检索结果-内蒙古大学图书馆

农业工程学报 2024年第20期40卷 165-173页

作者：周海洋马和龙夏鹏凯孙卿峰林剑辉北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

为有效检测树干分层介质厚度和相对介电常数,该研究提出一种基于雷达探测的树干分层结构介电参数反演方法。基于斯涅耳定律结合树干生理结构特点,构建雷达信号在树干分层结构中的传播模型。利用软件定义无线电平台(software defined rad... 详细信息

为有效检测树干分层介质厚度和相对介电常数,该研究提出一种基于雷达探测的树干分层结构介电参数反演方法。基于斯涅耳定律结合树干生理结构特点,构建雷达信号在树干分层结构中的传播模型。利用软件定义无线电平台(software defined radio,SDR)搭建树干探测雷达。然后采用稀疏分解算法、K-SVD字典训练以及层剥离算法对探测雷达回波信号进行参数反演,并对不同的稀疏分解算法反演结果进行了对比。试验表明在回波混叠和无混叠的情况下,该方法均能够对树干分层介质厚度和相对介电常数进行估算;无混叠时相对介电常数和厚度的反演误差分别在2.93%和3.5%以内,混叠时相对介电常数和厚度的反演误差分别在7.52%和7.61%以内。综合试验结果表明,在5种反演算法中,SAMP算法在未知信号稀疏度的条件下表现最佳,具有较高的反演准确率和鲁棒性。

关键词：雷达反演树干检测软件无线电(SDR) 分层结构介电参数

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基于人机工程学的电动高枝杆锯研究

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北京林业大学学报 2021年第5期43卷 147-154页

作者：张迎康峰王亚雄李文彬仝思源吕明青北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】在林木剪枝作业环节中,高枝杆锯作为一种高效便捷的工具降低了林业工人爬树剪枝的风险。本研究对市场上典型的电动高枝杆锯进行人机工程学评价,针对其缺陷提出了一种增加可移动手柄的改进方案,通过对比实验来证明改进方案的有效... 详细信息

【目的】在林木剪枝作业环节中,高枝杆锯作为一种高效便捷的工具降低了林业工人爬树剪枝的风险。本研究对市场上典型的电动高枝杆锯进行人机工程学评价,针对其缺陷提出了一种增加可移动手柄的改进方案,通过对比实验来证明改进方案的有效性,为同类型工具提供改进思路。【方法】可移动手柄通过改变握持点到重心的距离,调节工具本身重量对手臂及全身的疲劳负荷。实验选取17名男性操作者,收集操作原有电动高枝杆锯过程中被试人员的心率,肱二头肌和掌长肌的表面肌电信号,握持距离和主观评价结果等数据来选择改进方案。同等实验条件下,对比改进后的实验数据,确定改进效果。【结果】改进前被试人员的心率增加比均大于18%,表明人体全身疲劳负荷过大。肱二头肌和掌长肌归一化的表面肌电信号分别高于20%和30%,呈现出局部肌肉高度疲劳特征。通过配对样本t检验的方法,计算得出改进前后的心率增加比,肱二头肌和掌长肌的归一化表面肌电信号,主观评价和握持距离均有显著差异(P<0.05)。【结论】综合评价结果表明改进之后的电动高枝杆锯可以允许操作人员利用可移动手柄自由调节双手间的握持距离,从而降低手臂及全身的疲劳负荷,最终使得操作舒适性得到明显提升。改进成本控制在百元以下,提高了普遍推广的可行性。

关键词：电动高枝杆锯人机工程学表面肌电信号心率主观评价

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无人机在林业中的应用及前景展望

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林业工程学报 2019年第1期4卷 8-16页

作者：张军国闫浩胡春鹤李婷婷于明北京林业大学工学院林业装备与自动化国家林业和草原局重点实验室北京100083

利用无人机对林业进行信息监测是提升林业信息化和精准化的重要方向,同时也是实现精准林业目标的有力途径。相较于传统林业监测方式,无人机可以实时准确地获取多尺度、多时相、高分辨率的影像数据,提升林区作业的智能化水平,满足智慧林... 详细信息

