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走近“东元西屋”，走进电动机的世界——访美国东元西屋电机公司项目经理董宝国（David Tung）
优质期刊推荐马铃薯精密播种机漏播监测预警系统的研究--《西北农林科技大学》2013年硕士论文
马铃薯精密播种机漏播监测预警系统的研究
【摘要】：马铃薯是我国第四大农作物，其种植面积同总产量均居世界第一位。链勺式排种器是马铃薯播种机上使用较为广泛的一种排种装置，但受取种方式限制易产生空穴，漏播率高达7%，后续补种不便易造成较大农业损失。国内马铃薯播种机在机械液压系统设计方面已经十分成熟，但缺乏相关电子监控系统监测马铃薯播种机排种性能，因此研究一套实时全局监控马铃薯播种性能并完成漏播预警的监控系统。该系统对提高生产率和节约劳动力，推动马铃薯精密播种农业的机电一体化发展具有重要意义。本研究所做的工作和结论如下：
（1）本文在研究国内外播种机监测系统的基础上，同国内外同类型的播种机综合对比分析，对马铃薯精密播种机漏播监测预警系统进行总体方案设计。根据实际要求确定需要监测的播种参数和故障类型，同时对预警系统的原理进行具体研究。
（2）利用先进的光电检测技术对马铃薯精密播种机进行监测，完成漏播预警系统的硬件设计，主要包括直流稳压电源设计、传感器模块、单片机控制模块、声光报警模块和显示模块的设计内容等；选取STC89C54RD单片机作为系统的智能控制核心，实现对马铃薯精密播种机播种作业过程中播种数据、播种故障进行全程实时监控，并在预警系统监测到漏播现象时发出声光报警信号进行预警。
（3）系统软件程序使用C语言编程，选择模块化方法，根据硬件的功能作用将系统分成四个主要的程序块，即主程序、传感器信号采集子程序、显示子程序、声光报警子程序。对马铃薯漏播预警系统有一定的抗干扰探讨，以此来提高马铃薯精密播种机漏播监测预警系统的长期可靠稳定性。
最后，通过Proteus和Keil软件联合对漏播预警系统进行仿真测试，结果表明：系统在人为模拟马铃薯播种机播种情况下，能够自动识别漏播和缺种并进行漏播率的计算；在连续漏播超标情况下能自动报警；系统运行可靠、稳定，符合设计要求。
【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：S223.26【目录】：
摘要5-6ABSTRACT6-10第一章 绪论10-15 1.1 论文研究目的及意义10-11 1.2 国内外研究现状11-13
1.2.1 国外研究现状11-12
1.2.2 国内研究现状12-13 1.3 论文主要内容13 1.4 技术路线13-15第二章 马铃薯精密播种机漏播预警系统总体方案设计15-20 2.1 需求分析及设计目标15
2.1.1 需求分析15
2.1.2 设计目标15 2.2 预警系统的总体方案设计15-18
2.2.1 马铃薯播种机链勺式排种器原理与特点15-16
2.2.2 系统方案确定16-17
2.2.3 系统总体结构17-18
2.2.4 系统功能的设计要求18 2.3 主要元器件选择18-19
2.3.1 微处理器选择18-19
2.3.2 显示器件的选择19
2.3.3 键盘的选择19 2.4 本章小结19-20第三章 漏播监测预警系统硬件设计20-41 3.1 系统硬件构成20 3.2 电源电路20-22
3.2.1 系统调试电源设计20-21
3.2.2 5V 直流稳压电源设计21-22 3.3 传感器及其电路设计22-28
3.3.1 传感器常用类型22-23
3.3.2 传感器选用原则23-24
3.3.3 传感器的选取24-26
3.3.4 传感器漏播检测原理26-27
3.3.5 传感器的安装27-28 3.4 单片机外围电路设计28-33
3.4.1 STC89C54 单片机特点28-32
3.4.2 时钟电路32
3.4.3 复位电路32-33 3.5 I/O 并行接口扩展33-36 3.6 显示及键盘电路设计36-38
3.6.1 LCD 显示电路设计36-37
3.6.2 键盘电路设计37-38 3.7 声光报警电路设计38-39 3.8 硬件电路总图39 3.9 本章小结39-41第四章 漏播监测预警系统软件设计41-50 4.1 预警系统软件构成41-42
4.1.1 预警系统软件设计原则41-42
