检索结果-内蒙古大学图书馆

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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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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基于HSV空间和拟合椭圆的光核桃种核表型自动量化系统构建

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农业工程学报 2021年第20期37卷 202-210页

作者：韩巧玲崔树强徐钐钐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 国家林业局林业装备与自动化国家重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

针对现有青藏高原光核桃种核表型主要采用手工测量和目视法获得,操作繁琐,且提取参数种类有限的问题,该研究构建了一种基于HSV(Hue,Saturation,Value)空间和拟合椭圆的光核桃种核表型自动量化系统。该系统包括图像自动分割和多重参数提... 详细信息

针对现有青藏高原光核桃种核表型主要采用手工测量和目视法获得,操作繁琐,且提取参数种类有限的问题,该研究构建了一种基于HSV(Hue,Saturation,Value)空间和拟合椭圆的光核桃种核表型自动量化系统。该系统包括图像自动分割和多重参数提取2个部分,首先,采用HSV阈值法实现光核桃种核图像的精准分割;其次,用拟合椭圆法进行光核桃种核的核尖提取;最后,对光核桃种核形态、颜色、纹理3类表型进行定量描述。结果表明,该系统对光核桃种核的自动分割准确率达到99.7%,且能够实现多种表型的自动、准确量化,为光核桃表型参数研究提供数据基础和技术支持。

关键词：图像识别图像分割光核桃表型参数拟合椭圆核尖

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基于改进EfficientDet的油橄榄果实成熟度检测

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农业工程学报 2022年第13期38卷 158-166页

作者：陈锋军张新伟朱学岩李志强林剑辉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 国家林业局林业装备与自动化国家重点实验室北京100083 智慧林业研究中心北京100083

自然环境下自动准确地检测油橄榄果实的成熟度是实现油橄榄果实自动化采摘的基础。该研究根据成熟期油橄榄果实表型特征的变化以及参考国际油橄榄理事会和中国林业行业标准的建议制定了油橄榄果实成熟度标准,并针对油橄榄果实相邻成熟... 详细信息

自然环境下自动准确地检测油橄榄果实的成熟度是实现油橄榄果实自动化采摘的基础。该研究根据成熟期油橄榄果实表型特征的变化以及参考国际油橄榄理事会和中国林业行业标准的建议制定了油橄榄果实成熟度标准,并针对油橄榄果实相邻成熟度特征差异不明显以及果实之间相互遮挡问题,提出一种改进EfficientDet的油橄榄果实成熟度检测方法。首先改进特征提取网络,在特征提取网络中引入卷积注意力模块(Convolution Block Attention Module,CBAM)细化不同成熟度之间的特征映射;其次改进特征融合网络,在加权双向特征金字塔网络(BidirectionalFeaturePyramid Network,Bi-FPN)中增加跨级的数据流加强果实的相对位置信息,最后通过623幅油橄榄测试图像对改进的EfficientDet模型进行测试。改进EfficientDet模型在测试集下的精确率P、召回率R和平均精度均值m AP分别为92.89%、93.59%和94.60%,平均检测时间为0.337s,模型大小为32.4M。对比SSD、EfficientDet、YOLOv3、YOLOv5s和FasterR-CNN模型,平均精度均值m AP分别提升7.85、4.77、3.73、1.15和1.04个百分点。改进EfficientDet模型能够为油橄榄果实的自动化采摘提供有效探索。

关键词：油橄榄果实成熟度检测 EfficientDet 注意力机制深度学习

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香玲核桃青皮破裂力学特性试验研究

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中国油脂 2023年第11期48卷 135-140页

作者：陈秀文李文彬白效鹏徐道春北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林草局重点实验室北京100083

为了给青核桃脱皮装备的设计提供理论依据并完善脱皮工艺,对香玲青核桃的几何特征进行测定,并利用微机控制电子万能试验机对其进行不同条件下的单因素力学特性试验。以青皮破裂力和破裂功耗为评价指标,分析了加载方向、加载速率、青核... 详细信息

为了给青核桃脱皮装备的设计提供理论依据并完善脱皮工艺,对香玲青核桃的几何特征进行测定,并利用微机控制电子万能试验机对其进行不同条件下的单因素力学特性试验。以青皮破裂力和破裂功耗为评价指标,分析了加载方向、加载速率、青核桃外形尺寸、刀片划割处理、阴凉放置处理及青皮含水率对青皮破裂的影响,并拟合了青核桃受压过程中压力随位移的变化曲线。结果表明:香玲青核桃平均球度为0.94,不同部位处青皮厚度不同,青核桃可以简化成非均匀外壳的球体;青皮受压破裂时裂纹只有1条且沿挤压方向延伸出现;青皮破裂受加载方向和外形尺寸的影响,沿纵径方向挤压时青皮更易破裂,青核桃尺寸等级越大,青皮越不易破裂;加载速率对青皮破裂力和破裂功耗的影响不显著;通过烘干降低青皮含水率会影响青皮破裂力和破裂功耗的大小;将青核桃在室内阴凉放置60 h或使用刀片划割后进行加载,青皮更易破裂。因此,为了更好地脱青皮,可以采取对青皮核桃进行分级、刀片划割青皮表面、阴凉放置等措施。

