2021, 52(6):1-17. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.001
摘要:篩分是谷物聯(lián)合收獲作業(yè)的關(guān)鍵工序,,篩分裝置的作業(yè)質(zhì)量直接影響聯(lián)合收獲機(jī)的作業(yè)性能。現(xiàn)有篩分裝置性能可基本滿足谷物收獲作業(yè)要求,,但鑒于農(nóng)業(yè)物料的多樣性,、作業(yè)環(huán)境的多變且不可控性以及谷物聯(lián)合收獲機(jī)的高速作業(yè)性,,在進(jìn)行篩分時(shí)由于物料喂入量增大和物料含水率的升高,從而產(chǎn)生物料堵塞篩孔,、潮濕物料粘附篩體,、物料流動(dòng)性差、篩分效率低等問題,。本文以篩體結(jié)構(gòu)和篩體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為切入點(diǎn),,概述谷物篩分裝置的研究現(xiàn)狀和研究方法,從不同領(lǐng)域篩分技術(shù)的借鑒與互補(bǔ)以及篩分裝置高效化,、智能化,、信息化的發(fā)展角度出發(fā),指出谷物篩分裝置技術(shù)的發(fā)展趨勢,,為我國谷物篩分技術(shù)研究和篩分裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供參考,。
2021, 52(6):18-25. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.002
摘要:針對現(xiàn)有采摘機(jī)器人的識(shí)別-采摘精度與效率偏低等問題,,開展了采摘機(jī)器人深度視覺伺服手-眼協(xié)調(diào)規(guī)劃研究。開發(fā)了在手RealSense深度伺服的小型升降式采摘機(jī)器人,,進(jìn)行了采放果的工作空間與姿態(tài)分析,,針對“眼在手上”模式建立了手-眼協(xié)調(diào)的坐標(biāo)變換模型。對采摘機(jī)器人提出了基于在手RealSense深度伺服的由遠(yuǎn)及近手眼協(xié)調(diào)策略,,并根據(jù)RealSense與機(jī)械臂參數(shù)完成了基于深度視覺的遠(yuǎn)近景協(xié)調(diào)關(guān)鍵點(diǎn)間分段動(dòng)作規(guī)劃,。手眼協(xié)調(diào)采摘試驗(yàn)表明,末端在X,、Y,、Z方向的平均定位精度為3.51、2.79,、3.35mm,,平均耗時(shí)為19.24s,其中機(jī)械臂從初始位開始采果的平均耗時(shí)為12.04s,,中間識(shí)別與運(yùn)算的平均耗時(shí)為3.82s,,放果動(dòng)作平均耗時(shí)為7.2s,機(jī)械臂動(dòng)作耗時(shí)占整個(gè)環(huán)節(jié)的80.2%,。該機(jī)器人結(jié)構(gòu)和在手RealSense深度伺服的手眼協(xié)調(diào)策略可滿足采摘作業(yè)需求,。
2021, 52(6):26-34. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.003
摘要:為實(shí)現(xiàn)細(xì)長果蔬的無損采摘,設(shè)計(jì)一種充氣呈螺旋運(yùn)動(dòng)的軟體氣動(dòng)抓手,。對該抓手進(jìn)行有限元靜力學(xué)仿真分析,,采用3因素3水平的中心組合設(shè)計(jì)與響應(yīng)面分析方法,研究各因素對軟體氣動(dòng)抓手螺旋特性的交互影響,。以軟體氣動(dòng)抓手的螺旋直徑和螺距為響應(yīng)值,,分別建立二次回歸模型,得到模型的決定系數(shù)分別為0.9987和0.9351,,各因素對螺旋直徑和螺距的影響顯著性順序從大到小均為:壁厚,、內(nèi)腔室高度、腔室角,;以軟體氣動(dòng)抓手的仿真直徑35mm,、仿真螺距[50mm,150mm]為目標(biāo)函數(shù)對各試驗(yàn)因素進(jìn)行優(yōu)化,最優(yōu)設(shè)計(jì)結(jié)果為壁厚2.51mm,、腔室角30.52°,、內(nèi)腔室高度11.91mm。制作軟體氣動(dòng)抓手并進(jìn)行仿真試驗(yàn)對比,,結(jié)果表明,螺旋直徑與螺距的誤差均小于5%,。對該抓手在不同氣壓下的抓取力進(jìn)行試驗(yàn),,結(jié)果顯示,軟體氣動(dòng)抓手在氣壓0.13MPa下至少具有3.37N的抓取力,;通過抓取不同尺寸,、不同柔軟度細(xì)長果蔬的試驗(yàn)證明了軟體氣動(dòng)抓手抓取的有效性;以水果黃瓜為采摘對象,,在3.6s內(nèi)實(shí)現(xiàn)了黃瓜的抓取與斷梗,。
苑嚴(yán)偉,徐玲,,冀福華,,郭大方,安颯,,???/a>
2021, 52(6):35-42. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.004
摘要:針對農(nóng)業(yè)機(jī)械大數(shù)據(jù)平臺(tái)中,已有數(shù)據(jù)清洗算法不適用于大規(guī)模,、多源異構(gòu),、高維度和強(qiáng)時(shí)空相關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的問題,分析了復(fù)雜田間環(huán)境下農(nóng)機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)異常來源及特征,,研究了異常數(shù)據(jù)檢測及修正技術(shù),,提出一種基于滑動(dòng)窗口機(jī)制的農(nóng)機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)在線清洗方法,。該方法基于方差約束原則識(shí)別異常數(shù)據(jù),,基于最小變動(dòng)原則生成候選修正數(shù)據(jù),,基于數(shù)據(jù)時(shí)間相關(guān)性通過AR、ARX模型迭代優(yōu)化得到最終修復(fù)值,,依托Flink分布式計(jì)算平臺(tái),,從而適應(yīng)農(nóng)機(jī)數(shù)據(jù)吞吐量大、并發(fā)度高的特點(diǎn),?;谀呈∞r(nóng)機(jī)作業(yè)數(shù)據(jù)對算法進(jìn)行了有效性驗(yàn)證,結(jié)果表明,,在數(shù)據(jù)規(guī)模達(dá)到1×105條,、數(shù)據(jù)異常率為5%的情況下,算法異常識(shí)別率達(dá)到0.94,,且與已有清洗算法相比均方根誤差更小,。基于Box-Behnken方法設(shè)計(jì)試驗(yàn),,通過響應(yīng)面分析得到回歸模型,,分析算法參數(shù)對均方根誤差和運(yùn)行時(shí)間的影響?;诙M(jìn)制編碼的混合遺傳算法對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,,優(yōu)化后的參數(shù)組合可使算法均方根誤差達(dá)到0.16、運(yùn)行時(shí)間達(dá)到0.13s,。該數(shù)據(jù)清洗方法能夠?yàn)檗r(nóng)機(jī)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的實(shí)時(shí)處理提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)支撐,。
袁盼盼,李洪文,,蔣貴菊,,何進(jìn),盧彩云,,黃圣海
2021, 52(6):43-52. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.005
摘要:針對在滴灌區(qū)進(jìn)行玉米免耕播種作業(yè)時(shí),,窄行內(nèi)鋪設(shè)的滴灌帶與秸稈殘茬易纏繞形成壅堵、影響播種機(jī)具通過性和作業(yè)質(zhì)量等問題,,提出適用于滴灌區(qū)寬窄行玉米免耕播種帶的秸稈清理方法,。設(shè)計(jì)了播種帶秸稈殘茬分區(qū)清理裝置,該裝置通過縱向錯(cuò)位布置撥草機(jī)構(gòu)對播種帶秸稈進(jìn)行清理,,對清理裝置作業(yè)過程和秸稈拋撒軌跡進(jìn)行了分析,,確定了關(guān)鍵影響因素及參數(shù)取值范圍;運(yùn)用EDEM離散元仿真技術(shù),,以機(jī)具作業(yè)速度,、入土深度和縱向間距為試驗(yàn)因素,,以播種帶秸稈清理率為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了回歸正交仿真試驗(yàn),建立了響應(yīng)面數(shù)學(xué)模型,,并進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化和田間驗(yàn)證試驗(yàn),。結(jié)果表明,影響播種帶秸稈清理率因素顯著性由大到小依次為機(jī)具作業(yè)速度,、縱向間距和入土深度,;當(dāng)作業(yè)速度為9km/h、縱向間距為1100mm,、入土深度為45mm時(shí),,裝置作業(yè)通過性良好,播種帶秸稈殘茬清理率均值為87.61%,,比模型優(yōu)化理論值低1.8個(gè)百分點(diǎn),,播種帶清理寬度為508.0~540.4mm,滿足滴灌區(qū)玉米免耕播種的農(nóng)藝要求,。
2021, 52(6):53-61. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.006
摘要:針對現(xiàn)有稻田株間除草漏除率大,、除草率低和除草裝置因無法確定秧苗位置而導(dǎo)致傷苗率高等問題,,基于除草執(zhí)行部件往復(fù)式開合運(yùn)動(dòng)思想,設(shè)計(jì)了一種用于去除稻田中耕期株間雜草的弧齒式自動(dòng)避苗除草裝置,。根據(jù)中耕除草期稻株生長狀態(tài),,通過理論分析設(shè)計(jì)了對置株間除草齒,并確定了除草弧齒的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),。利用光電傳感器和電動(dòng)直線推桿的協(xié)同作用,,設(shè)計(jì)了自動(dòng)避苗控制系統(tǒng),當(dāng)該裝置執(zhí)行避苗除草作業(yè)時(shí),,系統(tǒng)根據(jù)前進(jìn)速度控制除草弧齒張開一定間距,,以躲避秧苗?;陲@式動(dòng)力學(xué)仿真軟件LS-DYNA進(jìn)行了虛擬試驗(yàn),,以地表下0~40mm內(nèi)土壤擾動(dòng)率為試驗(yàn)指標(biāo),當(dāng)除草齒入土深度為32mm時(shí),,土壤擾動(dòng)率達(dá)到最大值,,為90.02%。通過田間試驗(yàn)驗(yàn)證了該株間除草裝置和自動(dòng)避苗控制系統(tǒng)的作業(yè)性能,在前進(jìn)速度為0.5~0.9m/s時(shí),,該裝置平均除草率為86.51%,、平均傷苗率為0.20%,除草和避苗作業(yè)性能穩(wěn)定,,可滿足稻田除草農(nóng)藝要求和株間“避苗除草”作業(yè)要求,。