4.1.2 程序语言选择42 4.2 系统主程序设计42-44 4.3 初始化模块44 4.4 检测模块44-45 4.5 键盘输入子程序45-47 4.6 显示子程序47-49 4.7 本章小结49-50第五章 系统调试与仿真50-60 5.1 系统调试50-53
5.1.1 实验目的50
5.1.2 实验条件50
5.1.3 实验过程与结果50-53 5.2 系统仿真53-59
5.2.1 仿真环境53
5.2.2 仿真实验过程及结果53-59 5.3 本章小结59-60第六章 结论与展望60-62 6.1 结论60 6.2 创新点60 6.3 展望60-62参考文献62-65致谢65-66作者简介66
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优质期刊推荐豫东平原高氟水赋存形态及形成机理研究--《中国地质大学》2013年博士论文
豫东平原高氟水赋存形态及形成机理研究
【摘要】：氟是人生长发育不可或缺的化学组分,人体几乎所有的各种器官内均含有氟,但人体内的氟绝大部分分布在硬组织骨骼和牙齿中,两者约占人体总含氟量的90%以上。但人对氟的最佳的摄入量仅在一个很窄的范围之内,当氟的浓度过大时,会产生矿化过度或异位矿化的病理现象,造成氟中毒,称为地方性氟中毒(简称地氟病,EFD)。地氟病广泛分布于世界50多个国家和地区,我国地氟病病区分布范围遍及全国29个省、区、市,全国有病区县1226个,病区村15万多个,病区人口超过1亿人。为降低发病率、切实提高人民的健康水平,国家和各级地方政府投入了大量的人力物力,对地氟病的成因进行探讨,采取多种方法降氟,但迄今为止效果并不理想,究其原因在于对于人体摄氟的主要来源—地下水中氟的迁移与富集机理还缺乏更深入、科学的认识。
本文以地氟病高发的河南省豫东平原区(集中于周口地区)为例,在野外调查、取样测试分析的基础上,以科学发展观和地球系统科学理论为指导,运用层级理论和地下水系统理论将区域地质环境背景、局部地下水流动系统与取样点水化学环境三个不同空间尺度紧密联系,阐明氟在地下水中的迁移与聚集过程和特征；运用开放的非线性系统协同理论,探讨在多化学组分的天然条件下,氟在地下水中的聚集效应及高氟水的形成机理；提出水化学相图分析法,更深入地揭示了高氟水形成的化学机理；从生态地质学的角度研究人工构建植物根群坝以降低浅表环境氟背景值的可行性。论文得出以下结论：
1.不同的水化学组分划分为系统内部要素不同的组合形态,简称为组态。系统所形成的稳定状态最终归结为不同的组态之间相互协同作用的结果。按照改进的的布罗茨基分类法进行划分,共划分出98种水化学组态。其中,CaMgNa-HSCIN、CaMgNa-HCISN. CaNaMg-HSCIN、NaMgCa-HSCI、CaNaMg-HCISN、NaMgCa-HCIS型组态出现的个数较多,分别占总数的12.64%、7.09%、6.29%、5.89%、4.41%、4.01%。在98种水化学组态中,出现高氟水的组态有62个,未出现高氟水的组态有36个,出现高氟水的组态类型占所有组态类型的63.3%,平均高氟率0.25。
2.如果从水化学类型的角度进行状态组合,那么每一个水样点代表一个组态,即高氟水集中或分散规律性的特点,这种特点即为相。组态是由钙的毫克当量浓度、钠的毫克当量浓度、矿化度、pH值等状态值构成。当所有水样的状态值投在一张图上时,就形成了水化学相图。
3.各相空间高氟水分布规律
(1)包络线外侧的两个相空间不出现高氟水,高氟水都出现在包络线内侧的相空间。包络线内侧的6个相空间都有高氟水出现,但是出现的概率不均等。
(2)在包络线内侧,上面⑥⑦⑧三个相空间要比卜面③④⑤相空间出现高氟水的概率大。
(3)从③～⑤相空间以及从⑥-⑧相空间,高氟水出现的频率呈增加的趋势,而同样,矿化度也是呈增加的趋势。
4.高氟水分布规律的化学机理
(1)在包络线外侧的相空间①和相空间②都不出现高氟水,但情况有所不同。在相空间②,水质具高钙低氟的特征,此相空间向Ca2+2F→CaF2↓方向进行,水中的氟以简单氟离子形态为主,都形成了CaF2沉淀。在相空间①,水质可以是高钙低钠也可以是低钙高钠或者钙钠相当,造成低氟的原因是没有主导性化学反应,其中部分氟可能以简单氟离子形态存在,其余的可能为络合物氟离子。
