检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2022年第3期38卷 189-196页

作者：田东坤宋卫堂王平智程杰宇梁超赵淑梅中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

土壤温度及蓄放热特性是保温型塑料大棚土壤传热特性的重要体现。因此,为定性、定量地阐明棚内土壤温度变化规律和蓄放热特性,在严寒地区生产性大棚内进行了试验测试,并通过构建大棚土壤热量平衡简化方程、温差拟合等方法对土壤蓄放热... 详细信息

土壤温度及蓄放热特性是保温型塑料大棚土壤传热特性的重要体现。因此,为定性、定量地阐明棚内土壤温度变化规律和蓄放热特性,在严寒地区生产性大棚内进行了试验测试,并通过构建大棚土壤热量平衡简化方程、温差拟合等方法对土壤蓄放热特性进行了理论分析。研究结果表明:1)土壤温度波幅随深度的增加呈乘幂函数递减,通过计算得出测试地区大棚土壤的蓄热层平均厚度约为0.55~0.80m;2)棚内土壤横向地中传热损失占土壤总热损失的9.8%~24.7%,若将此部分热量用于提高土壤温度,则棚内土壤平均温度可提高0.3~0.5℃;3)天气条件对土壤蓄放热性能的影响较大:晴天日累积蓄热量比多云天多37.2%~50.6%左右,日累积放热量比多云天多44.7%~64.3%;晴天的最大蓄热流量和日累积蓄热量均是阴天的4倍以上,与蓄热性能相比,晴天与阴天的土壤放热性能差异较小。土壤蓄放热量主要受表层土壤与气温温差的影响,棚内外气温差对其影响较小。

关键词：土壤温度保温型大棚蓄热层厚度热量平衡估算方程热损失蓄放热特性

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基于超参数优化算法的随机森林模型预测奶牛呼吸频率

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农业工程学报 2024年第11期40卷 195-203页

作者：严格齐赵婉莹于镇伟焦洪超林海李浩施正香王朝元山东农业大学动物科技学院泰安271018 中国农村技术开发中心北京100045 山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

奶牛呼吸频率是评估环境造成的奶牛热应激程度的重要指标之一。该研究基于随机森林(random forest,RF)算法提出了适用于生产条件下的奶牛个体呼吸频率准确预测模型,为了平衡模型精度与计算效率问题,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)... 详细信息

奶牛呼吸频率是评估环境造成的奶牛热应激程度的重要指标之一。该研究基于随机森林(random forest,RF)算法提出了适用于生产条件下的奶牛个体呼吸频率准确预测模型,为了平衡模型精度与计算效率问题,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)、差分进化(differential evolution,DE)算法、粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法、贝叶斯优化(Bayesian optimization,BO)算法对模型超参数进行优化,并与网格搜索(grid search,GS)下的人工神经网络(artificial neural network,ANN)和极限梯度提升机(extreme gradient boosting,XGBoost)模型进行了对比分析。研究结果表明,使用融合环境参数的修正温湿指数(adjusted temperature-humidity index,ATHI)、时间区域、奶牛产奶量、泌乳天数、身体姿势以及胎次作为输入特征时,基准RF模型的预测性能最佳。在此基础上,4种智能优化算法下的RF模型性能优于GS-ANN和GS-XGBoost,其中BO-RF的综合性能最优,其决定系数、平均绝对误差、平均绝对百分比误差以及均方根误差分别为0.614次/min、7.723次/min、14.4%、9.737次/min,超参数优化耗时约为DE-RF的1/220。特征重要性分析表明,输入因子对奶牛呼吸频率的影响程度不同,ATHI是影响力最高的因子,相对重要性(relative importance,RI)为0.73,其次是时间区域(RI=0.09)和奶牛产奶量(RI=0.07)。研究为奶牛生产、健康评价及牛舍环境精准调控提供了有效方法和基础。

关键词：奶牛呼吸频率模型元启发式算法贝叶斯优化随机森林

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管道送风系统对塑料大棚气流场和温度场影响的CFD模拟

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中国农业大学学报 2023年第8期28卷 272-281页

作者：赵娜李明赵淑梅宋卫堂石谓中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业部设施农业工程重点实验室北京100083

针对塑料大棚自然通风能力有限,作物冠层气流速度过小,温度分布不均匀等问题,设计一种适用于塑料大棚的作物行间管道送风系统;构建CFD模型对该系统的应用效果进行模拟分析,通过实测数据对理论模型进行验证。温度和风速的模拟值与实测值... 详细信息