2021, 52(6):62-72. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.007
摘要:為保證水田側(cè)深施肥的作業(yè)效率、提高側(cè)深施肥裝置的施肥均勻性,,結(jié)合寒地水稻側(cè)深施肥的農(nóng)藝要求,,設(shè)計(jì)了圓盤頂出式側(cè)深施肥裝置。闡述了該裝置的工作原理,,并對關(guān)鍵部件圓盤頂出式排肥器和風(fēng)送系統(tǒng)進(jìn)行分析,,建立了施肥裝置排肥過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,得出排肥圓盤轉(zhuǎn)速是施肥性能的重要影響因素,,通過EDEM虛擬仿真試驗(yàn)確定排肥圓盤最佳工作轉(zhuǎn)速為10~60r/min,;進(jìn)行了側(cè)深施肥裝置施肥性能試驗(yàn),結(jié)果表明:各行排量一致性,、施肥穩(wěn)定性均滿足國家施肥機(jī)械作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,;以肥槽有效工作長度為因素,以施肥量均值,、施肥均勻性變異系數(shù)和總施肥量為指標(biāo)進(jìn)行施肥均勻性試驗(yàn),,結(jié)果表明:當(dāng)肥料密度為1.15g/cm3、肥槽有效工作長度在5~20mm之間調(diào)節(jié)時(shí),,總施肥量變化范圍為137~921kg/hm2,,施肥均勻性變異系數(shù)為5.96%~12.77%,滿足國家施肥機(jī)械作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,;與直槽輪式和斜槽輪式側(cè)深施肥裝置對比表明,,圓盤頂出式側(cè)深施肥裝置有效提高了施肥均勻性,在滿足施肥量要求的前提下,,長時(shí)間作業(yè)未出現(xiàn)肥料擠壓破碎現(xiàn)象,;另選擇4種不同密度的水田側(cè)深施肥專用肥,驗(yàn)證施肥裝置肥量調(diào)節(jié)性能,,結(jié)果表明,,所設(shè)計(jì)的側(cè)深施肥裝置對常用專用肥料具有良好適應(yīng)性,獲得了肥料密度在0.85~1.40g/cm3之間的肥槽有效工作長度與總施肥量的變化曲線,可應(yīng)用于田間作業(yè),,為機(jī)具調(diào)試應(yīng)用及實(shí)際施肥作業(yè)提供指導(dǎo)和參考,。
2021, 52(6):73-82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.008
摘要:以電機(jī)轉(zhuǎn)速作為控制目標(biāo)的電控排種器,,在復(fù)雜工況下存在實(shí)時(shí)播種量不穩(wěn)定、難以達(dá)到農(nóng)藝要求播量的問題,,為此設(shè)計(jì)了一種可根據(jù)實(shí)時(shí)播量信息進(jìn)行反饋控制的油菜排種器,。油菜排種器由螺管排種機(jī)構(gòu)、小粒徑種子感知模塊,、檢測及控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊組成,。為使種子有序通過小粒徑種子感知模塊傳感區(qū)域,對導(dǎo)種管進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,使其能夠與傳感器模組匹配,,從而有效減少播量漏記。對排種器進(jìn)行轉(zhuǎn)速-排種頻率測定及播量準(zhǔn)確率測試,,基于測試結(jié)果構(gòu)建了播量檢測準(zhǔn)確率補(bǔ)償模型,,從而降低播量檢測誤差。以小粒徑種子感知模塊中傳感器模組獲取的實(shí)時(shí)播量信息作為〖JP3〗排種控制器控制輸入,,設(shè)計(jì)了排種器控制系統(tǒng),。臺(tái)架試驗(yàn)表明,油菜排種器排種頻率在10.1~60.4Hz范圍內(nèi),,排種器播量檢測準(zhǔn)確率達(dá)到98.75%,,不同轉(zhuǎn)速下的排種量穩(wěn)定性變異系數(shù)不超過1.16%。田間試驗(yàn)表明,,在拖拉機(jī)不同前進(jìn)速度下,,播種量誤差率不超過2.55%,排種量穩(wěn)定性變異系數(shù)不超過0.98%,。該油菜排種器可為小田塊精量播種提供技術(shù)支撐,。
2021, 52(6):83-94. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.009
摘要:針對現(xiàn)有谷子穴播排種器播種時(shí)存在堵孔,、排種盤高轉(zhuǎn)速時(shí)充種率低及排種均勻性差等問題,,結(jié)合谷子穴播農(nóng)藝要求,,設(shè)計(jì)了一種正負(fù)氣壓-型孔輪組合式谷子穴播排種器。對排種器關(guān)鍵部件參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,,通過理論分析建立了種子在流場中和充種區(qū)的力學(xué)模型,。為了獲得最佳的排種器性能參數(shù),以型孔輪轉(zhuǎn)速,、真空度,、吸孔直徑為試驗(yàn)因素,以合格率,、重播率,、漏播率為評(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)行了三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn),,采用多目標(biāo)優(yōu)化方法,,確定了當(dāng)吸孔直徑為1.04mm、真空度為2.10kPa,、型孔輪轉(zhuǎn)速為22.46r/min時(shí),,合格率為93.14%,重播率為3.48%,,漏播率為3.38%。對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn),,驗(yàn)證結(jié)果與優(yōu)化結(jié)果基本一致,。田間播種試驗(yàn)表明,該排種器合格率為88.2%,、重播率為4.9%,、漏播率為6.9%,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足谷子穴播農(nóng)藝要求,。
2021, 52(6):95-105. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.010
摘要:針對機(jī)械式三七育苗播種排種器種子破損率高,、需對種子進(jìn)行預(yù)先分級(jí)處理等問題,,基于負(fù)壓吸種、毛刷滾清種,、正壓排種的工作原理設(shè)計(jì)了一種氣吸滾筒式排種器,。對充種階段、清種階段,、攜種階段,、投種階段進(jìn)行力學(xué)分析,研究排種器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù),分析影響排種性能的主要因素,;結(jié)合單因素試驗(yàn),,選取真空度、播種機(jī)作業(yè)速度,、充種室種子質(zhì)量為試驗(yàn)因素,,以合格指數(shù)、漏播指數(shù),、重播指數(shù)為試驗(yàn)指標(biāo),,進(jìn)行了三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)試驗(yàn),建立了試驗(yàn)指標(biāo)與試驗(yàn)因素間的回歸方程,。借助Design-Expert 10.0軟件,,采用響應(yīng)曲面法分析得出,影響充種性能的各因素主次順序?yàn)椋翰シN機(jī)作業(yè)速度,、真空度,、充種室種子質(zhì)量。通過參數(shù)優(yōu)化,,得到最佳參數(shù)組合為:播種機(jī)作業(yè)速度0.18m/s,、真空度9.6kPa、充種室種子質(zhì)量1.2kg,,此時(shí)合格指數(shù)95.6%,,重播指數(shù)0.4%,漏播指數(shù)4.0%,,滿足三七播種的農(nóng)藝要求,。
張春艷,康建明,,彭強(qiáng)吉,,張寧寧,王小瑜,,薦世春
2021, 52(6):106-116. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.011
摘要:針對棉花氣吸滾筒式穴播器因投種性能不穩(wěn)定而造成排種質(zhì)量下降的問題,,在氣吸滾筒式穴播器的取種盤和鴨嘴之間增設(shè)二次投種機(jī)構(gòu),通過重新規(guī)劃種子運(yùn)動(dòng)路徑,,降低投種點(diǎn)高度,,減少了漏播和重播現(xiàn)象,提高了氣吸滾筒式穴播器的排種性能,。在保證氣吸滾筒式穴播器取種方式不變的前提下,,依次對二次投種機(jī)構(gòu)的安裝位置、種道輪廓和出入口的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析,,并采用離散元法對種子運(yùn)動(dòng)軌跡,、運(yùn)動(dòng)速度和排種性能進(jìn)行了仿真,,闡明了漏播和重播產(chǎn)生機(jī)理。以合格指數(shù),、漏播指數(shù)和重播指數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo),,進(jìn)行了三因素二次旋轉(zhuǎn)正交組合試驗(yàn),分析了安裝角,、作業(yè)速度,、內(nèi)種道高度對排種性能的影響。結(jié)果表明:安裝角對合格指數(shù)的影響最大,,內(nèi)種道高度對合格指數(shù)的影響最?。划?dāng)安裝角為10.95°,、作業(yè)速度為3.29km/h,、內(nèi)種道高度為16.68mm時(shí),排種性能最佳,,此時(shí)合格指數(shù)為98.40%,,漏播指數(shù)為0.85%,重播指數(shù)為0.75%,。田間試驗(yàn)表明:優(yōu)化后二次投種機(jī)構(gòu)的氣吸滾筒式穴播器的合格指數(shù)為98.06%,,較普通穴播器提升2.21個(gè)百分點(diǎn)。
