检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2020年第S02期51卷 402-407页

作者：陈铭蓝天姚岚李莉张淼中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

采用新型纳米复合材料金纳米簇复合石墨烯为固态离子选择电极介导材料,以土壤渗出液为对象开展原位NO-3-N检测,评估了传感器寿命、灵敏性及选择性,解析了采集环境参数对渗出液硝态氮监测的影响。结果表明:电极寿命达到65 d,响应斜率为44... 详细信息

采用新型纳米复合材料金纳米簇复合石墨烯为固态离子选择电极介导材料,以土壤渗出液为对象开展原位NO-3-N检测,评估了传感器寿命、灵敏性及选择性,解析了采集环境参数对渗出液硝态氮监测的影响。结果表明:电极寿命达到65 d,响应斜率为44.02 mV/dec,对硝酸根选择性较好,对土壤中主要共存阴离子抗干扰性良好;采样探头包埋深度每下降10 cm,硝态氮质量浓度增加30~60 mg/L;含水率对渗出液硝态氮影响不明显;土壤颗粒粒径大于2.5 mm后,硝态氮质量浓度下降约19.5%;原位渗出液电极测定结果与光学法一致性较好,约为标准浸提液检测值5~6倍。

关键词：原位土壤硝态氮离子选择电极纳米介导

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基于功率测量的联合收获机喂入量检测方法研究

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农业机械学报 2020年第5期51卷 118-123页

作者：孙意凡刘仁杰欧颢张振乾张漫李寒中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了准确分析联合收获机不同喂入量检测方法的精度,提出基于割台主动轴功率和倾斜输送器功率的2种喂入量检测方法。以河北冬小麦作为试验对象,以新疆3型联合收获机为试验平台,进行了喂入量检测系统田间试验。喂入量检测系统包括割台主... 详细信息

为了准确分析联合收获机不同喂入量检测方法的精度,提出基于割台主动轴功率和倾斜输送器功率的2种喂入量检测方法。以河北冬小麦作为试验对象,以新疆3型联合收获机为试验平台,进行了喂入量检测系统田间试验。喂入量检测系统包括割台主动轴扭矩传感器、倾斜输送器动力轴扭矩传感器、割台主动轴转速传感器和车载工控机等。对2种喂入量检测方法进行分析,根据试验数据分别建立计算模型,将2种方法的检测结果与实测结果进行对比,结果表明,基于割台主动轴功率的喂入量检测方法平均相对误差为19.6%,基于倾斜输送器功率的喂入量检测方法平均相对误差为16.1%。2种方法的检测精度在一定程度上能满足田间应用需求,基于倾斜输送器功率的喂入量检测方法检测精度稍高。

关键词：联合收获机喂入量检测功率检测

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基于改进蚁群算法的农田平地导航三维路径规划方法

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农业机械学报 2020年第S01期51卷 333-339页

作者：景云鹏金志坤刘刚中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为解决农田平地机无人驾驶作业时缺乏局部规划,进而实现平地路径在线调整的问题,以平地作业土方合理运卸且路径最短为目的,提出了一种基于改进蚁群算法的农田平地导航三维路径规划方法。基于农田三维地势模型,采用改进的蚁群算法规划三... 详细信息

为解决农田平地机无人驾驶作业时缺乏局部规划,进而实现平地路径在线调整的问题,以平地作业土方合理运卸且路径最短为目的,提出了一种基于改进蚁群算法的农田平地导航三维路径规划方法。基于农田三维地势模型,采用改进的蚁群算法规划三维路径:以平地作业土方运载为决策方向,建立新的路径搜索节点,对比平地机作业时平地铲运载土方量和经过栅格计算所需的挖填土方量,根据土方运载任务设置信息素更新规则和启发函数,获取农田平地的最佳三维路径;基于平地机的运动学模型,设置农田平地机转向约束条件,根据约束条件对路径进行平滑优化,并建立三维路径规划的效果评价标准。仿真结果表明:相比于原始蚁群算法,该方法的路径规划效果评价指标提高33.3%以上,可以更好地指导农田平地机实现局部平地任务,而且大大缩短了路径生成时间和路径长度,使路径更为平滑,更适用于辅助农田平地的自动导航作业。

关键词：农田平地机导航路径规划蚁群算法约束优化

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马铃薯叶片光化学吸收与反射光谱关联分析及检测

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农业机械学报 2020年第S02期51卷 375-381页