(2)抛物线内侧的有6个相空间,可分为两个次级相空间,一个次级相空间为③～⑤,另一个次级相空间为⑥～⑧。⑥～⑧相空间出现高氟水的频率明显高于③-⑤相空间,且具有低钙高钠的特征,高氟概率分别为29.17%、63.18%、75.00%。本次级相空间水中的氟以简单氟离子为主,络合物氟离子较少(经计算位于此相空间的是化学反麻NaF→Na++F+占优),导致高氟的主导性化学反应为NaF→Na++F+,此外,由⑥～⑧相空间矿化度逐渐增高,高氟水出现的频率也逐渐增大；③-⑤相空间高氟水出现的概率分别为6.96%、29.14%、73.53%。本次级相空间内钙钠含量不确定,高氟水出现具有很大的不确定性,简单氟离子和络合物氟离子的含量难分伯仲,可能不存在主导性化学反应或者上述两种主导性化学反应的反应速率在不同的地点相差较大,从而导致高氟水出现的概率没有上部三个相空间出现的高。
5.高氟地下水成因及分布的规律的多因子协同作用。
认为高氟水在形成过程中不是某一个因子的作用,而是多因子的协同作用。这些因子的协同作用与区域流动系统控制着高氟地下水分布的宏观格局；不同因子之间的不同作用和局部流动系统导致高氟水分布的不均匀性：不同级别流动系统的嵌套,造成氟在垂向上的分异。
6.探讨了植被生态系统降低浅层地下水氟含量的途径。
生态降氟途径是根据系统理论中隔离机制的思想和生态地质学基本原理,通过各种层次的植物“根群坝”,将氟在研究区内的运动路程分解,实现氟迁移过程的化整为零、层层拦截效果,降低高氟水分布区土壤和地下水的氟含量,达到人体摄入的水和粮食中的氟含量低于国家标准的方法。
7.研究区高氟地下水的赋存形态和分布规律具有以下特点：
①根据水样测试和PHREEQC软件模拟结果,确定研究区内中性或偏碱性(PH值7-8.3)的深、浅层地下水中,氟的赋存形态有F-、HF、 CaF+MgF+、NaF、A1F3、FeF+等8种；
②浅层地下水中简单氟阴离子及其络合物浓度F-MgF+CaF+NaFAlF2+AlF3HF和FeF+。一般F-占F总(总氟浓度)的79.55%-96.08%,其次为MgF+、CaF+和NaF,分别占F总的2.91%-18.01%、0.16%-2.58%和0.05%-1.82%;
③深层地下水中简单氟阴离子及其络合物浓度FMgF+CaF+NaFHFAlF2-AlF3FeF+。一般F-占F总(总氟浓度)的84.91%-99.17%,其次为MgF+、CaF+和NaF,分别占F总的0.23%-13.28%、0.05-1.75%和0.08%-0.96%;
④地氟病患病率受到地下水中氟含量及其赋存形态等内在因素的影响明显,水中氟含量低患病率却较高的地区,浅层地下水主要受简单氟离子和氟镁络合物的影响,前者值域范围为0.036-3.59mg/L,后者介于0.172-0.258mg/L;深层地下水除受简单氟离子和氟镁络合物的影响和控制外,HF可能亦是致病因子之一,其中F值域范围为0.039-3.19mg/L,氟镁络合物值域范围为0.009--0.014mg/L,HF值域介于0.002mg/L-0.003mg/L之间。
⑤从组态分析法和协同学方面考虑,地氟病致病因子不是单个因子所为,而是各组分相互作用之结果,某些离子的组合可能起协同作用,某些可能起拮抗作用,本文通过对PHREEQC软件模拟结果分析,认为患病概率的增加,可能是简单氟离子与氟镁络合物、HF之间存在协同作用所致,其具体作用原理、方式还有待于毒理学与临床医学的进一步证明。
本文的创新之处在于：高氟地下水形成机理的“组态分析法”和“水化学相图法”。
在微观尺度运用多态理论研究方法和协同学观点,首次提出了“相图分析法”和“组态分析法”,对高氟地下水的形成机理有了更为明确的认识。
组态分析法是基于协同学理论提出的,所谓“组态”是指水文地球化学微环境中,各种化学组分按相对恒定的比例组合在一起,形成的多状态组合。据此理论将除了F以外的其它指标按照改进的布罗茨基分类法进行水型划分,共划分出98种水型,得出结论：①氟离子可以存在于多种地下水组态中；②氟离子浓度在不同组态中会有一定差异；③在具有相同氟离子浓度的不同水化学微环境中,简单氟离子与络合形式的氟离子所占的比例是不同的：④各水化学微环境的氟浓度和离子的不同比值,可以由主导性的化学反应决定,也可以不存在主导性的化学反应,而是多个化学过程耦合的结果,如多级化学反应。
水化学相图分析法的实质是把每一个水样视为一个组态。组态是由钙的毫克当量浓度、钠的毫克当量浓度、矿化度、pH值等状态值构成。本次工作测试的所有水样都落在图中①-⑧共8个相空间内。通过研究解决了如下问题：①在何种水化学微环境中可能出现高氟水、中低氟水,以及它们出现的概率,何种化学背景下高氟水的出现具有明显的随机性；②导致高氟水和中低氟水高发是否由主导性化学反应控制,这些主导分别是什么；③在pH值为6.7-8.4时,地下水中的氟在哪些微环境中以简单离子为主,哪些微环境中简单氟离子和络合物氟离子共存。