2021, 52(6):117-126. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.012
摘要:針對利用現(xiàn)有塑料地膜壟上敷設(shè)裝置鋪設(shè)小麥秸稈纖維地膜時(shí)易出現(xiàn)地膜斷裂和膜邊破損等問題,,設(shè)計(jì)了一種小麥秸稈纖維地膜壟上敷設(shè)裝置,。對小麥秸稈纖維地膜覆膜特性進(jìn)行分析,建立了含有修正系數(shù)的壟上覆膜數(shù)學(xué)模型,,探明了地膜產(chǎn)生斷裂的主要影響因素,;對關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析,確定了側(cè)導(dǎo)向輥,、壓邊覆土鎮(zhèn)壓裝置的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及參數(shù)范圍,;采用三因素三水平正交試驗(yàn)法,以展膜輥與壓邊輪的距離,、側(cè)導(dǎo)向輥傾角,、工作速度為試驗(yàn)因素,以采光面展平度,、采光面機(jī)械破損程度為試驗(yàn)指標(biāo),,進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)和驗(yàn)證試驗(yàn),。結(jié)果表明:當(dāng)展膜輥與壓邊輪距離120cm、側(cè)導(dǎo)向輥傾角30°,、作業(yè)速度3.6km/h時(shí),,采光面展平度97.4%、采光面機(jī)械破損程度12.6mm/m2,,設(shè)計(jì)的小麥秸稈纖維地膜敷設(shè)裝置滿足煙草栽培壟上覆膜機(jī)械化作業(yè)和農(nóng)藝要求,。
2021, 52(6):127-135. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.013
摘要:針對溫室三七收獲機(jī)械化程度低,、收獲效率低、破損率高等問題,,設(shè)計(jì)一種液壓控制履帶自走式溫室三七收獲機(jī),。在滿足農(nóng)藝要求的基礎(chǔ)上,使用履帶式行走底盤,,并對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,,利用RecurDyn對整機(jī)直線行走特性進(jìn)行仿真分析,單側(cè)牽引動(dòng)力為1357N,,質(zhì)心波動(dòng)平穩(wěn),;建立了根土混合物運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并確定挖掘部分最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù),。利用FluidSIM軟件和GX Developer軟件開發(fā)平臺(tái)分別設(shè)計(jì)了本地操作系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),,使整機(jī)具有行走、傳動(dòng)和升降功能,。田間試驗(yàn)表明:在不同控制模式下,,整機(jī)能順利完成直行、轉(zhuǎn)彎和挖掘裝置升降等功能,,液壓控制系統(tǒng)和機(jī)械部分工作順暢,,直線行走穩(wěn)定,行走偏移量為0.49%,,液壓缸前進(jìn),、后退速度均為0.22m/s,誤差滿足要求,;平均傷根率為1.77%,,平均損失率為1.48%,無明顯埋根現(xiàn)象,,滿足三七收獲機(jī)性能要求,。
2021, 52(6):136-147. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.014
摘要:為研究青飼料收獲機(jī)調(diào)制部件工作參數(shù)對飼草作物調(diào)制性能的影響,,設(shè)計(jì)了一種調(diào)制輥間隙可調(diào)的齒輥式飼草作物調(diào)制試驗(yàn)臺(tái),。試驗(yàn)臺(tái)主要由調(diào)制輥、間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),、調(diào)制輥快速更換機(jī)構(gòu)及測控系統(tǒng)等組成,,通過測控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集固定輥與傳動(dòng)軸之間的扭矩、轉(zhuǎn)速等信息,,進(jìn)而得到試驗(yàn)臺(tái)能耗,。為檢驗(yàn)試驗(yàn)臺(tái)的工作性能,以青貯玉米為試驗(yàn)對象,,以固定輥轉(zhuǎn)速,、調(diào)制輥單位工作長度喂入量和調(diào)制輥間隙為試驗(yàn)因素,以單位能耗,、莖稈破節(jié)率和籽粒破碎率為目標(biāo)參數(shù),,采用Box-Behnken試驗(yàn)方法進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面試驗(yàn),通過分析分別建立了目標(biāo)值與試驗(yàn)因素的二次回歸模型,,得到試驗(yàn)條件下調(diào)制最優(yōu)工作參數(shù)組合為固定輥轉(zhuǎn)速1157r/min,、調(diào)制輥單位工作長度喂入量10.84kg/(m〖DK〗·s)、調(diào)制輥間隙2.6mm,,目標(biāo)值最優(yōu)解為單位能耗2347.44J/kg,、莖稈破節(jié)率95.66%、籽粒破碎率95.19%,。利用青貯玉米進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn),,結(jié)果表明,在最優(yōu)工作參數(shù)組合條件下,,單位能耗、莖稈破節(jié)率,、籽粒破碎率分別為2377.53J/kg,、95.62%、95.02%,,與理論優(yōu)化值相對誤差均小于1%,。本研究可為飼草作物調(diào)制機(jī)械的設(shè)計(jì)及工作參數(shù)的選擇提供數(shù)據(jù)參考與技術(shù)支持。
2021, 52(6):148-158. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.015
摘要:為解決小型揉絲機(jī)難以同時(shí)處理屬地人工打包的整株捆與機(jī)械壓制的小方捆玉米秸稈的問題,,設(shè)計(jì)了一種秸稈破包揉絲機(jī)。通過進(jìn)行秸稈受力與運(yùn)動(dòng)分析確定影響機(jī)器工作的主要結(jié)構(gòu)與工作參數(shù),,并對整機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)與各軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行設(shè)計(jì)與匹配,。研究整株及方捆秸稈在初始喂入、內(nèi)部運(yùn)動(dòng)和篩分排出過程中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與工作參數(shù)對工作效率和絲化效果的影響,,以電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速,、篩孔直徑和喂入間隙為試驗(yàn)因素,以標(biāo)定單位功率生產(chǎn)率和秸稈絲化率為評(píng)價(jià)指標(biāo),,采用三元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)中心組合試驗(yàn)方法進(jìn)行了試驗(yàn)與分析,,建立了試驗(yàn)因素與評(píng)價(jià)指標(biāo)的回歸模型。結(jié)果表明:對標(biāo)定單位功率生產(chǎn)率的影響主次順序?yàn)殡姍C(jī)輸出轉(zhuǎn)速,、喂入間隙,、篩孔直徑,對秸稈絲化率的影響主次順序?yàn)楹Y孔直徑,、電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速,、喂入間隙;最優(yōu)工作參數(shù)組合為:處理整株秸稈時(shí),,電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速1353r/min,、篩孔直徑47mm、喂入間隙12cm,,處理方捆秸稈時(shí),,電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速1072r/min、篩孔直徑46mm,、喂入間隙35cm,;驗(yàn)證試驗(yàn)表明,整株及方捆秸稈的標(biāo)定單位功率生產(chǎn)率和秸稈絲化率均值分別為99.34kg/(kW·h),、98.86%和113.56kg/(kW·h),、98.30%,滿足設(shè)計(jì)要求,。
王相友,,張蒙,李學(xué)強(qiáng),,王榮銘,,蘇國粱,王法明
2021, 52(6):159-168. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.016
摘要:裝袋是馬鈴薯從收獲到運(yùn)輸,、儲(chǔ)藏的重要環(huán)節(jié),。為解決現(xiàn)有馬鈴薯裝袋機(jī)效率低,、損傷率高的問題,設(shè)計(jì)了一種高效,、低損的輥式導(dǎo)流馬鈴薯定重裝袋機(jī),,主要由支撐裝置、分流輸送裝置,、導(dǎo)流裝置,、撐袋裝置和定重裝袋裝置構(gòu)成。通過多工位裝袋實(shí)現(xiàn)了高效,,通過輥式導(dǎo)流實(shí)現(xiàn)了低損傷,。通過對該機(jī)關(guān)鍵部件的力學(xué)分析和導(dǎo)流過程的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,確定了影響馬鈴薯損傷和裝袋效率的主要因素為導(dǎo)流倉門角度,、輸送速度和上料量,。以導(dǎo)流倉門角度、輸送速度和上料量為試驗(yàn)因素,,以破皮率,、傷薯率和單口裝袋效率為試驗(yàn)指標(biāo),進(jìn)行了二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn),,通過Design-Expert 8.0.6軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析,,通過響應(yīng)面試驗(yàn)分析了試驗(yàn)交互因素對試驗(yàn)指標(biāo)的影響規(guī)律。利用Design-Expert 8.0.6軟件優(yōu)化模塊并結(jié)合實(shí)際工作情況確定各因素最佳取值,,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了試驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證試驗(yàn),,結(jié)果表明:當(dāng)導(dǎo)流倉門角度為45°、輸送速度為0.35m/s,、上料量為27t/h時(shí),,破皮率為1.8%、傷薯率為1.4%,、單口裝袋效率為12.4t/h,,在該參數(shù)組合下輥式導(dǎo)流馬鈴薯定重裝袋機(jī)破皮率和傷薯率均較低,且裝袋效率較高,。