针对塑料大棚自然通风能力有限,作物冠层气流速度过小,温度分布不均匀等问题,设计一种适用于塑料大棚的作物行间管道送风系统;构建CFD模型对该系统的应用效果进行模拟分析,通过实测数据对理论模型进行验证。温度和风速的模拟值与实测值的最大相对误差分别为4.7%和8.1%,平均相对误差分别为1.6%和3.0%,模拟值与实测值吻合良好,模型具有较好的可靠性。结果表明:管道送风系统开启后,室内平均风速为0.2 m/s,不同高度平面内适宜区(风速范围0.1~0.5 m/s)面积占总面积的比例在69%以上;管道送风系统促使冷空气向上流动,塑料大棚顶部温度下降了1.0℃,0.5与2.0 m高度平面的平均温差减小了0.4℃。在作物行间开展主动送风,可有效改善塑料大棚内的气流环境和温度分布。

关键词：塑料大棚管道送风温度流场计算流体力学

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间歇供氧策略在光合细菌污水生物转化系统中的应用

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环境科学学报 2025年第3期45卷 135-144页

作者：单钰何仕超卢海凤张光明蒋伟忠王朝元李保明中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 中国农业大学三亚研究院三亚572000 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083 河北工业大学能源与环境工程学院天津300131

光合细菌(Photosynthetic bacteria,PSB)污水资源化技术可实现污水中营养物质的高值生物质转化,具有环保与经济的双重效益.溶解氧(Dissolved oxygen,DO)是PSB生长的重要环境因子,其合理控制对系统的稳定运行及资源化效率至关重要.本研... 详细信息

光合细菌(Photosynthetic bacteria,PSB)污水资源化技术可实现污水中营养物质的高值生物质转化,具有环保与经济的双重效益.溶解氧(Dissolved oxygen,DO)是PSB生长的重要环境因子,其合理控制对系统的稳定运行及资源化效率至关重要.本研究考察了间歇供氧策略在PSB污水资源化技术中应用的可行性,并探究了其对PSB污水资源化中试规模下运行性能的影响.结果表明,间歇供氧策略用于PSB污水资源化系统的潜力较大.间歇供氧策略下,PSB生物量最高可达2186.80 mg·L^(-1),比连续厌氧组和连续供氧组分别高81.34%与27.19%.厌氧-供氧间歇策略下COD去除率(90.87%~91.12%)与连续供氧组相当,但显著高于连续厌氧条件(65.68%).同时,间歇供氧组的NH_(4)^(+)-N去除率(70.50%~80.90%)介于连续供氧组(91.96%)与连续厌氧(65.20%)组之间.通过污水与菌液的混合循环流动可实现中试规模管式光生物反应器内间歇供氧的稳定运行.系统COD和NH_(4)^(+)-N去除率分别为80.12%~98.55%和61.25%~84.03%,PSB生物量可达1272.80~2617.85 mg·L^(-1).此外,中试系统的单位面积生物量、蛋白质、类胡萝卜素和菌绿素日产量分别为36.1~84.2 g·m^(-2)·d^(-1)、15.04~33.90 g·m^(-2)·d^(-1)、27.06~77.22 mg·m^(-2)·d^(-1)和189.71~444.91 mg·m^(-2)·d^(-1),证明了PSB污水资源化系统以间歇供氧模式半连续运行具有实际应用的可行性.

关键词：光合细菌溶解氧间歇供氧管式光生物反应器中试系统

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第三方运营下规模化畜禽沼气工程运行与管理

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农业工程学报 2023年第5期39卷 256-264页

作者：陈春琳王明明贾吉秀李嘉铭曹茂炅宋晓乐段娜刘志丹中国农业大学水利与土木工程学院环境增值能源实验室北京100083 北京盈和瑞环境科技有限公司北京102412 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

沼气工程是畜禽养殖业粪污末端处理与资源再利用并重的全量化资源利用模式,长期以来养殖场自运营模式下沼气工程运行效率、稳定性及经济效益低。该研究提出引入第三方运营模式,以一大型沼气工程(总有效发酵容积为10800 m3)为例,在20 a... 详细信息

沼气工程是畜禽养殖业粪污末端处理与资源再利用并重的全量化资源利用模式,长期以来养殖场自运营模式下沼气工程运行效率、稳定性及经济效益低。该研究提出引入第三方运营模式,以一大型沼气工程(总有效发酵容积为10800 m3)为例,在20 a案例期内进行两种运营模式下该沼气工程的物质流、能量流分析、碳排放以及经济性评估等多视角分析,并采用基因表达式编程进行产气拟合,为优化发酵工艺提供了策略。结果表明,第三方运营模式能够提高工程效率和经济效益:物料处理量、沼渣垫料产量、沼气产量及沼气发电量分别提高52.00%、23.00%、51.94%、79.58%;热电联产总产能提高,但能耗比和能量回收率分别降低14.74%、12.73%,这主要是未进行余热回收造成的。财务分析表明,第三方运营模式项目税后财务内部收益率提高10.20个百分点,财务净现值提高3566万元,投资回收期缩短10.42 a;财务敏感性分析指出提高下游产品的附加值是提高该沼气工程经济效益的关键因素。该研究为沼气工程乃至其他规模化废弃物处理的第三方运营模式推广应用提供了有价值的工程参考。