作者：赵若梅邢子正马旭颖宋迪李民赞孙红中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为开展马铃薯叶片PSⅡ叶绿素荧光参数无损检测研究,利用高光谱成像系统采集200个感兴趣区域样本点的光谱图像并提取反射率,使用封闭式叶绿素荧光成像系统采集相应样本点的qP值。采用SPXY算法将总样本按照2∶1的比例划分为建模集(135个样... 详细信息

为开展马铃薯叶片PSⅡ叶绿素荧光参数无损检测研究,利用高光谱成像系统采集200个感兴趣区域样本点的光谱图像并提取反射率,使用封闭式叶绿素荧光成像系统采集相应样本点的qP值。采用SPXY算法将总样本按照2∶1的比例划分为建模集(135个样本)和验证集(65个样本),采用联合区间偏最小二乘法(Synergy interval partial least squares,siPLS)和随机蛙跳(Random frog,RF)算法各筛选出18个敏感波长,并用选择的特征波长建立偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLSR)模型。结果表明:siPLSPLSR模型的建模集决定系数R2c为0.6285,验证集决定系数R2v为0.6103;RFPLSR模型的建模集决定系数R2c为0.7093,验证集决定系数R2v为0.6872。结果表明利用RF算法筛选的特征波长对马铃薯叶片qP值检测的解释性优于siPLS算法,特征波长在518.72~640.64 nm、650~800 nm和850~1000 nm范围,体现了荧光发射信号是马铃薯作物光化学吸收qP值的重要响应特征,且叶片光化学吸收与叶绿素含量、叶片结构、水分含量等属性紧密关联。绘制叶片qP值分布图为分析马铃薯叶片光化学吸收和光合作用动态提供了直观的分析手段,可为马铃薯作物光合活性评价及复杂生理生化动态监测提供支持。

关键词：马铃薯叶片叶绿素荧光高光谱成像光合作用光化学猝灭系数

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基于K-means聚类算法的草莓灌溉策略研究

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农业机械学报 2020年第1期51卷 295-302页

作者：李莉王宏康吴勇陈士旺王海华 SIGRIMIS N A 中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 雅典农业大学农业工程系雅典11855

为进一步提高日光温室封闭式栽培下草莓灌溉水肥利用率,研究了基质含水率和温度影响下的草莓灌溉策略优化方法。采用土壤水分传感器对草莓果期基质含水率进行实时监测,通过对基质含水率随时间变化的规律分析,并结合日平均温度进行K-mean... 详细信息

为进一步提高日光温室封闭式栽培下草莓灌溉水肥利用率,研究了基质含水率和温度影响下的草莓灌溉策略优化方法。采用土壤水分传感器对草莓果期基质含水率进行实时监测,通过对基质含水率随时间变化的规律分析,并结合日平均温度进行K-means聚类分析,提出一种草莓优化灌溉策略。试验结果表明,灌溉第1阶段基质含水率快速上升,在灌溉结束时达到峰值,每次灌溉基质含水率平均提高21.5个百分点;第2阶段快速下降,在20 min内基质含水率平均下降3.5个百分点;第3阶段变化趋于平稳,在30 min内基质含水率平均下降1.2个百分点。在每个灌溉周期内,含水率呈线性下降趋势,在整个果期内,其斜率随日平均温度的升高逐渐增加,由0.0114增加至0.0365。研究结果表明,根据基质含水率变化和日平均温度区间进行定量灌溉,理论上果期每株草莓仅需要4.51 L水,可节水15.4%,该方法能有效提高水肥利用率,实现节水节肥。

关键词：草莓灌溉策略 K-means聚类算法基质含水率日平均温度水肥一体化

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基于迁移学习的温室番茄叶片水分胁迫诊断方法

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农业机械学报 2020年第S01期51卷 340-347,356页

作者：赵奇慧李莉张淼蓝天 SIGRIMIS N A 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术农业农村部重点实验室北京100083 中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 雅典农业大学农业工程系雅典11855

为实时诊断番茄叶片水分胁迫程度,提出一种叶片水分胁迫程度的诊断方法,该诊断方法包括2部分:叶片分割和水分胁迫程度分类。采用以ResNet101为特征提取卷积网络的Mask RCNN网络对背景遮挡的番茄叶片进行实例分割,通过迁移学习将Mask RCN... 详细信息