利用无人机对林业进行信息监测是提升林业信息化和精准化的重要方向,同时也是实现精准林业目标的有力途径。相较于传统林业监测方式,无人机可以实时准确地获取多尺度、多时相、高分辨率的影像数据,提升林区作业的智能化水平,满足智慧林业建设的需求。利用无人机平台搭载多种光学信息采集设备,结合无人机遥感技术并辅以GPS精确定位技术可以高效地实现特征目标信息的收集工作。为了更好地促进无人机技术在林业领域的普及与应用,笔者对无人机技术在林业行业的应用现状及发展前景进行了梳理总结。首先介绍了林用无人机的有关概念、分类及平台优势,重点对当前无人机在林业行业主流应用的实践进行了总结,主要涉及林业病虫害遥感监测、林业火灾监测、野生动植物监测与识别、林业资源调查、林业精准植保以及林业执法等,进而分析了当前无人机在林业领域应用中面临的挑战,同时对林用无人机在续航能力及通讯范围有限、受环境影响大、监管机制不完善等主要问题进行了探讨,为促进无人机技术在林业领域深层次应用提供了参考。

关键词：无人机林业森林病虫害遥感监测林业火灾监测林业资源调查

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基于云平台的林木采伐机作业信息采集系统

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林业工程学报 2023年第4期8卷 151-158页

作者：马跃威刘晋浩北京林业大学工学院北京林业大学国家林业和草原局林业装备与自动化重点实验室北京100083

针对目前国内采伐机平台存在信息传输过程不够稳定、多功能难以汇集成块、作业设计调查中材积计算误差较大的问题,设计了一套基于云平台的林间采伐头作业信息采集系统。首先,根据系统目标建立平台的软件与硬件系统,软件系统使用嵌入式... 详细信息

针对目前国内采伐机平台存在信息传输过程不够稳定、多功能难以汇集成块、作业设计调查中材积计算误差较大的问题,设计了一套基于云平台的林间采伐头作业信息采集系统。首先,根据系统目标建立平台的软件与硬件系统,软件系统使用嵌入式模块与工控模块开发,基于CAN通信协议实现采伐机头的本地控制和作业及状态信息采集;通过在阿里云服务器创建数据中心、部署中间件实现采伐机作业数据的实时处理;硬件系统中搭载了无线通信模块,基于Socket编程通过MQTT协议进行与云端的全双工通信。其次,建立原木定制采伐(CTL)材积模型,基于编码器角度与树木直径对应关系实现对树木直径与长度的实时测量。最后,将上述平台系统于野外复杂环境下进行试验,并在林间选取不同郁闭度的条件,验证信息传输的稳定性以及云报表材积信息采集的准确性。配备了该系统的采伐机在实际工作环境下,系统信息传输过程的丢包率可以控制在1%以内。通过云平台报表数据与人工测量数据计算得到的材积对比,材积测量误差率在5%以内。开发的基于物联网与云框架的采伐机信息采集系统与B/S版的远程终端访问系统通过野外复杂试验验证了信息采集系统的可靠性,通过对比原木材积国家标准,验证了CTL材积模型的有效性,从而能够稳定实现国内林木采伐机数据的采集上云工作。

关键词：林木采伐机云平台智慧林业原木定制采伐材积测量

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基于细化法的土壤孔隙骨架提取算法研究

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农业机械学报 2019年第9期50卷 229-234页

作者：韩巧玲赵玥赵燕东潘贤君彭涌郑一力北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083

为可视化土壤孔隙的空间分布和拓扑结构,进一步理解土壤功能和生态过程,以自定义的规则结构和土壤孔隙结构为应用对象,进行了土壤孔隙骨架提取算法的研究,并验证细化法和距离变换法2种算法构建骨架模型的性能。试验结果表明,2种算法的... 详细信息

为可视化土壤孔隙的空间分布和拓扑结构,进一步理解土壤功能和生态过程,以自定义的规则结构和土壤孔隙结构为应用对象,进行了土壤孔隙骨架提取算法的研究,并验证细化法和距离变换法2种算法构建骨架模型的性能。试验结果表明,2种算法的骨架模型构建效果均不受模型类型的影响,其中,距离变换法构建的骨架模型存在体素点缺失和偏移的现象,而细化法提取的孔隙骨架模型结构完整,其平均骨架偏移距离(0.10mm)比距离变换法(0.15mm)减少了50%,具有良好的拓扑不变性。通过对细化性、连通性和中心性3个指标的综合分析,细化法具有优越的描述土壤孔隙形状及拓扑特征的能力,可为土壤物理结构及水文特性的研究奠定技术基础,为从孔隙尺度理解土壤功能奠定理论基础。

关键词：土壤孔隙骨架模型细化法距离变换法

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基于切换字典的林区小气候监测数据压缩感知方法

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农业机械学报 2019年第11期50卷 193-199页