【关键词】：
【学位授予单位】：中国地质大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2013【分类号】：P641【目录】：
作者简介7-8摘要8-11ABSTRACT11-15目录15-18第一章 绪论18-30 1.1 研究意义18 1.2 国内外研究现状及存在问题18-27
1.2.1 自然界氟的循环19-21
1.2.2 关于地下水氟源的讨论21-22
1.2.3 水文地球化学微环境对地下水含氟量的影响22-25
1.2.4 高氟水处理方法25-27 1.3 研究目标27 1.4 研究内容27-29
1.4.1 研究区的选择27
1.4.2 氟在地下水中的迁移与聚集过程和特征27-29 1.5 研究方法与技术路线29-30第二章 研究区概况30-57 2.1 地理位置30-31 2.2 气象水文31-33
2.2.1 气象31
2.2.2 水文31-33 2.3 地形地貌33-36
2.3.1 黄河水系冲积平原区33-34
2.3.2 淮河水系冲积平原区34-35
2.3.3 剥蚀地形35-36 2.4 区域地质36-48
2.4.1 第四纪地层36-41
2.4.2 上第三系(N)41-42
2.4.3 下第三系(E)42
2.4.4 区域地质构造42-48 2.5 区域水文地质48-57
2.5.1 区域地下水流动系统48
2.5.2 局部地下水流动系统48-53
2.5.3 地下水水化学特征53-57第三章 高氟水形成机理的协同学分析57-91 3.1 氟的来源探讨57-62
3.1.1 自然界中的氟循环及其来源57-60
3.1.2 人体中的氟循环及其来源60-61
3.1.3 自然界氟循环与人体氟循环的关系61-62 3.2 高氟水形成的复杂性62-68
3.2.1 溶解沉淀作用62-64
3.2.2 络合解离作用64-66
3.2.3 吸附解吸作用66-68 3.3 高氟水富集的组态分析法68-83
3.3.1 协同学基本理论68-69
3.3.2 基于组态分析的高氟水形成机理69-71
3.3.3 区域高氟水富集的组态特征71
3.3.4 高氟水富集的阳离子排序特征71-72
3.3.5 高氟水富集的阴离子排序特征72-74
3.3.6 高氟水富集的水化学组态特征74-80
3.3.7 浅层高氟水富集的水化学组态特征80-83
3.3.8 总结83 3.4 高氟水富集的水化学相图分析法83-87
3.4.1 水化学相图研究思路83-84
3.4.2 区域高氟水富集的水化学相特征84-87 3.5 本章小结87-91第四章 高氟地下水分布规律及地下水中氟的赋存形态91-113 4.1 高氟地下水分布特征91-94
4.1.1 高氟背景区91-93
4.1.2 高氟水的分带性93-94
4.1.3 高氟水的分布与水化学类型的关系94 4.2 地下水中氟的赋存形态94-108
4.2.1 PHREEQC软件模拟原理94-95
4.2.2 氟在地下水中的赋存形态95-108 4.3 氟在地下水中的赋存形态与地氟病患病率关系108-111
4.3.1 浅层地下水中氟的赋存形式与地氟病患病率之关系110
4.3.2 深层地下水中氟的赋存形式与地氟病患病率之关系110-111 4.4 本章小结111-113第五章 降氟途径探讨113-136 5.1 生态降氟途径探讨113-130
5.1.1 不同形态氟与人体健康的关系探讨114-116
5.1.2 研究区生态系统概况116
5.1.3 研究区植物地境分析116-125
5.1.4 研究区植物吸氟能力分析125-127
5.1.5 研究区生态降氟建设措施127-130 5.2 变温处理方法130-136
5.2.1 高氟水的变温降氟130-131
5.2.2 变温降氟实验数据处理及效果评价131-136第六章 结论与建议136-139 6.1 结论136-138 6.2 建议138-139致谢139-140参考文献140-147附图1 豫东平原重点研究区野外调查实际材料图147-148附图2 豫东平原重点研究区地下水(浅层)氟含量等值区图148-149附图3 豫东平原重点研究区地下水(深层)氟含量等值区图149
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