2021, 52(6):169-176. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.017
摘要:提出一種在葉片前緣吸力面布置粗糙帶抑制空化的方法,。選用低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵作為研究對象,,利用修正的SST k-ω湍流模型和Kubota空化模型對離心泵全流域進(jìn)行空化數(shù)值模擬。通過對比不同空化數(shù)下有,、無粗糙帶結(jié)構(gòu)離心泵葉輪內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)、湍動(dòng)能分布,、速度矢量,、空泡體積變化和監(jiān)測點(diǎn)壓力脈動(dòng)結(jié)果,,分析粗糙帶結(jié)構(gòu)對離心泵工作性能的影響和空化抑制效果。結(jié)果表明:粗糙帶結(jié)構(gòu)對離心泵揚(yáng)程和效率的影響較小,,不會(huì)對離心泵工作性能造成較大影響;布置粗糙帶后,葉輪內(nèi)的流場分布得到改善,,漩渦強(qiáng)度減弱,,流動(dòng)變得平穩(wěn);粗糙帶結(jié)構(gòu)有效抑制了空泡的初生,,減弱了初生階段湍流帶來的能量耗散,,對空化嚴(yán)重階段的空泡體積也有一定的抑制效果;粗糙帶結(jié)構(gòu)對葉輪進(jìn)口處,、葉輪外緣和蝸殼隔舌處的主頻壓力振幅影響較小,,對粗糙帶結(jié)構(gòu)之后且靠近該結(jié)構(gòu)流域的壓力脈動(dòng)產(chǎn)生不同程度的擾動(dòng)。
2021, 52(6):177-185. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.018
摘要:采用體三維速度場測試系統(tǒng)V3V測量漩渦工況下立式軸流泵喇叭管下方的流場,,分析了附底渦演變過程中漩渦區(qū)速度梯度分布、漩渦強(qiáng)度及漩渦渦動(dòng)能的變化,。結(jié)果表明:附底渦的發(fā)生過程是一個(gè)伴隨著附底渦區(qū)速度梯度,、漩渦強(qiáng)度及漩渦渦動(dòng)能不斷變化的過程。隨著時(shí)間的推移,,附底渦區(qū)速度梯度,、漩渦強(qiáng)度及漩渦渦動(dòng)能先增大,達(dá)到最大后保持0.4s, 然后迅速減小,,附底渦形成發(fā)展的時(shí)間大于漩渦潰退消失的時(shí)間,。在漩渦發(fā)展初期,隨著距離進(jìn)水池底部高度的增大,,漩渦強(qiáng)度逐漸減?。辉阡鰷u進(jìn)入保持階段后,,附底渦滿足漩渦強(qiáng)度守恒定理,;受喇叭管內(nèi)復(fù)雜環(huán)境的影響,附底渦強(qiáng)度從喇叭管內(nèi)最先潰退消失,,從上向下逐漸減小,。本研究可為進(jìn)水池優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
2021, 52(6):186-194. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.019
摘要:荒漠草原是草原中最旱生的類型,,屬于草原的極限生態(tài)狀態(tài),也是氣候變化和生態(tài)系統(tǒng)演變的預(yù)警區(qū),。利用無人機(jī)高光譜遙感技術(shù)快速,、準(zhǔn)確地提取荒漠草原草地植被類型,對動(dòng)態(tài)監(jiān)測草原生態(tài)安全和合理開發(fā)草地畜牧業(yè)具有重要意義,。以無人機(jī)搭載高光譜成像系統(tǒng)采集內(nèi)蒙古荒漠草原遙感圖像,,獲得具有高空間分辨率和高光譜分辨率的圖像;通過光譜連續(xù)統(tǒng)去除變換,,增強(qiáng)草地植被之間的光譜差異,,并構(gòu)建植被指數(shù);采用分步波段選擇法選擇荒漠草原植被的特征波段,,實(shí)現(xiàn)高光譜數(shù)據(jù)降維,;構(gòu)建融合光譜特征、植被特征,、地形特征和紋理特征等24個(gè)變量的隨機(jī)森林分類模型,,并與支持向量機(jī)(SVM)、K-最近鄰(KNN)和最大似然分類(MLC)法進(jìn)行比較,。結(jié)果表明,,在4種分類方法中隨機(jī)森林分類算法分類效果最好,總體分類精度達(dá)到91.06%,,比SVM,、KNN和MLC等機(jī)器學(xué)習(xí)算法分別高7.9、15.61,、18.33個(gè)百分點(diǎn),,Kappa系數(shù)達(dá)到0.90,比SVM,、KNN和MLC算法分別高0.13,、0.23和0.26。無人機(jī)高光譜低空遙感和隨機(jī)森林算法的結(jié)合為荒漠草原草地植被分類提供了新途徑,。
2021, 52(6):195-203. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.020
摘要:針對近期高寒山區(qū)生態(tài)景觀急劇變化,、嚴(yán)重影響生態(tài)敏感性的問題,,為了更好地評(píng)價(jià)和分析這種變化帶來的一系列生態(tài)現(xiàn)象,,選取大峽谷為研究區(qū),利用面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ù_定景觀類型,,以多樣性指數(shù),、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)和聚合度指數(shù)等作為指標(biāo),,對研究區(qū)的生態(tài)敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。采用面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ㄗ罱K得到10類景觀類型的斑塊共1761個(gè),,其中林地景觀和草地景觀的面積占比最大,,分別為48.84%和22.68%,冰雪/冰川景觀的占比為17.39%,。從景觀指數(shù)來看,,研究區(qū)景觀多樣性指數(shù)為1.374,優(yōu)勢度指數(shù)為0.982,,均勻度指數(shù)為0.597,,聚合度指數(shù)為97.374??梢钥闯?,大峽谷研究區(qū)擁有較高的多樣性,單一景觀優(yōu)勢度相對較低,,不同景觀空間分配情況更好,,總體上該區(qū)域景觀以原始森林、高山草甸和冰川為主,,人類活動(dòng)干擾較小,,并主要集中在河谷地帶農(nóng)田和草地的轉(zhuǎn)換中。綜合6類影響因子對大峽谷研究區(qū)生態(tài)敏感性進(jìn)行加權(quán)分析,,生態(tài)敏感性主要集中在中度和高度敏感區(qū)域,,占比合計(jì)95.71%。中度敏感區(qū)域集中分布于河谷周邊低海拔,、低坡度區(qū)域,,以水域、草地,、灌木林為主,;高度敏感區(qū)域集中分布于山地高海拔區(qū)域,以林地景觀,、冰雪/冰川景觀為主,。
2021, 52(6):204-214. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.021
摘要:為研究臍橙果園用地時(shí)空演變規(guī)律和驅(qū)動(dòng)力機(jī)制,,制定三峽庫區(qū)可持續(xù)土地利用政策,,維持區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的良性平衡,以三峽庫區(qū)臍橙主產(chǎn)區(qū)重慶市奉節(jié)縣為研究區(qū),,利用地理國情,、遙感影像等多源數(shù)據(jù),在自然,、社會(huì)經(jīng)濟(jì)2個(gè)類別基礎(chǔ)上引入政策類因子,,選擇像元、鄉(xiāng)鎮(zhèn)2個(gè)尺度的26個(gè)潛在因子,,利用隨機(jī)森林回歸方法定量分析臍橙果園用地變化驅(qū)動(dòng)因子的相對重要性以及主要因子的邊際依賴性,,探究2000—2019年期間奉節(jié)縣臍橙果園的時(shí)空演變格局。結(jié)果表明:2000—2019年期間奉節(jié)縣臍橙果園呈快速擴(kuò)張態(tài)勢,,總體規(guī)模增幅達(dá)150%,,年均增長達(dá)7.5%,主要沿長江與梅溪河,、大溪河,、草堂河、朱衣河等主要水系呈帶狀分布,,順著流域峽谷方向逐步擴(kuò)張,;像元尺度的與水源地距離、與城區(qū)距離,、土壤pH值和鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度的平均坡度,、平均高程、臍橙產(chǎn)業(yè)扶貧專項(xiàng)資金數(shù)額,、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)柑橘專項(xiàng)資金數(shù)額,、臍橙產(chǎn)業(yè)科技項(xiàng)目資金數(shù)額以及坡向等驅(qū)動(dòng)因子的相對重要性位居前9位,政策因子在臍橙果園擴(kuò)張中的貢獻(xiàn)較為顯著,,說明需要制定更適宜的政策來引導(dǎo)臍橙產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展,;臍橙果園擴(kuò)張對各主要驅(qū)動(dòng)因子的邊際依賴性較強(qiáng),不同空間層級(jí)之間存在差異性,??傮w而言,臍橙果園擴(kuò)張傾向于發(fā)生在平均坡度15°~25°,、平均高程200~450m,、距離水源地3km內(nèi)、土壤pH值為5.5~7.6,,有資金支持,、區(qū)位條件好的區(qū)域,。本研究可為制定引導(dǎo)臍橙產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的土地利用政策提供有效的技術(shù)參考依據(jù)。
2021, 52(6):215-222. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.022
