不同焙火温度对红茶中茶红素的影响及近红外预测模型的建立

试验通过设定不同温度对红茶进行烘焙处理,研究其茶红素的变化.运用标准正态变量变换(SNV),SG平滑求导,多元散射校正(MSC),均值中心化对所得近红外光谱进行预处理,运用偏最小二乘法(PLS)进行建模,所得模型的相关系数达到0.993,说明建模效果较好.     

基于机器视觉的工夫红茶萎凋叶水分检测

萎凋是工夫红茶加工的首道工序,萎凋叶水分检测主要依赖于人工经验判断,难以做到精准、客观和量化评价。本文针对萎凋叶摊放工艺,以工夫红茶萎凋在制品为研究对象,基于机器视觉技术获取萎凋叶图像的色泽和纹理特征信息,分析图像特征变量的变化规律及其与水分的关联;采用偏最小二乘法PLS(Partial least squares)、极限学习机ELM(Exterme learning machine)和支持向量机回归SVR(Support vector machine regression)方法,分别建立萎凋叶水分定量预测模型。结果表明:3种预测方法预测值和实际值的相关系数均大于0.95,非线性SVR模型明显优于PLS模型和ELM模型,其预测集的相关系数Rp(Correlation coefficient of predication set)和预测均方根RMSEP(Root-mean-square error of prediction)分别为0.9904和0.0118,预测集绝对误差均小于0.05,相对标准偏差RPD(Relative percent deviation)值为6.6264。这说明SVR方法能够更好表征图像信息与水分之间的量化解析关系,具有更优的泛化性和鲁棒性,为萎凋加工中水分含量快速无损检测提供了解决方案,为工夫红茶水分在线检测装置的开发提供理论基础,对茶叶机械智能化的发展具有重要意义。     

气吸式穴盘精量播种机吸嘴吸附性能的试验研究

气吸式穴盘育苗播种机是工厂化育苗技术中的核心设备,其吸嘴的设计是整个气吸式播种机设计的关键之一。本文根据正交试验原理,采用数值模拟正交试验方法,在CFD软件FLOWORKS上分别建立不同因素水平的吸嘴三维有限元模型,给定边界约束条件进行有限元分析计算,利用统计学软件SPSS对计算结果进行极差与方差分析,确定了各因素对试验结果的重要次序为嘴形〉真空度〉孔径〉导程;吸嘴的最佳设计参数为A382C2D3;结构优化表明：一定锥角的V型吸嘴在气源同功耗的情况下,不仅可以改善吸嘴的吸附性能,而且有利于精量取种。     

基于高光谱的工夫红茶发酵品质程度判别方法

发酵作为影响红茶品质形成的重要流程,发酵品质程度的判断主要基于人工经验,难以实现准确客观的评价。该研究主要针对于工夫红茶发酵工序,以不同发酵时序下的样品为对象,利用高光谱检测技术并结合化学计量学方法,对制备的不同发酵程度的样本进行无损检测和智能判别。首先利用高光谱成像仪（400～1 000 nm）采集工夫红茶发酵样品的高光谱数据,并根据气温、茶叶嫩度、萎凋情况、揉捻过程、发酵叶颜色及香气等现场生产信息,将6个不同发酵时序下的样本,根据发酵程度依次划分为3类（轻度发酵、适度发酵、过度发酵）。为了降低采集高光谱信息时因培养皿中发酵叶的不平整而产生的散射现象对光谱数据的影响,选取标准正态变量变换算法（standard normal variate,SNV）与多元散射校正算法（multiplicative scatter correction,MSC）对全波段光谱进行预处理,将预处理后的光谱数据进行主成分分析（principal components analysis,PCA）,分别得到前3个主成分的三维载荷图,根据样本在图中的空间分布特征,因而选择效果较好的SNV预处理方法。以全波段光谱最优主成分作为模型输入量,建立邻近算法(K-nearest neighbor,KNN)、随机森林（random forests,RF）、极限学习机（extreme learning machine, ELM）判别模型,识别率分别为63.89%,94.44%和86.11%,结果表明,非线性模型（RF、ELM）识别率较高,其中RF模型性能优于ELM模型。为比较基于全波段与特征波长建立的工夫红茶发酵品质程度模型判别效果,采用连续投影算法（successive projections algorithm,SPA）提取31个特征波长进行PCA降维处理,以特征波长最优主成分作为模型输入量,构建SPA-KNN,SPA-RF和SPA-ELM判别模型,识别率分别为83.33%,91.67%和91.67%。通过SPA对变量筛选后,SPA-KNN和SPA-ELM模型性能明显提高,SPA-RF模型识别准确度略有下降。与特征波长建立的模型相比,全波段建立的RF模型性能最佳,对工夫红茶轻度发酵、适度发酵、过度发酵的判别率分别达到了100%,83.33%和83.33%。研究结果为推进红茶智能化、数字化加工的实现,提供了理论基础和科学依据。     

半自动穴盘育苗精量播种机的设计

育苗播种机是设施农业生产的关键技术装备。本文根据工厂化育苗农艺要求,提出了吸嘴抛振式精量播种机的设计方案,介绍了其结构特点及工作原理,设计并计算了其主要结构参数。播种试验表明:该机单粒率达97%,重播率小于2%,空穴率小于1.4%,完全满足穴盘育苗精量播种的技术要求。此外本机通过更换不同型号的吸嘴,可实现对水稻、蔬菜、瓜果、花卉、林木等作物种子的精量播种。