分析种盘在不同倾斜角度时充填力的变化规律,优化角度为20°;运用工程离散元方法(engineeringdiscreteelementmethod,EDEM)将对置斜盘排种器与一种具有一定高速作业能力的双腔立式复合圆盘排种器进行虚拟仿真及样机试验对比,进一步验证了该种结构形式的优越性,试验结果表明在8~12km/h高速区段平均合格指数较对照排种器提高约3.6%。研究为高速机械式精密排种器的设计与开发提供了机械形式方面的创新思路以及分析方法方面的借鉴与指导。
双层种箱式马铃薯排种装置设计与试验

为了提高链勺式马铃薯排种装置排种性能,该研究基于离散单元法理论,使用EDEM软件建立了排种装置数值模型,在对排种过程中种薯运动规律仿真分析的基础上,设计了具有双层种箱结构的排种装置,以空种率和重种率为性能指标,试验研究了排种速度、种勺直径和充种高度对充种性能的影响规律,利用回归方程和多目标优化方法对双层种箱式排种装置进行了参数的优化设计,结果为:1)排种速度0.67m/s、种勺直径48.6mm、充种高度0.28m时,空种率和重种率分别是3.8%和8.8%;2)排种速度0.36m/s≤v≤0.96m/s、种勺直径44mm≤d≤56mm、充种高度0.15m≤h≤0.28m时,空种率小于10%,重种率小于20%。种薯运动规律表明:增大高效充种区、增强种薯流动性可以有效提高充种成功率。试验结果表明:与单层种箱式排种装置相比,双层种箱式排种装置空种率降低50%,重种率降低24.5%;排种速度提高92%时,仍可保证排种性能。该研究为链勺式马铃薯排种装置的优化设计提供指导。
"洁区播种"思路下麦茬全秸秆覆盖地花生免耕播种机研制

针对黄淮海花生主产区常规机播多种机具多次下田、生产成本高问题,以及传统免耕播种不适宜全秸秆覆盖地作业,存在缠绕壅堵、架种、晾种问题,研制了基于"洁区播种"思路的麦茬全秸秆覆盖地花生免耕播种机。该机配套75kW以上拖拉机,作业幅宽2400mm,可一次完成碎秸清秸、苗床整理、施肥播种、均匀覆秸,整个施肥、播种、覆土作业在无秸秆影响、相对"洁净"的区域内完成,纯生产率大于0.53hm~2/h,适宜麦收后秸秆未作任何处理的全秸秆覆盖地。田间试验及测产表明,该机作业顺畅、可靠、播种质量高,作业后麦秸秆平均长度115mm,秸秆覆盖均匀率83%,播种施肥平均深度分别为46和59mm,合格率分别达到98%和89%,每公顷产量约为5749.5kg,各项作业指标均符合主产区花生生产要求。该研究提出的"洁区播种"思路亦可实现全秸秆覆盖地免耕播种小麦、玉米、大豆等不同旱地作物,为推进机械化秸秆禁烧提供了适宜装备。
基于Landsat-8陆地卫星数据的火点检测方法

传统的火点检测算法通常利用高温地物在中红外波段或热红外波段的高发射率特性来提取火点,然而受制于影像空间分辨率的限制如MODIS、AVHRR等,使得很多小规模火情现象被漏检.研究发现短波红外数据也同样能被用于高温地物的识别和检测,并且相较于热红外波段数据对低温和高温地物的区分度更大,在精确识别和定位高温目标方面更加准确.文章利用空间分辨率为30米的Landsat-8 OLI传感器数据,根据高温火点在近红外及短波红外波段的波谱特性,利用改进的归一化燃烧指数(NBRS)结果自适应地确定阈值来提取疑似火点,然后再利用高温火点在短波红外的峰值关系进行误检点剔除,从而得到最终的火点产品.提出的算法能检测到所占像元面积10%左右的火点,并能够有效地排除云层及建筑物的干扰,在保证较低漏检率的同时还能达到90%左右的准确率,相比于传统算法的火点提取精度有很大的提高.
4种竹子的核型及其基因组大小

【目的】竹类植物种类繁多,不同类型竹种染色体数目差异较大,本研究旨在揭示不同竹种染色体核型特征及其基因组大小信息,进而从核型进化角度判断不同竹种的进化顺序,分析不同竹种基因组大小与其染色体数目之间的关系。【方法】以散生竹种雷竹、黄杆乌哺鸡竹,混生竹种日本矮竹及丛生竹种鱼肚腩竹为研究材料,采用传统压片技术对这4个竹种的核型特征进行研究,同时利用流式细胞仪测定这些竹种的基因组大小。【结果】1)4种竹子的核型参数分别为:雷竹核型公式为2n= 48= 40m+ 6sm+ 2st,染色体相对长度变化范围为2.464%~6.269%,臂比大于2的染色体比例为12.50%,最长染色体与最短染色体之比为2.554,核型不对称系数为60.107,核型分类属于2B类型;黄杆乌哺鸡竹的核型公式为2n= 48= 24m+ 16sm+ 8st,染色体相对长度变化范围为2.185%~9.091%,臂比大于2的染色体比例为29.17%,最长染色体与最短染色体之比为4.161,核型不对称系数为64.49,核型分类属于2C类型;日本矮竹的核型公式为2n= 48= 28m+ 18sm+ 2st,染色体相对长度变化范围为2.080%~7.881%,臂比大于2的染色体比例为20.83%,最长染色体与最短染色体之比为3.789,核型不对称系数为61.505,核型分类属于2B类型;鱼肚腩竹核型公式为2n= 69= 40m+ 25sm+ 4st,染色体相对长度变化范围为1.790%~4.382%,臂比大于2的染色体比例为28.57%,最长染色体与最短染色体之比为2.448,核型不对称系数为64.076,核型分类属于2B类型。2)雷竹、黄杆乌哺鸡竹、日本矮竹及鱼肚腩竹的2C DNA含量分别为(3.71± 0.10)pg,(3.93± 0.85)pg,(4.67± 0.52)pg和(2.92± 0.38)pg。【结论】根据核型不对称系数等指标判断,4个竹种的进化程度从原始到进化依次为雷竹、日本矮竹、鱼肚腩竹、黄杆乌哺鸡竹;在基因组大小方面,4个竹种中,丛生竹种鱼肚腩竹染色体数目最多,但是其2C DNA含量却是4个竹种中最小的,混生竹种日本矮竹2C DNA含量是4个竹种中最大的,所测竹种的基因组大小与其染色体数目并不是成正相关的关系。