摘要:為了區(qū)分玉米葉片重金屬脅迫種類,提出一種基于高光譜的銅鉛脅迫識(shí)別方法,。分別以葉片0.1~2.0階分?jǐn)?shù)階導(dǎo)數(shù)(FOD)光譜中紅邊位置與任意兩波長處的光譜值構(gòu)建玉米葉片的紅邊銅鉛敏感指數(shù)(RECLSI)集群,,計(jì)算各集群中指數(shù)與脅迫類型的相關(guān)系數(shù),以相關(guān)系數(shù)最大值,、最小值對應(yīng)的RECLSI構(gòu)建銅鉛識(shí)別特征(CLIF),在CLIF的二維分布出現(xiàn)與脅迫類型相關(guān)的聚類時(shí)建立脅迫識(shí)別界限(SIB),,從而實(shí)現(xiàn)銅鉛脅迫識(shí)別,。研究表明:各RECLSI集群中指數(shù)與脅迫類型相關(guān)系數(shù)的最大值、最小值隨FOD光譜階次的增加分別呈先升后降,、先降后升的趨勢,,其中相關(guān)系數(shù)最大值、最小值的極點(diǎn)分別出現(xiàn)在1.3,、1.4階FOD光譜對應(yīng)的RECLSI集群中,;0.7~1.5階FOD光譜的CLIF二維分布呈現(xiàn)出與脅迫類型相關(guān)的聚類,根據(jù)CLIF-SIB能夠不同程度地實(shí)現(xiàn)銅鉛脅迫識(shí)別,;1.2階FOD光譜的CLIF-SIB識(shí)別效果最好,,試驗(yàn)集精度為100%,驗(yàn)證集精度為81.25%,?;贔OD光譜的CLIF-SIB玉米葉片銅鉛脅迫識(shí)別方法在部分階次能夠獲得良好且穩(wěn)定的識(shí)別結(jié)果,具有可行性和有效性,。
2021, 52(6):223-231. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.023
摘要:為了提高遙感信息與作物模型同化的估產(chǎn)精度,,以山西省晉南地區(qū)的3個(gè)縣為研究區(qū),,采用四維變分(Four-dimensional variational, 4DVAR)和集合卡爾曼濾波(Ensemble Kalman filter, EnKF)兩種同化算法將高時(shí)空分辨率Sentinel多源數(shù)據(jù)反演的葉面積指數(shù)(Leaf area index, LAI)、土壤含水率(θ)和CERES-Wheat模型進(jìn)行同化,,對比兩種算法同化LAI和θ的性能,,并進(jìn)行冬小麥產(chǎn)量估測,。結(jié)果表明:兩種同化算法均能結(jié)合遙感觀測和作物模型模擬的優(yōu)勢,相比模型模擬值,,同化精度均有所提高,;4DVAR-LAI和4DVAR-θ的均方根誤差 (Root mean square error, RMSE)分別比EnKF-LAI和EnKF-θ低0.1490m2/m2、0.0091cm3/cm3,,且根據(jù)遙感實(shí)際監(jiān)測值4DVAR-LAI更能精確識(shí)別冬小麥的物候期,,與實(shí)際冬小麥生長發(fā)育的物候期更相符,因此在Sentinel多源數(shù)據(jù)與CERES-Wheat模型同化中,,4DVAR算法的性能更好,;由4DVAR同化后的LAI和θ雙變量建立的估產(chǎn)模型,RMSE和平均相對誤差(Mean relative error,,MRE)小于CERES-Wheat模型模擬估產(chǎn)的RMSE和MRE,,說明估產(chǎn)模型的估產(chǎn)誤差小,采用4DVAR算法同化Sentinel多源數(shù)據(jù)與CERES-Wheat模型有效提高了冬小麥區(qū)域估產(chǎn)精度,。
2021, 52(6):232-241. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.024
摘要:為了保證育苗質(zhì)量和提供適栽壯苗,,滿足新一代油菜產(chǎn)業(yè)規(guī)?;?biāo)準(zhǔn)化的需求,,以浙油50為研究對象,,進(jìn)行了為期21d的溫度脅迫實(shí)驗(yàn),利用高光譜成像技術(shù)研究油菜受溫度脅迫的健壯苗識(shí)別方法,。首先通過光譜反射率和連續(xù)小波變換提取溫度脅迫敏感波段,;然后,分別采用連續(xù)投影算法和連續(xù)小波變換-逐步判別分析法在溫度脅迫敏感波段處提取特征波長,;分析了油菜苗波段特征和光譜特征隨時(shí)間的演化規(guī)律,,篩選出554~714nm波段MA曲線面積、正切特征值tanθ,、1213nm和1567nm處反射率以及小波特征w(9,967),、w(13,1213)、w(7,1567)共7個(gè)特征,,建立了多特征融合的溫度脅迫Fisher判別模型,。結(jié)果表明:模型平均分類準(zhǔn)確率為88.68%,在三葉期達(dá)到最佳檢測準(zhǔn)確率,,為95.56%,,能夠較好地區(qū)分受溫度脅迫的油菜幼苗,。本研究為基于高光譜成像技術(shù)的油菜健壯苗快速檢測提供了參考。
肖德琴,,黃一桂,,張遠(yuǎn)琴,劉又夫,,林思聰,,楊文濤
2021, 52(6):242-251. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.025
摘要:針對黃板誘捕的害蟲體積小、數(shù)量多和分布不均勻,,難以進(jìn)行害蟲識(shí)別的問題,,引入當(dāng)前主流目標(biāo)檢測模型Faster R-CNN對黃板上的小菜蛾、黃曲條跳甲和煙粉虱等主要害蟲進(jìn)行識(shí)別與計(jì)數(shù),,提出一種基于改進(jìn)Faster R-CNN的田間黃板害蟲檢測算法(Mobile terminal pest Faster R-CNN,,MPF R-CNN)。該算法將ResNet101網(wǎng)絡(luò)與FPN網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合作為特征提取網(wǎng)絡(luò),,并在RPN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)多種不同尺寸錨點(diǎn)對特征圖像進(jìn)行前景和背景判斷,,使用ROIAlign替代ROIPooling進(jìn)行特征映射,以及使用雙損失函數(shù)進(jìn)行算法參數(shù)控制,。對2440幅樣本圖像的實(shí)驗(yàn)分析表明,在真實(shí)復(fù)雜的自然環(huán)境下,,MPF R-CNN對煙粉虱,、黃曲條跳甲、小菜蛾和其他大型害蟲(體長大于5mm)檢測的平均精度分別為87.84%,、86.94%,、87.42%和86.38%;在35cm×25cm黃板上不超過480只的低密度下平均精度均值為93.41%,,在480~960只害蟲的中等密度下平均精度均值為89.76%,。同時(shí)實(shí)驗(yàn)顯示,在中低等密度下晴天和雨天的檢測精度無明顯差異,,本算法計(jì)數(shù)結(jié)果與害蟲計(jì)數(shù)決定系數(shù)為0.9255,。將該算法置入以“微信小程序+云存儲(chǔ)服務(wù)器+算法服務(wù)器”為架構(gòu)的小米7手機(jī)終端系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用測試,平均識(shí)別時(shí)間為1.7s,。研究表明,,該算法在精度和速度上均可支持當(dāng)前便攜式應(yīng)用,為利用手機(jī)對蔬菜害蟲進(jìn)行快速監(jiān)測與識(shí)別提供了技術(shù)支撐,。
2021, 52(6):252-258. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.026
摘要:針對使用目標(biāo)檢測,、實(shí)例分割方法無法對復(fù)雜自然環(huán)境下稠密聚集的荔枝花進(jìn)行識(shí)別的問題,提出一種基于深度語義分割網(wǎng)絡(luò)識(shí)別荔枝花,、葉像素并實(shí)現(xiàn)分割的方法,。首先在花期季節(jié)于實(shí)驗(yàn)果園拍攝荔枝花圖像;然后制作標(biāo)簽,,并進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng),;構(gòu)建深度為34層的ResNet主干網(wǎng)絡(luò),在此基礎(chǔ)上引入稠密特征傳遞方法和注意力模塊,,提取荔枝花,、葉片的特征;最后通過全卷積網(wǎng)絡(luò)層對荔枝花,、葉片進(jìn)行分割,。結(jié)果表明,模型的平均交并比(mIoU)為0.734,,像素識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到87%,。本文提出的深度語義分割網(wǎng)絡(luò)能夠較好地解決荔枝花的識(shí)別與分割問題,在復(fù)雜野外環(huán)境中具有較強(qiáng)的魯棒性和較高的識(shí)別準(zhǔn)確率,,可為智能疏花提供視覺支持,。
2021, 52(6):259-267. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.027
摘要:針對肉兔飼養(yǎng)管理過程中人工稱量造成的應(yīng)激、體質(zhì)量信息采集困難等問題,,提出了一種基于深層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的肉兔圖像分割與體質(zhì)量估測方法,,實(shí)現(xiàn)了肉兔養(yǎng)殖管理中的無接觸式稱量。構(gòu)建基于Mask R-CNN的肉兔圖像分割網(wǎng)絡(luò),,以殘差網(wǎng)絡(luò)ResNet101作為主干網(wǎng)絡(luò),,利用COCO數(shù)據(jù)集進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)以提高訓(xùn)練效率,獲取圍欄中不受限制的肉兔圖像分割結(jié)果,。提取每個(gè)樣本掩膜的像素面積,,通過引入彎曲度和體長兩個(gè)特征參數(shù)來修正每個(gè)樣本與對應(yīng)體質(zhì)量之間的權(quán)重關(guān)系。以投影面積,、彎曲度,、體長和日齡為輸入?yún)?shù),以肉兔體質(zhì)量為輸出參數(shù),,構(gòu)建6神經(jīng)元的體質(zhì)量估測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),。分別測試肉兔圖像分割網(wǎng)絡(luò)和體質(zhì)量估測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),結(jié)果表明,肉兔圖像分割網(wǎng)絡(luò)在交并比(IoU)為0.5∶0.95時(shí)分類準(zhǔn)確率為94.5%,,對像素分割的精確度為95.1%,。體質(zhì)量估測神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的擬合相關(guān)系數(shù)R為0.99391,驗(yàn)證集均方誤差為0.0336,,預(yù)測體質(zhì)量和實(shí)際體質(zhì)量平均相差123g,。本文方法對不同日齡和不同姿態(tài)下肉兔的預(yù)測效果良好。
