青貯飼料是優(yōu)質(zhì)的家畜(主要是反芻動(dòng)物)粗飼料。隨著社會(huì)的進(jìn)步,人們對(duì)肉產(chǎn)品、奶制品需求量日益增加,奶牛、肉牛、肉羊、役用牛等反芻動(dòng)物的養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大,對(duì)青貯飼料的需求量亦顯著增加。在青貯時(shí),原料的含水率過(guò)高或過(guò)低都不利于青貯過(guò)程的正常完成。含水率過(guò)高,可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)易隨滲出的汁液流失,并導(dǎo)致梭酸發(fā)酵,影響飼料品質(zhì);含水率過(guò)低,則不易壓實(shí),導(dǎo)致靑貯窖內(nèi)藏有空氣易發(fā)生霉變,另外,青貯含水率過(guò)低還將導(dǎo)致收獲損失和過(guò)度產(chǎn)熱,使發(fā)酵物質(zhì)或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的數(shù)量減少,引得PH值升高,乳酸和其他發(fā)酵產(chǎn)物降低。因此,原料含水率的檢測(cè)對(duì)玉米青貯具有重要意義。為實(shí)現(xiàn)青貯原料含水率無(wú)損、快速檢測(cè),本研究設(shè)計(jì)了基于可見(jiàn)光光譜的青貯玉米原料含水率預(yù)測(cè)系統(tǒng),并進(jìn)行了試驗(yàn)研究。本文以佳良99號(hào)玉米為研究對(duì)象,利用臺(tái)灣五鈴光學(xué)OTO光譜儀及與其配套的光學(xué)元件采集可見(jiàn)光波段下樣品的光譜數(shù)據(jù)信息,運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室干燥法測(cè)定青貯玉米原料的實(shí)際含水率。利用C++編程語(yǔ)言在Microsoft Visual Studio 2010平臺(tái)下開(kāi)發(fā)了青貯玉米原料含水率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的上位機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)了青貯玉米原料含水率的在線檢測(cè)。本研究主要工作如下:(1)結(jié)合OTO光譜儀和與其相關(guān)的光學(xué)元件,構(gòu)建可見(jiàn)光光譜數(shù)據(jù)的硬件檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)使用光源發(fā)射器,提高光源質(zhì)量;在反射光信號(hào)接收過(guò)程中,使用光纖準(zhǔn)直鏡并配合長(zhǎng)、短光纖,提高光譜儀采集的光信號(hào)質(zhì)量。(2)分析系統(tǒng)功能需求,設(shè)計(jì)軟件相關(guān)功能模塊。軟件系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)用戶登錄、檢測(cè)環(huán)境選擇、光譜儀連接、取標(biāo)準(zhǔn)白、數(shù)據(jù)提取、含水率預(yù)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)保存等基本功能。(3)采集青貯原料樣本的光譜信息,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換等多種方法對(duì)原始光譜進(jìn)行預(yù)處理,分析各預(yù)處理方法對(duì)青貯原料含水率PLSR預(yù)測(cè)模型的影響,結(jié)果表明,矢量歸一化算法為最佳光譜預(yù)處理方法。將基于矢量歸一化算法的PLSR預(yù)測(cè)模型嵌入軟件系統(tǒng),用于預(yù)測(cè)青貯玉米原料含水率。(4)編寫光譜儀串口與上位機(jī)通訊程序并調(diào)試數(shù)據(jù)通訊功能,完成軟件與光譜儀的連接;測(cè)試系統(tǒng)的光譜數(shù)據(jù)提取、含水率預(yù)測(cè)及數(shù)據(jù)保存等功能,結(jié)果表明,系統(tǒng)能較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)青貯玉米原料含水率,可基本實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)需求功能。本研究設(shè)計(jì)了基于可見(jiàn)光光譜分析技術(shù)的青貯玉米原料含水率預(yù)測(cè)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)青貯玉米原料含水率的自動(dòng)分析與預(yù)測(cè)。本研究為快捷、無(wú)損估計(jì)青貯玉米原料含水率提供了新的研究思路,對(duì)未來(lái)青貯玉米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)檢測(cè)具有重要意義。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O433;S816.53
【部分圖文】：

譜儀的串口通信，在 Visual Studio 2010 開(kāi)發(fā)平臺(tái)上開(kāi)發(fā) OTO 光譜、積分時(shí)間、取標(biāo)準(zhǔn)白以及其他的特性配置和修改的應(yīng)用程序；010 開(kāi)發(fā)平臺(tái)中嵌入前期試驗(yàn)建立的預(yù)測(cè)青貯玉米原料含水率的數(shù)譜數(shù)據(jù)信息的處理與分析；并開(kāi)發(fā) MFC 窗體用戶界面，便于用戶實(shí)時(shí)交互，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光譜儀的配置參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單修改的功能。）青貯玉米原料光譜數(shù)據(jù)預(yù)處理及含水率預(yù)測(cè)模型構(gòu)建。）對(duì)搭建的青貯玉米原料含水率預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，評(píng)價(jià)含水率預(yù)技術(shù)路線所采用的技術(shù)路線如圖 1所示。

圖 2 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)架構(gòu)圖Fig.2 System hardware architecture diagram集電路主要由硅光電檢測(cè)、放大電路、ADC 芯片組成。集標(biāo)準(zhǔn)白數(shù)據(jù)，即光源通過(guò)空氣后探測(cè)器檢測(cè)到的光強(qiáng)源發(fā)射器，將其發(fā)射的光束照射到被測(cè)物體上。測(cè)物與光源發(fā)射器之間的角度，使得光纖探頭能夠采集號(hào)。的光信號(hào)通過(guò)光纖傳送到光譜儀內(nèi)。由光譜儀上的 ADC 芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)將采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理得到光波長(zhǎng)和光強(qiáng)度據(jù)分析軟件將計(jì)算得到后的光強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)白數(shù)據(jù)進(jìn)行交反射率，并將反射率與對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)以 TXT文本格式保存驟詳細(xì)敘述了使用 OTO光譜儀的工作流程，我們開(kāi)發(fā)時(shí)

它的檢測(cè)光譜波長(zhǎng)范圍為 380-1040nm。OTO 光譜儀適用于科研的二次開(kāi)發(fā)。光譜儀如圖3 所示。主要參數(shù)如表 1 所示。圖 3 可見(jiàn)光光譜儀Fig.3 Visible light spectrometer表 1 可見(jiàn)光光譜儀參數(shù)Table.1 Parameters of visible light spectrometer.2.4 輔助模塊（1）光源發(fā)射器。光譜儀型號(hào) SE1040-25-VNIR光波段范圍 300nm-1050nm波段精準(zhǔn)度 ±0.3nm電源型式 ±5.2VDC光纖接頭型號(hào) SMA 905體積規(guī)格 89mm*110mm*31.4mm8
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2838061