关键词：粪污沼气工程管理物质能量流经济分析

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肉种鸡湿热环境舒适度-生产性能量化关系研究

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中国家禽 2024年第8期46卷 76-85页

作者：祝鹏飞刘健陈威吴锦辉滕光辉中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

为探究肉种鸡处于湿热环境的舒适程度与生产性能之间的量化关系,实现基于湿热环境舒适度对肉种鸡每日生产性能的准确预测的目标,研究以爱拔益加父母代种母鸡为研究对象,利用基于焓湿图的肉种鸡湿热环境舒适度评价结果作为预测模型输入,... 详细信息

为探究肉种鸡处于湿热环境的舒适程度与生产性能之间的量化关系,实现基于湿热环境舒适度对肉种鸡每日生产性能的准确预测的目标,研究以爱拔益加父母代种母鸡为研究对象,利用基于焓湿图的肉种鸡湿热环境舒适度评价结果作为预测模型输入,产蛋率和平均蛋重作为需要预测的生产性能指标,构建了贝叶斯优化的LSTM模型湿热环境舒适度时占比与生产性能指标之间的预测模型。结果显示:贝叶斯优化的LSTM每日产蛋率预测模型在验证集上的决定系数(R2)、均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE)、解释方差分(EVS)分别为:0.983 3、2.234 3、0.997 1、0.987 2;贝叶斯优化的LSTM每日平均蛋重预测模型在验证集上的R2、MSE、MAE、EVS分别为:0.987 4、0.142 9、0.305 0、0.990 2。研究表明,贝叶斯优化的LSTM每日产蛋率预测模型,贝叶斯优化的LSTM每日平均蛋重预测模型的性能均较为优越,适用于实际肉种鸡养殖过程中基于湿热环境舒适度的生产性能预测,研究也为后续构建广义多因子环境舒适度与生产性能量化关系模型奠定基础。

关键词：肉种鸡湿热环境舒适度生产性能贝叶斯优化 LSTM 量化关系

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日光温室固定保温被遮阴对光热环境及产量影响分析

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农业工程学报 2023年第23期39卷 230-237页

作者：王建郭宇博赵淑梅徐凯程杰宇王平智中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083 北京市房山区种植业技术推广站北京102400

为了避免日光温室中卷式卷帘机械在工作时损坏前屋面覆盖层薄膜,通常会在卷帘机下方铺垫一条固定保温被。日间,这条保温被会遮挡进入日光温室的太阳光线并在室内形成阴影。针对固定保温被对室内光热环境分布和作物产量的影响,该研究对... 详细信息

为了避免日光温室中卷式卷帘机械在工作时损坏前屋面覆盖层薄膜,通常会在卷帘机下方铺垫一条固定保温被。日间,这条保温被会遮挡进入日光温室的太阳光线并在室内形成阴影。针对固定保温被对室内光热环境分布和作物产量的影响,该研究对固定保温被下方的光照、温度和作物的产量进行测试,同时利用太阳直射辐射理论提出固定保温被阴影宽度的计算方法。结果表明,在试验期间固定保温被正下方的光照强度平均值为198μmol/(m^(2)·s),距离固定保温被4.0~5.0 m位置处的光照强度是固定保温被正下方的2.0倍以上。日间,固定保温被正下方的空气温度、墙面温度和土壤温度相比于固定保温被两侧最大降低2.2、5.8和2.3℃。夜间,墙面温度和土壤温度最大降低1.2和1.3℃。固定保温被正下方单垄番茄相比于其他垄平均减产36.2%,植株茎粗平均减小2.0~4.0 mm。不同地理位置和不同方位角的日光温室受到固定保温被遮阴在室内形成的阴影宽度范围为11.0~14.0 m。该研究定量分析了使用中卷式卷帘机械的日光温室中固定保温被对室内光热环境和作物产量的影响。

关键词：日光温室温度光照保温被阴影产量

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前置导叶对畜禽舍轴流风机性能的影响

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农业工程学报 2023年第14期39卷 80-88页

作者：丁涛邱绵靖刘志伟李妥施正香中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 北京市供水管网与安全节能中心北京100083 中国农业大学后勤基建处北京100081 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

畜禽养殖过滤除臭装置对传统轴流风机负压抽吸能力提出了更高的要求。为提高传统轴流风机的气动性能,扩大其有效工作区间,该研究以550型农用轴流风机为对象,结合试验和数值模拟研究了前置导叶对轴流风机性能的影响。通过单因素和响应面... 详细信息