2021, 52(6):268-276. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.028
摘要:針對傳統(tǒng)實(shí)體關(guān)系抽取方法中主體特征與句向量難以有效融合、現(xiàn)有BIO標(biāo)注策略難以有效處理重疊關(guān)系的問題,,提出一種基于BERT和雙重指針標(biāo)注的家禽疾病診療文本實(shí)體關(guān)系聯(lián)合抽取模型(Joint extraction of entity relationship of poultry disease diagnosis and treatment text,JEER_PD),。JEER_PD使用雙重指針標(biāo)注(Dual-pointer labeling, DPL)策略,建立頭,、尾2個(gè)指針標(biāo)注器,,一次性標(biāo)注出所有實(shí)體的開始和結(jié)束位置;引入CLN(Conditional layer normalization)網(wǎng)絡(luò)層,,強(qiáng)化主體抽取任務(wù)與客體關(guān)系聯(lián)合抽取任務(wù)之間的聯(lián)系,;利用概率平衡策略PBS對抗正負(fù)類標(biāo)簽類別失衡,以加速模型收斂,。實(shí)驗(yàn)表明,,JEER_PD準(zhǔn)確率、召回率和F1分別為97.69%,、97.59%和97.64%,3項(xiàng)指標(biāo)較現(xiàn)有方法均有顯著提升,,說明JEER_PD能夠快速,、準(zhǔn)確地抽取家禽疾病診療復(fù)雜知識(shí)文本中的實(shí)體關(guān)系三元組。
2021, 52(6):277-284. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.029
摘要:基于河南省2011—2017年長期定位耕作試驗(yàn)數(shù)據(jù)對RZWQM2模型進(jìn)行了率定和驗(yàn)證,,利用RZWQM2模型分析了不同降水年型免耕對0~100cm土層貯水量、冬小麥地上部氮素積累量和根部氮素積累量,、冬小麥產(chǎn)量及氮素利用率的影響,。模擬結(jié)果表明,不同降水年型冬小麥地上部氮素積累量和根部氮素積累量,、冬小麥產(chǎn)量由大到小均表現(xiàn)為豐水年,、平水年,、枯水年。與傳統(tǒng)耕作相比,,免耕使枯水年,、平水年和豐水年冬小麥不同生育期0~100cm土層平均貯水量分別提高11.3%、12.9%和16.9%,。與傳統(tǒng)耕作相比,,免耕使枯水年冬小麥地上部氮素積累量和平水年抽雄期-收獲期根部氮素積累量分別提高2.5%和3.1%,分別提高枯水年,、平水年和豐水年氮素利用率26.7%,、8.7%和6.0%,免耕較傳統(tǒng)耕作氮肥利用效率在枯水年提高11.7%,,而在豐水年降低1.7%,。
2021, 52(6):285-294. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.030
摘要:針對陜西關(guān)中地區(qū)夏玉米農(nóng)田存在施氮量過多,、氮肥利用效率過低的問題,,設(shè)置常規(guī)施氮N1(300kg/hm2)、100%緩釋氮肥N2(300kg/hm2),、65%緩釋氮肥N3(195kg/hm2),、30%緩釋氮肥N4(90kg/hm2)、不施氮N0共5個(gè)施氮水平,,磷肥和鉀肥均按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)施用,,以不施肥CK為對照,于2018年和2019年在陜西楊凌地區(qū)進(jìn)行了田間試驗(yàn),,研究不同緩釋氮肥減施量對夏玉米地上部干物質(zhì)累積,、氮素累積吸收量、土壤硝態(tài)氮分布及累積,、產(chǎn)量和氮肥利用效率等指標(biāo)的影響,。結(jié)果表明:施加氮肥可以顯著提高夏玉米地上部干物質(zhì)累積量、氮素吸收量和產(chǎn),,與當(dāng)?shù)爻R?guī)施氮N1處理相比,,N2處理和N3處理的地上部干物質(zhì)累積量及氮素累積吸收量、氮素吸收效率,、氮肥偏生產(chǎn)力,、產(chǎn)量等指標(biāo)均有顯著增加;兩年試驗(yàn),N2處理與N3處理的地上部干物質(zhì)累積量,、氮素累積吸收量,、產(chǎn)量無顯著差異,但N3處理的氮肥偏生產(chǎn)力較N2兩年分別提量高54.61%和56.25%,,氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別提高35.24%和61.48%,,營養(yǎng)器官氮素轉(zhuǎn)運(yùn)率分別提高17.34%和18.10%;緩釋氮肥減施可以顯著降低0~200cm土層的硝態(tài)氮?dú)埩袅?,并且可以提?~40cm土層硝態(tài)氮占比,,0~40cm土層硝態(tài)氮占比最大的為N3處理,較其他施氮處理提高6.82%~118.60%,。在既能滿足較高產(chǎn)量又能滿足較高氮肥利用效率,、較低氮素流失的情況下,緩釋氮肥純氮施用量195kg/hm2是該地區(qū)較優(yōu)的施肥方式,。
2021, 52(6):295-304. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.031
摘要:為揭示水炭運(yùn)籌下水稻根系對氮素的吸收利用情況,,采用田間小區(qū)試驗(yàn)與15N示蹤微區(qū)結(jié)合的方法,,試驗(yàn)設(shè)置兩種灌水模式(淺濕干灌溉、常規(guī)淹灌)和4個(gè)秸稈生物炭施用水平(0,、2.5,、12.5、25t/hm2),,以常規(guī)淹灌作為對照,,研究淺濕干灌溉模式施加秸稈生物炭對水稻根系形態(tài)特征和生理特性的影響,以及根系對肥料和土壤氮素的吸收利用情況,。結(jié)果表明:施加秸稈生物炭改變了水稻根系形態(tài)特征和生理特性,,適量的秸稈生物炭提高了根系的主根長、根體積,、根鮮質(zhì)量、根系活躍吸收面積,、根系傷流強(qiáng)度和根系活力,,優(yōu)化了根冠比,有利于根系對氮素的吸收,;淺濕干灌溉模式水稻根系對肥料-15N和土壤氮素的吸收量與根系傷流強(qiáng)度和根系活力呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),,與活躍吸收面積呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與根冠比呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05);淺濕干灌溉模式根系形態(tài)特征和生理特性的變化促進(jìn)了水稻根系對肥料-15N和土壤氮素的吸收,,提高了水稻產(chǎn)量和氮肥利用率,。其中,淺濕干灌溉模式施加12.5t/hm2秸稈生物炭處理的水稻經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量,、氮肥吸收利用率(NUE),、氮肥農(nóng)學(xué)利用率(NAE)、氮肥偏生產(chǎn)力(NPFP)較不施加秸稈生物炭處理分別提高了13.05%,、30.54%,、11.67%和13.05%。本研究可為秸稈生物炭在寒地黑土區(qū)稻田的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐,。
2021, 52(6):305-313. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.032
摘要:針對遼西半干旱區(qū)稻田土壤保水保肥能力低下的問題,,并為探明節(jié)水灌溉稻田中斜發(fā)沸石的節(jié)水減肥效應(yīng)、明確其調(diào)控的氮積累過程參數(shù)與水稻產(chǎn)量之間的關(guān)系,,于2019年和2020年在遼西彰武縣綠維農(nóng)場進(jìn)行了大田試驗(yàn),。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),設(shè)置常規(guī)淹灌(對照),、干濕交替灌溉和施加斜發(fā)沸石,、干濕交替灌溉和施加斜發(fā)沸石并減氮1/4、干濕交替灌溉和施加斜發(fā)沸石并減磷1/4,、干濕交替灌溉和施加斜發(fā)沸石并使用等量有機(jī)肥替代傳統(tǒng)速效肥等5個(gè)處理,,對水稻耗水量、干物質(zhì)量,、吸氮量等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測,。結(jié)果表明,相較于常規(guī)淹灌,,節(jié)水灌溉條件下施用斜發(fā)沸石可以顯著節(jié)水4.8%~11.4%,、提高水分生產(chǎn)率6.2%~15.5%、減少磷肥用量25%,,最高增產(chǎn)9.7%,;水稻耗水量呈現(xiàn)先增加、后降低的單峰曲線規(guī)律,,而水稻需氮規(guī)律符合Richards生長函數(shù)變化趨勢,;主成分分析表明,水稻高產(chǎn)的3個(gè)關(guān)鍵因素為前期氮素積累量,、氮素積累時(shí)間和積累過程的平穩(wěn)性,;干濕交替灌溉和施加斜發(fā)沸石并減磷1/4處理與干濕交替灌溉和施加斜發(fā)沸石處理增產(chǎn)的原因主要是提高了葉片的氮素積累,,繼而提高了干物質(zhì)積累量和氮素在穗部的積累量。綜上,,干濕交替灌溉和施加斜發(fā)沸石并減磷1/4處理與干濕交替灌溉和施加斜發(fā)沸石處理氮素積累總量和氮素積累時(shí)效均較高,,且氮素積累較平穩(wěn),是遼西半干旱地區(qū)稻田節(jié)水增效的重要模式,。
2021, 52(6):314-323. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.033
