本文選題：鴨稻共作 + 自動化鴨舍��； 參考：《沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：鴨稻共作技術(shù)的特點是根據(jù)水稻和鴨子共生共長的特性,將雛鴨投放到插秧返青后的稻田中,利用鴨子的雜食性,實現(xiàn)控草、控蟲的作用；鴨子的田間活動增加了土壤中的溶氧量并促進有機質(zhì)分解；其排泄物還田可增加稻田的有機養(yǎng)分。在鴨稻共作期間不施農(nóng)藥和化肥,有利于稻田生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。通過養(yǎng)鴨種稻的有機結(jié)合,“以鴨育稻,以稻養(yǎng)鴨”,實現(xiàn)稻、鴨雙豐收。但是,依靠人工在稻田里養(yǎng)鴨,每晚將鴨子從稻田趕回鴨舍和補喂飼料,既費時費力,勞動條件又差。針對這個問題,對鴨稻共作的技術(shù)特點和共作環(huán)境的分析基礎(chǔ)上,設(shè)計了集成喚鴨回舍、喂水、喂料、回舍鴨子數(shù)量統(tǒng)計及反饋控制等多功能于一體的稻田鴨舍,研究了聲訓(xùn)和圖像識別鴨群等關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)控制問題,實現(xiàn)稻田養(yǎng)鴨的自動化。研究成果對促進鴨稻共作技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重要意義。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下。(1)以單片機技術(shù)為核心,開發(fā)了多模塊集成的適用于鴨稻共作的稻田鴨舍自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為自動門模塊、喂料模塊、喂水模塊、聲訓(xùn)模塊、通信模塊、人機交互模塊、電源模塊等七個部分。綜合考慮稻田養(yǎng)鴨的技術(shù)特點和環(huán)境條件等因素,根據(jù)天體運行規(guī)律,按照時間順序?qū)﹂_關(guān)門、飼料補給、聲訓(xùn)喚鴨回舍等功能進行控制,滿足了稻田養(yǎng)鴨的技術(shù)要求；利用自動檢測和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),實現(xiàn)了鴨舍自動供水、防夾鴨、鴨群回舍數(shù)量反饋控制等功能,保證了稻田養(yǎng)鴨的可靠性。(2)重點針對聲訓(xùn)問題探索了環(huán)境因素對聲音強度的影響規(guī)律、鴨子聽閡動態(tài)曲線以及適合鴨子返舍的最優(yōu)聲音參數(shù)。通過單因素試驗建立了傳播距離與聲音強度之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型,研究了風(fēng)速對聲音強度的影響規(guī)律；以雛鴨為研究對象,利用重復(fù)試驗擬合了聲壓級和頻率共同作用的鴨子聽閾曲線,確定了可刺激鴨子聽力的最低聲音參數(shù)；基于LabView聲訓(xùn)系統(tǒng),通過回歸正交試驗,建立了鴨群回舍時間及時間差與聲壓級和頻率等聲音參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型,揭示了鴨群回舍速度及一致性與聲音參數(shù)之間的線性關(guān)系。綜合考慮鴨群回舍時間與回舍時間差,利用MATLAB參數(shù)優(yōu)化,結(jié)果表明,當(dāng)聲壓級為89dB,聲音頻率為15.89kHz時,鴨群回舍效果最佳,對應(yīng)的鴨群回舍時間為20.51s、鴨群回舍時間差為9.18s。(3)在圖像處理識別鴨子特征的基礎(chǔ)上,建立了前景像素數(shù)與鴨子數(shù)量的數(shù)學(xué)模型,研究了自動檢測鴨子是否全部回舍并實現(xiàn)多次開啟安全門系統(tǒng)。利用分塊直方圖分析的方法建立鴨舍背景模板,并實現(xiàn)了背景模板的實時更新；聯(lián)合應(yīng)用對稱差分圖像與背景差分圖像,提取圖像前景,得到運動鴨群的二值化圖像,建立前景運動目標(biāo)模板；采用閉運算去除差分圖像的噪聲、填平圖像上的空洞,從而提取運動鴨群的圖像；應(yīng)用透視校正模型對圖像中的鴨子歸一化處理,通過訓(xùn)練集建立了前景像素總數(shù)與鴨子只數(shù)之間的二次多項式擬合模型,根據(jù)統(tǒng)計的圖像中鴨子數(shù)量,系統(tǒng)決定是否再次開門。通過驗證試驗檢驗了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性,為保證鴨子全部回舍提供理論依據(jù)。(4)研究了自動喂水系統(tǒng),采用雙重迭代法建立了喂水系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)控制系統(tǒng)時域分析原理,采用理論分析與試驗相結(jié)合的方法對系統(tǒng)進行識別與性能分析。試驗結(jié)果的非線性回歸及MATLAB對系統(tǒng)動態(tài)模擬分析表明,該系統(tǒng)為典型的一階慣性系統(tǒng),從低液位上升至高液位系統(tǒng)所需時間為210s,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零,能夠滿足鴨子喂水需要。(5)應(yīng)用研制的自動化鴨舍進行田間試驗,驗證了自動化鴨舍的可靠性和鴨稻共作技術(shù)在遼寧地區(qū)的可行性；研究了鴨稻共作技術(shù)對土壤養(yǎng)分和水稻生長的影響,明確了自動化鴨舍對鴨稻共作技術(shù)的適用性。田間試驗建立了聲壓級、聲音持續(xù)時間、自動門延遲時間與鴨群回舍率之間的數(shù)學(xué)模型,據(jù)此確定鴨群回舍對應(yīng)的最優(yōu)使用參數(shù)。試驗結(jié)果表明,喂水系統(tǒng)平均故障率和時間利用系數(shù)達到了設(shè)計要求；自動化鴨舍飼養(yǎng)與人工飼養(yǎng)效果相同,鴨子增重?zé)o顯著差異；理論與實際給料量沒有顯著性差異,喂料系統(tǒng)工作可靠�；谘兄频淖詣踊喩�,采用鴨稻共作和常規(guī)插秧兩種種植模式進行對比試驗,結(jié)果表明,自動化鴨舍可滿足鴨稻共作的工作需要,鴨稻共作起到調(diào)控土壤養(yǎng)分,促進水稻生長,增加產(chǎn)量,提高經(jīng)濟效益的作用。
[Abstract]:The duck rice co - cropping technology is characterized in that the ducklings are put into the rice field after the seedling transplanting and returning green according to the characteristics of the symbiotic length of the rice and the duck , and the functions of controlling the grass and controlling the worm are realized by utilizing the omnivorous nature of the ducks ;