为实时诊断番茄叶片水分胁迫程度,提出一种叶片水分胁迫程度的诊断方法,该诊断方法包括2部分:叶片分割和水分胁迫程度分类。采用以ResNet101为特征提取卷积网络的Mask RCNN网络对背景遮挡的番茄叶片进行实例分割,通过迁移学习将Mask RCNN在COCO数据集上预训练得到的权重用于番茄叶片的实例分割,保留原卷积网络的训练参数,只调整全连接层。利用卷积网络提取的特征,可将番茄叶片分割视为区分叶片与背景的一个二分类问题,以此来分割受到不同水分胁迫的番茄叶片图像。利用微调后的DenseNet169图像分类模型进行叶片水分胁迫程度分类,通过迁移学习将DenseNet169在ImageNet数据集上预训练得到的权重用于番茄叶片水分胁迫程度的分类,保持DenseNet169卷积层的参数不变,只训练全连接层,并对原DenseNet169全连接层进行了修改,将分类数量从1000修改为3。试验共采集特征明显的无水分胁迫、中度胁迫和重度胁迫3类温室番茄叶片图像,共2000幅图像,建立数据集,并进行模型训练与测试。试验结果表明,训练后的Mask RCNN叶片实例分割模型在测试集上对于单叶片和多叶片的马修斯相关系数平均为0.798,分割准确度平均可达到94.37%。经过DenseNet169网络训练的叶片水分胁迫程度分类模型在测试集上的分类准确率为94.68%,与VGG19、AlexNet这2种常用的深度学习分类模型进行对比,分类准确率分别提高了5.59、14.68个百分点,表明本文方法对温室番茄叶片水分胁迫程度实时诊断有较好的效果,可为构建智能化的水胁迫分析技术提供参考。

关键词：温室番茄水分胁迫深度学习图像分割图像分类

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双变量螺旋外槽轮排肥器控制序列对排肥性能的影响

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农业机械学报 2020年第S01期51卷 137-144页

作者：张季琴刘刚胡号黄家运刘元杰中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 宁夏大学机械工程学院银川750021 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

施肥稳定性是评价变量施肥机作业性能的重要指标,为了研究排肥口开度(L)和排肥轴转速(n)的组合对排肥性能的影响规律,本文基于离散单元方法,对同一目标施肥量下,不同L和n组合下的施肥过程进行仿真。首先,通过标定试验,构建了基于广义回... 详细信息

施肥稳定性是评价变量施肥机作业性能的重要指标,为了研究排肥口开度(L)和排肥轴转速(n)的组合对排肥性能的影响规律,本文基于离散单元方法,对同一目标施肥量下,不同L和n组合下的施肥过程进行仿真。首先,通过标定试验,构建了基于广义回归神经网络GRNN的排肥量预测模型,经过验证,其决定系数达到0.9994,预测平均相对误差(MRE)为3.56%。其次根据螺旋外槽轮排肥装置的等排肥量曲线,选择3个排肥量1067.37、2323.04、4206.56 g/min为目标排肥量,并利用差分进化算法(DE)确定同一目标施肥量下的控制序列(L,n)的组合。最后,利用离散元仿真软件EDEM 2.8分别对3个目标施肥量,不同控制序列下的排肥过程进行仿真。采用排肥均匀性变异系数σ作为评价排肥稳定性的指标,仿真结果表明,在目标排肥量Q1下,当控制序列为(25 mm,17.78 r/min)时,σ最小,为5.27%;在其他控制序列,σ均高于20%,排肥稳定性较差,且出现断条现象。在目标排肥量Q2下,当控制序列为(65 mm,17.12 r/min)时,σ最小,为3.46%。在目标排肥量Q3下,σ均小于4%,且在控制序列(65 mm,32.85 r/min),σ达到最小,为2.08%。当目标施肥量较小时,控制序列的选择对排肥稳定性影响显著,工作时,应尽量避免开度、转速的边界量。当目标施肥量较大时,控制序列选择对外槽轮排肥稳定性的影响较小。结果表明,螺旋外槽轮排肥器具有较好的排肥稳定性。

关键词：螺旋外槽轮排肥器双变量控制序列广义回归神经网络离散元法

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基于三维点云的苹果树冠层点-叶模型重建方法

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农业机械学报 2020年第4期51卷 173-180页

作者：郭彩玲刘刚中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 唐山学院机电工程系唐山063000 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了快速重建苹果树冠层结构三维模型,以纺锤体苹果树冠层为研究对象,利用地面三维激光扫描仪获取冠层三维点云,提出了苹果树冠层点-叶模型重建方法。首先,提出了苹果树冠层叶基自动提取方法,可获取苹果树冠层生长期和叶幕稳定期的叶基... 详细信息