关键词：青核桃脱皮几何特征力学特性试验

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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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基于探地雷达的树木根系相对介电常数估算

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北京林业大学学报 2024年第9期46卷 151-160页

作者：梁慧云樊国秋赵燕东梁浩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林业大学智慧林业研究中心北京100083 城乡生态环境北京实验室北京林业大学北京100083

【目的】本研究提出一种基于雷达波信号和树木根系参数的估算方法,以实现树木根系相对介电常数的定量估算。【方法】首先,仿真模拟雷达波在不同半径、不同相对介电常数的树木根系下的传播路径,并通过正演分析获得探地雷达图像中双曲线... 详细信息

【目的】本研究提出一种基于雷达波信号和树木根系参数的估算方法,以实现树木根系相对介电常数的定量估算。【方法】首先,仿真模拟雷达波在不同半径、不同相对介电常数的树木根系下的传播路径,并通过正演分析获得探地雷达图像中双曲线顶点处的A-scan曲线;然后,提取A-scan曲线中与根系相对介电常数关联的目标振幅参数ΔF;最后,结合土壤相对介电常数、根系半径、根系深度,建立相对介电常数估算的数据集。分别基于偏最小二乘回归(PLSR)模型、反向传播(BP)神经网络模型和粒子群优化反向传播(PSO-BP)神经网络建立估算模型,并对比分析这3种模型的估算精度。【结果】(1)在仿真实验中,PSO-BP神经网络估算模型的均方根误差、平均绝对误差分别为0.701、0.255,R2为0.990,各指标均优于PLSR和BP神经网络估算模型。(2)在实地预埋实验中,PSO-BP神经网络估算模型的估算精度均优于PLSR和BP神经网络估算模型,其最大绝对误差和整体平均相对误差分别为3.16和10.88%。【结论】利用本研究提取的目标振幅参数ΔF、土壤相对介电常数、根系半径和根系深度建立的数据集,结合PSO-BP神经网络估算模型,能够实现对树木根系相对介电常数的准确估算。这对于评估树木根系的生长和健康状况具有重要意义。

关键词：雷达模型分析介电常数无损检测估算神经网络

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苹果枝条往复式切割剪枝参数分析与试验

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农业工程学报 2020年第16期36卷 9-16页

作者：康峰仝思源张汉石李文彬陈忠加郑永军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 中国农业大学工学院北京100083

为探究苹果枝条剪切力学特性,寻找最优切割参数组合,支撑后续剪枝装备的开发,该研究利用自制的往复式枝条切割试验台,通过单因素试验研究枝条直径、平均切割速度、切割间隙和刀具滑切角对枝条峰值切割力的影响。在单因素试验基础上选取... 详细信息

为探究苹果枝条剪切力学特性,寻找最优切割参数组合,支撑后续剪枝装备的开发,该研究利用自制的往复式枝条切割试验台,通过单因素试验研究枝条直径、平均切割速度、切割间隙和刀具滑切角对枝条峰值切割力的影响。在单因素试验基础上选取平均切割速度、切割间隙和刀具滑切角为影响因素,以峰值切割力为目标进行多因素试验,并建立回归模型。试验结果表明,峰值切割力与枝条直径呈线性增长关系,随着平均切割速度和滑切角的增大而减小,随着切割间隙的增加先减小后增大。对回归模型进行优化分析,得到最优切割参数组合为平均切割速度0.4 m/s、切割间隙1.5 mm、刀具滑切角20°,该组合下的峰值切割力为560.97 N。峰值切割力的预测值与实测值的偏差小于4%,切割参数优化结果可靠。该研究可为后续苹果枝条修剪装备的研发提供数据支撑。

关键词：机械化优化参数剪枝苹果枝条往复式切割

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基于微根管图像的根系形态特征快速提取技术

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中国水土保持科学 2021年第4期19卷 129-136页

作者：刘凯李文彬赵玥韩巧玲张鹏翀邹松言谭键彪北京林业大学工学院北京100083 林业装备与自动化国家林业局重点实验室北京100083 北京林业大学林学院北京100083

林木根系的形态和分布特征能够反映林木生长状态和土壤水养资源响应及利用机制,对于提升人工林培育质量,发挥人工林水土保持作用具有重要意义。利用微根管技术并对毛白杨根系图像进行剪裁、标注和滤波处理,运用大津法、K均值聚类算法、... 详细信息

林木根系的形态和分布特征能够反映林木生长状态和土壤水养资源响应及利用机制,对于提升人工林培育质量,发挥人工林水土保持作用具有重要意义。利用微根管技术并对毛白杨根系图像进行剪裁、标注和滤波处理,运用大津法、K均值聚类算法、模糊C均值聚类法(FCM法)3种图像处理方法分割根系结构,并以14 d为试验采集周期,获得林木根系分布特征。结果表明,FCM法的正确率达到90%,对于根系的分割性能最优。通过根系形态特征参数提取,以“根总长”为例,分析不同滴灌处理下根系的生长周转情况,表现出良好的规律性,该技术的开发为根系生态学的研究提供了一种无损且高效的研究方法。

关键词：林木微根管图像处理模糊C均值聚类法特征提取

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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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