The field activity of ducks increases the dissolved oxygen in the soil and promotes the decomposition of organic matter ;
Based on the analysis of the technical characteristics and environmental conditions of duck rice breeding , the paper designs a multi - module integrated rice - duck house automatic control system , which includes automatic door module , feeding module , water feeding module , sound training module , communication module , man - machine interaction module and power supply module .
Using automatic detection and data transmission technology , the functions of automatic water supply , anti - pinch duck and feedback control of duck group are realized , and the reliability of the rice breeding ducks is ensured . ( 2 ) The influence law of environmental factors on sound intensity , the dynamic curve of duck ' s hearing gap and the optimal sound parameters suitable for the return of ducks are explored .
In this paper , the frequency and frequency of ducklings were fitted by repeated tests to determine the minimum acoustic parameters of the duck ' s hearing by using the repeated experiments as the research objects .
Based on LabView acoustic training system , a mathematical model between time and time difference and sound pressure level and sound parameters was established by regression orthogonal test . The relationship between the time difference and sound pressure level was established .
combining the symmetrical difference image and the background difference image , extracting the image foreground , obtaining a binary image of the moving duck group , and establishing a foreground moving target template ;
the closed operation is adopted to remove the noise of the differential image , and the hole on the image is filled , so that the image of the moving duck group is extracted ;
Based on the theory of time domain analysis of control system , the mathematical model of feeding water system is established by using the method of theoretical analysis and experiment .
In this paper , the effect of duck rice co - cropping technology on soil nutrient and rice growth was studied , and the applicability of automatic duck house to duck rice was clarified . The mathematical model between sound pressure level , sound duration , automatic gate delay time and return rate of duck group was established . The results showed that the average failure rate and time utilization coefficient of feed water system reached design requirement .
There was no significant difference between the ducks ' weight gain and the feeding effect .
The results show that the automatic canard can meet the work demands of duck rice , and the duck rice can control the soil nutrient , promote the growth of rice , increase yield and increase economic benefit .

【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S834;S511

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本文編號：1858360