摘要:為探尋沿江單季稻區(qū)高效環(huán)保的施氮方式,進(jìn)行了不同用量控釋摻混肥田間試驗(yàn),,分析單季稻-休閑種植制度下不施肥(CK),、常規(guī)施肥(NPK,225kg/hm2),、控釋等氮(CRF1),、控釋減氮15%(CRF2)和控釋減氮25%(CRF3)5種施肥方式對水稻氮素吸收、氮肥利用率,、土壤氨氧化菌和田面水氮的影響,。結(jié)果表明,與NPK處理相比,,CRF1,、CRF2和CRF3處理均不會(huì)造成水稻減產(chǎn),其中CRF2處理水稻產(chǎn)量,、植株地上部吸氮量,、氮肥利用率和經(jīng)濟(jì)效益分別提高7.4%、10.7%,、43.4%和27.2%,;氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea, AOA)是稻田土壤氨氧化菌的優(yōu)勢菌(占73.5%~88.4%),CRF1,、CRF2和CRF3處理分別較NPK處理使AOA的比例降低了13.6%,、9.9%和6.0%(p<0.05),說明控釋摻混肥可有效降低以AOA為主導(dǎo)的土壤氨氧化強(qiáng)度,;與NPK處理相比,,CRF2和CRF3處理可顯著降低田面水總氮含量(降低比例分別為13.2%和24.9%)、可溶性總氮含量(10.6%和22.9%)和顆粒態(tài)氮含量(33.7%和40.6%),??傊┯每蒯寭交旆士商岣咚井a(chǎn)量,、減弱土壤氨氧化強(qiáng)度,、提高氮肥利用率和減少氮素流失風(fēng)險(xiǎn),具有顯著的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益,,其中以控釋減氮15%(190kg/hm2)效果最好,,宜在沿江單季稻區(qū)廣泛應(yīng)用。
2021, 52(6):324-332. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.034
摘要:針對華北平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的灌溉水資源不足、氮肥投入過量的問題,,以冬小麥為材料,,分別設(shè)置3個(gè)供水水平(W1(60%ETc(參考作物需水量),300mm),、W2(75%ETc,,370mm)、W3(ETc,,495mm))和3個(gè)施氮水平(N1(180kg/hm2),、N2(255kg/hm2)、N3(330kg/hm2)),,于2018—2019年利用滲漏池小區(qū)進(jìn)行田間試驗(yàn),,研究不同水氮對土壤水氮分布、冬小麥旗葉功能期內(nèi)光合特性,、光響應(yīng)曲線參數(shù)以及籽粒產(chǎn)量的影響,。結(jié)果表明:減氮適水(W2N2)能在維持冬小麥生長需求的前提下,提高水氮利用效率,,較W3N3處理多利用土壤蓄水量41.12mm,,減少硝態(tài)氮淋失量15.87%;水氮協(xié)同對小麥旗葉光合特性影響顯著,,W2,、W3處理的旗葉光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和氣孔導(dǎo)度(Gs)明顯高于W1處理,,但二者差異不顯著,,N2、N3處理的旗葉Pn,、Tr和Gs明顯高于N1處理,,且二者差異也不顯著;測產(chǎn)結(jié)果顯示,,W2N2產(chǎn)量最高,,且差異顯著,,產(chǎn)量與光合特性、部分光響應(yīng)曲線參數(shù)呈顯著性關(guān)系,,這說明水氮對光合特性的提高有利于光合產(chǎn)物的積累,,進(jìn)而提高了產(chǎn)量。在本試驗(yàn)條件下,,冬小麥生育期供水量370mm,、施氮肥255kg/hm2時(shí),既能維持冬小麥較高的光合特性和產(chǎn)量,,又能提高土壤蓄水的利用和降低硝態(tài)氮淋失風(fēng)險(xiǎn),,達(dá)到華北平原冬小麥生產(chǎn)節(jié)水、減肥,、環(huán)保,、增效的目的。
2021, 52(6):333-343. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.035
摘要:基于功能性土壤管理理論,針對初級(jí)生產(chǎn)力,、養(yǎng)分供給與循環(huán),、生物多樣性供給、水凈化與調(diào)節(jié),、碳封存與調(diào)節(jié)5種功能選取評(píng)價(jià)指標(biāo),,通過識(shí)別水田、水澆地和旱地對不同土壤功能的供給和需求關(guān)系,,構(gòu)建土壤功能供需判別矩陣,,并疊加重金屬污染脅迫因素,評(píng)價(jià)耕地土壤的健康狀況,,從而實(shí)現(xiàn)了基于土壤功能與脅迫的耕地土壤健康評(píng)價(jià),。在河南省溫縣進(jìn)行了評(píng)價(jià)方法的適用性研究,結(jié)果表明:溫縣5種土壤功能供需空間格局基本呈現(xiàn)由南向北逐漸遞增的趨勢,,以青峰嶺為界,,中北部土壤功能的供需處于盈余狀態(tài),而南部區(qū)域處于失衡狀態(tài),;土壤健康等級(jí)交錯(cuò)分布,,亞健康面積占比最大,為44.4%,,健康土壤零散分布在黃莊鎮(zhèn),、番田鎮(zhèn),、武德鎮(zhèn)和祥云鎮(zhèn);土壤質(zhì)地,、土體構(gòu)型,、土壤養(yǎng)分、土壤生物活性和重金屬污染脅迫是導(dǎo)致耕地土壤健康空間分異的主要因素,。本研究可在理論上豐富土壤健康評(píng)價(jià)方法體系,在實(shí)踐上促進(jìn)耕地資源可持續(xù)利用與管理,。
2021, 52(6):344-350. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.036
摘要:針對植物工廠中人工光源能耗大的問題,進(jìn)行了交替供光模式提高生菜能量利用率,、降低光源能耗的研究,。試驗(yàn)在全人工光型植物工廠中進(jìn)行,采用供光模式可調(diào)的紅藍(lán)LED光源,,以不同間隔(5,、10、15,、30,、60min)的紅藍(lán)光交替照射生菜,并以純紅光,、純藍(lán)光以及紅藍(lán)光同時(shí)照射作為對照,,分析了紅藍(lán)光交替照射對生菜能量利用及光合性能的影響。結(jié)果表明:與紅藍(lán)光同時(shí)供光的處理相比,,所有交替光處理下的生菜地上部鮮質(zhì)量,、LUE、EUE均有所提高,,提高幅度分別為18.6%~53.6%,、34.3%~78.6%、34.6%~79.4%,,其中紅藍(lán)光30min間隔交替照射下生菜鮮質(zhì)量,、LUE、EUE均最高,,分別為115.50g,、5.84%、1.92%,;交替光照射的處理之間,,隨著交替時(shí)間間隔的延長,,葉片凈光合速率有逐漸提高的趨勢;紅藍(lán)光30min間隔交替照射下生菜葉片凈光合速率,、水分利用效率,、Ψo、RC/CSo,、PⅠabs,、ABS/CS、TRo/CS,、ETo/CS均得到顯著提高,,該處理下PSⅡ光合機(jī)構(gòu)的比活性整體最高。純紅光下,,生菜地上部生物量最大,,但LUE和EUE均顯著小于紅藍(lán)光30min間隔交替照射處理;純藍(lán)光下,,PⅠabs表現(xiàn)為所有處理間的最大值,,但LUE和EUE在處理間最低或與最低值無顯著性差異,純藍(lán)光下總?cè)~面積及整體光合能力受到限制,;紅藍(lán)光5min間隔交替照射更有利于刺激生菜葉片中類胡蘿卜素的合成和積累,,進(jìn)而有利于對光合器官的保護(hù)。
崔功佩,,王京崢,,文雙濤,衛(wèi)詠哲,,崔永杰,,牛子杰
2021, 52(6):351-360. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.037
摘要:針對采后甘藍(lán)人工上料及定向排序勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低,、人工成本高等問題,,結(jié)合采后甘藍(lán)商品化處理工藝及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量特性,設(shè)計(jì)了采后甘藍(lán)單體排序定向輸送裝置,。該裝置采用氣缸傳動(dòng)對空間堆疊狀態(tài)的采后甘藍(lán)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)卸料,,隨后在單層喂入輥和曲面緩沖軌道作用下采后甘藍(lán)呈單層狀態(tài)排出,再經(jīng)限位輥和變螺距輸送輥引導(dǎo)完成采后甘藍(lán)的單體排序輸送,,最終基于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量特性在4個(gè)錐形輥形成的穩(wěn)定空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)定向輸送,。對翻轉(zhuǎn)卸料機(jī)構(gòu)、單層喂入緩沖機(jī)構(gòu),、變螺距單體排序機(jī)構(gòu),、錐形輥定向輸送機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并試制了采后甘藍(lán)單體排序定向輸送裝置樣機(jī)。以“中甘15號(hào)”甘藍(lán)為試驗(yàn)材料,,以卸料氣缸運(yùn)行速度,、單層喂入輥轉(zhuǎn)速、變螺距輸送輥轉(zhuǎn)速和輸送鏈條線速度為試驗(yàn)因素,,以單體排序成功率和定向成功率為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行了正交試驗(yàn),。結(jié)果表明,最優(yōu)參數(shù)組合為卸料氣缸運(yùn)行速度10mm/s,、單層喂入輥轉(zhuǎn)速50r/min,、變螺距輸送輥轉(zhuǎn)速30r/min、輸送鏈條線速度300mm/s,,在最優(yōu)參數(shù)組合下,,采后甘藍(lán)單體排序成功率平均值為96.50%,定向成功率平均值為95.17%,,標(biāo)準(zhǔn)差分別為2.54%、3.28%,,單通道作業(yè)效率約為1004kg/h,。本研究為深入研發(fā)采后甘藍(lán)多通道高通量單體排序定向輸送裝置、實(shí)現(xiàn)采后甘藍(lán)商品化處理機(jī)械化作業(yè)提供參考,。
2021, 52(6):361-368. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.038