作者：郑一力赵玥赵燕东谢辉平北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083

为降低林区小气候监测站的数据传输功耗,提出了一种切换字典的数据压缩感知方法,在对样本数据进行特征表征与分类的基础上,合理切换使用离散傅里叶变换基(Discrete Fourier transform,DFT)固定字典或K-SVD(K-singular value decompositi... 详细信息

为降低林区小气候监测站的数据传输功耗,提出了一种切换字典的数据压缩感知方法,在对样本数据进行特征表征与分类的基础上,合理切换使用离散傅里叶变换基(Discrete Fourier transform,DFT)固定字典或K-SVD(K-singular value decomposition)学习字典,对样本数据进行稀疏表达。采用高斯函数对样本数据进行拟合,以拟合决定系数R^2和拟合均方根误差(RMSE)为切换因子,定义了字典的切换策略。选用空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度作为测试对象,实验验证切换策略的可行性。实验表明,在林区小气候监测站中,当稀疏度和压缩率均相同时,结合DFT和K SVD两种字典的优势,基于切换字典的数据压缩感知算法比单一字典具有更小的重构误差。经功耗测试实验,当稀疏度K=16时,采用切换字典的数据压缩感知算法,使监测站的平均每日电能消耗降低了16.35%,保证了林区小气候监测站的低功耗运行和数据可靠传输。

关键词：林区小气候监测压缩感知切换字典稀疏表达

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基于含水率与温度补偿的土壤pH值在线实时检测系统

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农业机械学报 2019年第3期50卷 159-167页

作者：赵燕东梁超杜升北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083

针对目前常用土壤pH值传感器在测量过程中受土壤含水率和温度影响较大的问题,设计了带有温度、含水率补偿模型的锑电极土壤pH值在线实时检测系统。利用最小二乘法对pH值和测量结果进行线性分析,补偿土壤pH值测量误差。试验结果表明,经... 详细信息

针对目前常用土壤pH值传感器在测量过程中受土壤含水率和温度影响较大的问题,设计了带有温度、含水率补偿模型的锑电极土壤pH值在线实时检测系统。利用最小二乘法对pH值和测量结果进行线性分析,补偿土壤pH值测量误差。试验结果表明,经过补偿之后,由温度和含水率变化导致的pH值测量误差至少可降低84. 5%,pH值测量值随温度和含水率的变化幅度不超过±0. 1。与市场产品ZD-18型土壤酸度计、HYSWR-ARC-12V型土壤含水率传感器、水银温度计对比研究得出,3项指标线性拟合决定系数均达到0. 99以上。为了确保自然环境下土壤pH值测量的适用性,探索了系统在使用过程中土壤含水率的阈值与测量精度,表明在土壤体积含水率大于5%的情况下均可有效测量。试验表明,在pH值3. 06～10. 36范围之内,本系统可有效测量,检测误差为-1. 53%～3. 51%,满足土壤pH值实时在线测量要求。

关键词：土壤 pH值锑电极在线实时检测系统补偿最小二乘法

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基于茎干含水率的紫薇病虫害等级早期诊断方法

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农业机械学报 2018年第11期49卷 189-194,250页

作者：高超赵玥赵燕东北京林业大学工学院北京100083 城乡生态环境北京实验室北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083

为了对植物病虫害进行早期预警,提出一种基于茎干含水率的植物病虫害等级早期诊断方法。以紫薇为研究对象,监测复苏萌芽期内不同健康等级紫薇的茎干含水率;然后,分别通过关键参数和主成分分析对茎干含水率进行特征提取;最后,结合有监督... 详细信息

为了对植物病虫害进行早期预警,提出一种基于茎干含水率的植物病虫害等级早期诊断方法。以紫薇为研究对象,监测复苏萌芽期内不同健康等级紫薇的茎干含水率;然后,分别通过关键参数和主成分分析对茎干含水率进行特征提取;最后,结合有监督和无监督学习模型实现对紫薇病虫害等级的早期诊断。基于方差分析,紫薇健康等级对日最小含水率、日最大含水率、日平均含水率、日极差含水率4个关键参数的影响均为极显著。基于主成分分析,茎干含水率时间序列前4个主成分的累计贡献率达到99. 7%。在有监督模型中,以主成分特征为输入的BP模型的性能最优,平均识别率达到98%;在无监督模型中,以主成分特征为输入的K均值模型最优,平均识别率达到92%。因此,茎干含水率可以作为诊断植物病虫害等级的早期指标,主成分特征优于关键参数特征,有监督模型优于无监督模型。