为了快速重建苹果树冠层结构三维模型,以纺锤体苹果树冠层为研究对象,利用地面三维激光扫描仪获取冠层三维点云,提出了苹果树冠层点-叶模型重建方法。首先,提出了苹果树冠层叶基自动提取方法,可获取苹果树冠层生长期和叶幕稳定期的叶基,与手工提取的叶基对比分析表明,两种方法重合度较高、误差较小,两种方法的平均欧氏距离为1.41 mm;其次,提出了基于冠层体素化的叶基提取方法,构建了苹果树冠层点模型,并在叶基上拼接叶片模板,构建出苹果树冠层点-叶模型;最后,利用Vege STAR光模型计算光截获进行验证分析,与常规数字化仪测得数据相比,本文方法提高了苹果树冠层三维结构重建效率。

关键词：苹果树冠层三维点云叶基点-叶模型结构重建

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不同深度基质含水率变化规律与预测模型研究

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农业机械学报 2020年第S02期51卷 408-414页

作者：杨成飞和寿星孟繁佳李文军李莉 SIGRIMIS N A 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083 云南省农业科学院高山经济植物研究所丽江674199 中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 雅典农业大学农业工程系雅典11855

为探明不同深度的基质含水率变化规律,使用干燥法分别对多个EC5型传感器进行校准,并将4个传感器分别放置垂向距滴头5、10、15、20 cm 4个不同深度处,测量不同滴头流量及滴灌量条件下垂向基质含水率的变化,建立了不同深度基质含水率预测... 详细信息

为探明不同深度的基质含水率变化规律,使用干燥法分别对多个EC5型传感器进行校准,并将4个传感器分别放置垂向距滴头5、10、15、20 cm 4个不同深度处,测量不同滴头流量及滴灌量条件下垂向基质含水率的变化,建立了不同深度基质含水率预测模型。试验结果表明,在滴灌开始后第1层(距滴头5 cm处)基质含水率最先上升并迅速达到较高水平,滴灌停止后水分将快速扩散至更深基质层,其含水率可提升至根系易利用水平(25.3%及以上),水分快速运移时间持续1 h左右,随着初始基质含水率的降低,在相同滴头流量及灌溉量条件下,水分在垂直方向的运移程度更深,将第1层基质初始含水率、滴灌时间、预测时间、预测层高度差、滴头流量作为输入,利用遗传算法优化的BP神经网络算法与随机森林回归算法(RFR),建立滴灌下基质不同深度含水率预测模型。将试验所预测的滴灌后基质含水率与实际测量的不同深度基质含水率进行对比分析,并对不同预测深度的预测结果进行误差分析,结果表明GABP预测模型及RFR预测模型的R2分别为0.8664、0.9465,即RFR算法建立的预测模型更加精确,并且预测深度越接近于第1层基质预测结果越准确。

关键词：基质含水率滴灌水分运移随机森林预测模型

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植物根区电阻抗成像系统设计与实验

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农业机械学报 2020年第S01期51卷 348-356页

作者：李洋王永千赵鹏飞王楠黄岚王忠义中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了能及时地监测植物根区的状态,设计了一种32电极的电阻抗成像系统,包括硬件构成和图像重构系统,以数字合成技术(DDS)产生正弦波激励信号,采用相邻激励模式,以乘法器对测量信号和参考信号进行模拟解调,得到被解调信号相对参考信号的... 详细信息

为了能及时地监测植物根区的状态,设计了一种32电极的电阻抗成像系统,包括硬件构成和图像重构系统,以数字合成技术(DDS)产生正弦波激励信号,采用相邻激励模式,以乘法器对测量信号和参考信号进行模拟解调,得到被解调信号相对参考信号的实部信息和虚部信息,计算信号的幅值、相位和实部、虚部,基于成像正问题和逆问题算法,以Matlab及开源套件EIDORS予以实现。设计了专用电源,将220 V交流电源经整流滤波、线性稳压后为系统提供多种正负电源。实验测量了系统的信噪比、通道一致性等参数,验证了实验平台的可靠性,并在盛有盐水的容器中进行了实时电阻抗系统成像实验,对绝缘材料和胡萝卜介质检测,结果表明本系统可有效辨别被测物,并具有很好的分辨率和重复性。

关键词：植物根区电阻抗成像图像重构

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