摘要:針對目前大豆種皮裂紋檢測主要依靠人工,、檢測效率低,、誤差大的問題,提出一種基于近紅外光譜技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的大豆種皮裂紋自動(dòng)識(shí)別方法,。采用FT-NIR光譜儀采集150粒大豆樣品(裂紋大豆75粒,,正常大豆75粒)的近紅外光譜,采用原始光譜,、標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換(Standard normal variate, SNV),、多元散射校正(Multiple scatter correction, MSC)、一階導(dǎo)數(shù)結(jié)合SG平滑,、二階導(dǎo)數(shù)結(jié)合SG平滑等5種方法對獲得的光譜進(jìn)行預(yù)處理,,分別采用偏最小二乘判別分析法(Partial least squares discriminant analysis, PLS-DA)、k-近鄰法(k-nearest neighbor, KNN),、支持向量機(jī)法(Support vector machine, SVM),、隨機(jī)森林法(Random forest,RF),、隨機(jī)梯度提升法(Stochastic gradient boosting, SGB),、極端梯度提升法(Extreme gradient boosting,XGBoost)等6種機(jī)器學(xué)習(xí)方法建立了大豆種皮裂紋識(shí)別模型,研究了不同光譜預(yù)處理方法對6種機(jī)器學(xué)習(xí)方法分類效果的影響,,對比分析了不同建模方法的分類效果,。結(jié)果表明,光譜預(yù)處理方法對不同機(jī)器學(xué)習(xí)方法的分類效果差別較大,。在合適的光譜預(yù)處理?xiàng)l件下,,6種不同的機(jī)器學(xué)習(xí)算法的驗(yàn)證集準(zhǔn)確率均不低于80.00%。PLS-DA的分類效果最好,,驗(yàn)證集最優(yōu)準(zhǔn)確率達(dá)到90.00%,;XGBoost的分類效果次之,驗(yàn)證集最優(yōu)準(zhǔn)確率達(dá)到86.67%,,接下來依次是SVM,、KNN、SGB和RF,。利用近紅外光譜技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法識(shí)別大豆種皮裂紋是可行的,,在原始光譜條件下,PLS-DA是大豆種皮裂紋識(shí)別的最佳方法,。
2021, 52(6):369-375. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.039
摘要:為提升質(zhì)量溯源的可信度及有效度,,以生食牡蠣為例,應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建了基于危害分析及關(guān)鍵控制點(diǎn)(Hazard analysis and critical control points,,HACCP)的質(zhì)量溯源模型,。該模型提取生食牡蠣加工HACCP規(guī)范中的關(guān)鍵控制點(diǎn)(Critical control points,CCP)作為溯源系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)點(diǎn),,并由此設(shè)計(jì)智能合約,,監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上下鏈和對質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)判斷,最終應(yīng)用聯(lián)盟鏈平臺(tái)Hyperledger Fabric實(shí)現(xiàn)了該模型的系統(tǒng)溯源,。結(jié)果表明,,系統(tǒng)將HACCP融入智能合約,使用質(zhì)量控制的關(guān)鍵,、有效數(shù)據(jù)作為溯源數(shù)據(jù),,并利用區(qū)塊鏈中交易的不可篡改性,保證了質(zhì)量溯源數(shù)據(jù)的可信度,,系統(tǒng)平均交易成功率為99.96%,,交易吞吐量可相對平穩(wěn)地達(dá)到377筆/s,平均交易延遲為0.5s,,基本滿足生食牡蠣加工過程質(zhì)量溯源的業(yè)務(wù)需求,。
2021, 52(6):376-385. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.040
摘要:為提高傳統(tǒng)果園廣泛使用的小型履帶式拖拉機(jī)導(dǎo)航路徑跟蹤控制精度和行駛穩(wěn)定性,提出了一種基于虛擬雷達(dá)模型的導(dǎo)航路徑跟蹤控制算法,。該算法借鑒人對車輛的駕駛經(jīng)驗(yàn),,參考雷達(dá)掃描原理和圖像識(shí)別原理,構(gòu)建了虛擬雷達(dá)模型,,生成虛擬雷達(dá)圖,,使用該圖描述車輛與路徑的位置關(guān)系;經(jīng)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類生成對應(yīng)的履帶拖拉機(jī)行駛操作指令,;以果園作業(yè)典型的U形路徑為例進(jìn)行了仿真驗(yàn)證試驗(yàn)和實(shí)車試驗(yàn),。仿真結(jié)果表明:本文提出的算法能夠精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航路徑跟蹤控制。果園實(shí)車試驗(yàn)表明:當(dāng)車速為0.36,、0.75m/s時(shí),,該算法路徑跟蹤的最大橫向偏差分別為0.150、0.191m,,平均橫向偏差分別為0.031,、0.051m,標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.025,、0.036m,;與模糊控制算法相比,,最大橫向偏差分別減小了15.73%,、36.33%,平均橫向偏差分別減小了27.91%,、19.05%,,標(biāo)準(zhǔn)差分別減少了21.88%、28.00%,。研究表明,,基于虛擬雷達(dá)模型的導(dǎo)航路徑跟蹤控制算法具有更高的路徑跟蹤精度和行駛穩(wěn)定性,滿足果園實(shí)際作業(yè)需求,。
2021, 52(6):386-396. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.041
摘要:為提升串并混聯(lián)機(jī)器人大行程剛度與綜合性能,提出一種帶隨動(dòng)滑筒的3-RHUR/PUS三自由度并聯(lián)頭串聯(lián)XY雙導(dǎo)軌的混聯(lián)五自由度機(jī)器人構(gòu)型,。根據(jù)非線性約束方程組給出其位置正反解,,并基于螺旋理論建立了串并混聯(lián)的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)映射關(guān)系,基于建立的混聯(lián)機(jī)器人的柔度模型討論了其方向剛度;綜合考慮機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)能力,、力傳遞性能,、速度和剛度性能,在利用線性加權(quán)法對機(jī)器人進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化的基礎(chǔ)上,,提出最優(yōu)拉丁超立方采樣(Optimal Latin hypercube sampling, OptLHS)與插值相結(jié)合的優(yōu)化算法,,從而縮短了優(yōu)化計(jì)算所需時(shí)間,得到了機(jī)器人最優(yōu)尺寸參數(shù),。
2021, 52(6):397-406. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.042
摘要:為了準(zhǔn)確計(jì)算雙螺母滾珠絲杠副的摩擦力矩,基于載荷和變形協(xié)調(diào)理論,分析了導(dǎo)程誤差對載荷分布不均勻程度的影響,結(jié)合預(yù)緊力和滾珠形變提出雙螺母滾珠絲杠副導(dǎo)程誤差與摩擦力矩的關(guān)系模型。利用行程誤差試驗(yàn)臺(tái)測量不同精度等級(jí)絲杠的導(dǎo)程誤差,并將各絲杠分別匹配同一套螺母,、墊片,、滾珠,組成絲杠副,測量滾珠絲杠副的摩擦力矩,。結(jié)果表明,在考慮滾珠絲杠導(dǎo)程誤差和滾珠載荷分布不均的情況下,導(dǎo)程誤差與摩擦力矩呈線性關(guān)系,不同精度等級(jí)絲杠對應(yīng)的摩擦力矩計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值的相對誤差為0~8.79%,均小于文獻(xiàn)\[6\]模型的計(jì)算結(jié)果,從而驗(yàn)證了本文模型的有效性,。
2021, 52(6):418-426. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2021.06.044
摘要:為探究超聲波對微細(xì)通道內(nèi)R141b流動(dòng)沸騰壓降特性的影響,設(shè)計(jì)了帶有超聲波發(fā)生裝置的微細(xì)通道實(shí)驗(yàn)段,,以制冷劑R141b為實(shí)驗(yàn)工質(zhì),,在截面尺寸為2mm×2mm的矩形微細(xì)通道內(nèi)進(jìn)行了流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn),研究超聲波作用下微細(xì)通道內(nèi)R141b的流動(dòng)沸騰壓降特性,,并采用高速攝像儀對微細(xì)通道內(nèi)部沸騰情況進(jìn)行可視化分析,。結(jié)果表明,在有無超聲情況下微細(xì)通道壓降分量比例大致相同,,均以摩擦壓降占比最大,;在實(shí)驗(yàn)段進(jìn)口處施加超聲波會(huì)減小微細(xì)通道流動(dòng)沸騰摩擦壓降,當(dāng)質(zhì)量流率為118.64kg/(m2·s),、熱流密度為17.03kW/m2時(shí),,施加50W、40kHz的超聲波可使單位長度兩相摩擦壓降減小12.70%,;超聲頻率越大,、功率越小,其減阻效果越好,;超聲波主要通過影響汽泡運(yùn)動(dòng)行為進(jìn)而影響兩相區(qū)的壓降,??梢暬治鼋Y(jié)果表明,超聲波能影響微細(xì)通道內(nèi)汽泡數(shù)量及尺寸,,并影響通道內(nèi)的流型,。本研究可為超聲波在微通道換熱器中的應(yīng)用提供參考。
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