水稻浸种催芽箱温度场分析及传感器优化配置

发布时间：2017-10-17 14:44

  本文关键词：水稻浸种催芽箱温度场分析及传感器优化配置

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【摘要】：黑龙江垦区采用集中式浸种催芽方法,利用水作为导热储热媒介,通过水温控制实现标准化浸种、破胸、催芽作业。集中式浸种催芽方法的实施中的关键技术是对浸种水温的监测与控制。浸种温度过高会出现烧芽现象,过低又无法完全激活稻种内的生长酶而使得稻种发芽慢且苗株弱。对温度的监测与控制主要针对于催芽种箱。种箱内的温度变化与注入热水的温度、种箱的结构以及种箱外的空气温度有关,种箱内温度是由多种因素共同作用的结果。传感器优化配置方法的合理利用,可以通过少量传感器数据表示整个种箱内的温度场分布状态,为升降温控制提供判断依据,实现浸种催芽的精准温度监测与控制,这也是现代化水稻育秧的发展方向。本文主要内容包括以下四个部分:(1)阐述了浸种催芽的相关技术以及本论文要用到的浸种催芽整套装置的结构以及工作原理,为浸种催芽温度传感器优化配置提供了数学和物理模型。(2)构建温度传感器优化配置所需要的理论知识体系,为优化配置的算法提供了理论支持。优化配置的相关理论是实现算法设计的核心思想,是程序设计的指导。(3)利用ANSYS CFX 14.0建立种箱的数值模拟的数学物理模型。数值模拟了不同码放水平间距、码放高度和进水流量条件下,浸种催芽箱内温度场的分布。温度场分布是指导传感器优化的直观依据,同时也是各点温度理论值的获取途径,有助于增加传感器布点位置,使传感器优化配置达到全过程最优。(4)设计并实现了逐步累积法的温度传感器优化配置以及二重结构编码遗传算法的温度传感器优化配置,并在二者基础上分析了传感器优化配置的优劣。根据黑龙江垦区建三江分局浸种催芽中心实用化要求,设计了种箱内六个温度传感器的优化配置。
【关键词】：水稻浸种催芽 数值模拟 温度场 逐步累积法 遗传算法
【学位授予单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212;S511
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究的背景和意义8-9
• 1.2 相关技术的国内外研究现状9-14
• 1.2.1 浸种催芽技术的研究现状9-10
• 1.2.2 有限元分析方法研究现状10-11
• 1.2.3 传感器优化配置的研究现状11-14
• 1.3 论文主要研究内容14-16
• 2 催芽系统及传感器优化理论16-30
• 2.1 设备构成和催芽原理16-20
• 2.1.1 箱体种类和循环控制子系统16-19
• 2.1.2 浸种催芽的操作流程19-20
• 2.2 传感器优化配置准则20-22
• 2.3 遗传算法原理22-25
• 2.4 二重结构编码25-27
• 2.5 数值模拟温度场的有限元方法27-28
• 2.6 本章小结28-30
• 3 种箱温度场数值模拟及分析30-44
• 3.1 建立数学模型30-33
• 3.2 种箱温度场分布的数值模拟33-42
• 3.2.1 初始条件设定与网络划分33-34
• 3.2.2 初始条件和控制设定及求解34-35
• 3.2.3 温度场数值仿真结果与分析35-42
• 3.3 本章小结42-44
• 4 水稻浸种催芽温度传感器优化研究44-63
• 4.1 试验材料与数据的采集44-46
• 4.2 适应度函数46-48
• 4.3 逐步累积法和遗传算法优化配置设计48-53
• 4.3.1 逐步累积法48-49
• 4.3.2 遗传算法的温度传感器优化配置49-51
• 4.3.3 遗传算法三步操作的实现51-53
• 4.4 两级结构的遗传算法传感器优化配置53-56
• 4.5 优化配置的计算结果分析56-61
• 4.5.1 逐步累积法传感器排序下的优化配置分析56-57
• 4.5.2 逐步累积法和遗传算法的优化对比分析57-59
• 4.5.3 两级结构遗传算法的优化配置分析59-61
• 4.6 遗传算法的优化配置验证61-62
• 4.7 本章小结62-63
• 5 结论与展望63-65
• 5.1 结论63
• 5.2 创新点63
• 5.3 展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-71
• 作者简历71

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本文编号：1049422