关键词：紫薇茎干含水率病虫害等级早期诊断特征提取学习模型

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枸杞果柄结合力影响因素分析及模型预测

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园艺学报 2024年第11期51卷 2645-2656页

作者：陈运刘全程姜鑫娜魏雨青王凡闫磊赵健曹兴达邢红北京林业大学工学院国家林业局林业装备与自动化重点实验室国家林业和草原局林业装备与自动化重点实验室北京100089 中国林业科学院北京100091

分析枸杞果柄结合力及其相关物理特性参数之间的内在联系与影响规律,发掘重要果实参数,建立果柄结合力预测模型,以期为提高枸杞机械采摘的效率和精确度提供依据。以青海省主栽枸杞品种‘宁杞1号’和‘宁杞7号’成熟期果实为研究对象,通... 详细信息

分析枸杞果柄结合力及其相关物理特性参数之间的内在联系与影响规律,发掘重要果实参数,建立果柄结合力预测模型,以期为提高枸杞机械采摘的效率和精确度提供依据。以青海省主栽枸杞品种‘宁杞1号’和‘宁杞7号’成熟期果实为研究对象,通过图像处理方法获得不同成熟度枸杞果实的RGB颜色模型分量,分析了不同品种、成熟度、采摘期温度、湿度及果实在枝条上的位置等对果柄结合力的影响,以及果柄参数、果实参数等与果柄结合力的相关性,构建果柄结合力预测模型。结果显示,可通过RGB颜色模型区分成熟度,但不同成熟度果柄结合力重叠部分较多,不能实现精确采摘。双因素方差分析结果显示品种和成熟度均对结合力有显著影响;果柄参数、果实参数和果实硬度与果柄结合力显著相关;正交试验表明果实在枝条上的位置、采摘时的温度和湿度对结合力没有显著影响。对偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)和反向传播神经网络(BPNN)等建模方法的参数进行优化,建立果柄结合力的预测模型,其中BPNN表现出了优秀的预测性能(R_(p)^(2)=0.888,RMSEP=0.440,RPD=2.756),能够实现对果柄结合力的有效预测。

关键词：枸杞机械采收果柄结合力形态学影响因素预测模型

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一种欠驱动双板分离式采摘器的研制

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北京林业大学学报 2018年第12期40卷 110-116页

作者：罗海风谭月胜北京林业大学工学院林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083

【目的】采摘是林果种植中的劳动密集型作业,果园中的果实采收环境较为复杂,我国采摘机具的行业研究相对薄弱,采摘机器人等高科技装备在当前果园采摘中的实际应用还具有一定的局限性,因此发展辅助人工摘果装备具有切实的社会和经济意义... 详细信息

【目的】采摘是林果种植中的劳动密集型作业,果园中的果实采收环境较为复杂,我国采摘机具的行业研究相对薄弱,采摘机器人等高科技装备在当前果园采摘中的实际应用还具有一定的局限性,因此发展辅助人工摘果装备具有切实的社会和经济意义。【方法】针对球形带梗果实,以苹果为例提出了果梗锁定—枝果分离的采摘方法,并设计完成了相应采摘器。采摘器整体结构为欠驱动布局,以曲柄摇杆机构为原型设计了果梗锁定机构,构造了固定板、浮动板结构的双板枝果分离机构,利用摇杆滑块机构作为手持驱动单元,利用钢丝和绕线丝轮的传动方法将滑块的输出运动首先传递到曲柄摇杆机构,驱动结构和尺寸对称的两套果梗锁定机构对果梗进行锁定,果梗锁定后继续驱动浮动板向下移动与固定板分离完成摘果。【结果】分析了驱动单元和果梗锁定机构的几何参数,驱动单元的手柄转动5. 5°即可使摘果器完成87°的果梗锁定和50 mm的双板分离动作,果梗锁定机构在锁定果梗时处于反向死点位置,保证了锁定的可靠性。应用Adams软件仿真了采摘器的果梗锁定和双板分离动作,验证了采摘器欠驱动结构的设计可行性,并对输出曲线在锁定果梗过程中的振动情况进行了解释;对采摘过程中的驱动力进行了仿真。采摘器样机实验顺利完成了锁定果梗—枝果分离的顺序采摘动作。【结论】枝果分离的采摘方法和欠驱动双板分离式采摘器在实际应用中具有可操作性,可用于发展人工辅助采摘机具。

关键词：果梗锁定死点枝果分离欠驱动

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