畜禽养殖过滤除臭装置对传统轴流风机负压抽吸能力提出了更高的要求。为提高传统轴流风机的气动性能,扩大其有效工作区间,该研究以550型农用轴流风机为对象,结合试验和数值模拟研究了前置导叶对轴流风机性能的影响。通过单因素和响应面分析方法,对前置导叶的导叶安装角(α)、轴向间距(L)、导叶个数(n)对风机性能和流场的影响进行研究,分析各因素对风机性能的影响,求解出最佳参数组合。通过3D打印制作前置导叶并进行样机试验。结果表明,增设前置导叶后,风机内部区域涡流得到削弱,降低了流动损失,静压效率提高,流动剧烈程度降低,流场更稳定,叶片静压差增大,风机叶片的做功能力增强,与传统结构相比,增设前置导叶后风机通风量和能效比均明显提升,通风量提升幅度在5.7%~10.39%,能效比提升幅度在6.62%~10.89%;在静压50 Pa下,通风量提升6.76%,能效比提升7.75%。研究结果证明了增设前置导叶提升轴流风机负压抽吸能力的可行性。

关键词：数值模拟试验轴流风机气动性能前置导叶畜禽养殖

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分级相变储放热系统在日光温室中的应用效果

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太阳能学报 2022年第12期43卷 104-111页

作者：王冬晴庄云飞张滴滴程杰宇王平智赵淑梅中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

针对北方日光温室夜间室内低温问题,该文以收集利用温室内白天富余太阳能为目标,在理论分析相变材料特性的基础上,开发基于管材封装方式的两级相变储放热系统,并通过对比试验,在北京地区的日光温室中开展冬季应用效果试验。结果表明,所... 详细信息

针对北方日光温室夜间室内低温问题,该文以收集利用温室内白天富余太阳能为目标,在理论分析相变材料特性的基础上,开发基于管材封装方式的两级相变储放热系统,并通过对比试验,在北京地区的日光温室中开展冬季应用效果试验。结果表明,所开发系统对冬季室内空气温度和土壤温度均有良好的增温效果。其中,空气温度方面,在试验周期内,试验温室夜间(17:00—次日08:00期间)平均室内气温比对照温室平均提高1.0℃,最低气温平均提高1.2℃;在晴天、多云不同天气条件下,试验温室的夜间平均气温分别提高1.3、1.2℃,最低气温分别提高1.5、1.7℃;在两天一夜未盖保温被的阴雪天气条件下,试验温室的室内气温全程高于对照温室,最大温差仍有1.9℃。在土壤温度方面,晴天和多云天气下,试验温室10和15 cm处的土壤温度平均提高0.6和0.8℃,研究表明所开发系统具有良好的持续储放热能力,能改善日光温室的冬季热环境。

关键词：太阳能温室相变材料热效果温度测试

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外保温塑料大棚锥形滚筒式翻越卷放装置的设计与试验

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中国农业大学学报 2023年第9期28卷 158-166页

作者：刘洋宋卫堂王平智中国农业大学水利与土木工程学院北京100083 农业农村部设施农业工程重点实验室北京100083

针对外保温塑料大棚保温被卷起后停放在棚顶产生遮光、增加骨架载荷等问题,设计一种锥形滚筒式翻越卷放装置,装置通过基于绳索传动的辅助翻越机构实现翻越棚顶卷放保温被。根据功能要求进行翻越卷放装置的整体设计:装置主要由卷被轴、... 详细信息

针对外保温塑料大棚保温被卷起后停放在棚顶产生遮光、增加骨架载荷等问题,设计一种锥形滚筒式翻越卷放装置,装置通过基于绳索传动的辅助翻越机构实现翻越棚顶卷放保温被。根据功能要求进行翻越卷放装置的整体设计:装置主要由卷被轴、摇杆、主机、辅助翻越机构4部分组成。建立了在不同结构形式的外保温塑料大棚中,应用不同种类保温被时装置关键零部件的设计方法,根据保温被的卷放规律设计了锥形滚筒结构参数的计算方法;分析保温被卷放过程中的运动和受力情况,得出最大工作负荷的计算方法,并给出了电动机、减速机的选型方法;建立卷被轴的力学模型,给出了卷被轴的校核方法。在跨度10 m、长度48 m的外保温塑料大棚上安装锥形滚筒式翻越卷放装置进行试验,结果表明:保温被铺放平整,卷起整齐,具有良好的作业效果;装置实际运行时间稳定,具有稳定的工作状态。在实际工况下进行试验,验证了设计方案的切实可行。本研究设计的锥形滚筒式翻越卷放装置,可以解决棚内遮光、骨架载荷增加等问题,为外保温塑料大棚的性能提升和推广应用提供新的技术支撑。

关键词：外保温塑料大棚翻越卷放装置锥形滚筒结构设计

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