检索结果-内蒙古大学图书馆

林业工程学报 2025年第3期10卷 13-24页

作者：陈青吴玄博殷程凯郭自良丁文芹周宏平南京林业大学机械电子工程学院南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心农业农村部南京农业机械化研究所

苹果作为重要的水果，以其较高的经济价值，成为农民增收的重要来源。然而，苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题，对苹果产业的发展构成了严峻挑战，因此，加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发，对于提高收获效率... 详细信息

苹果作为重要的水果，以其较高的经济价值，成为农民增收的重要来源。然而，苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题，对苹果产业的发展构成了严峻挑战，因此，加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发，对于提高收获效率和保证果品质量起着重要作用。在此背景下，首先综述了苹果振动式采收、采摘作业平台、采摘机器人3类机械化采收技术，并对目前国内外已商品化的采收设备进行概述。其中，分别探讨了苹果振动采收机械及减损技术进展，以及与种植模式相结合实现规模化收获的情况；梳理了国内外苹果采摘作业平台的差异化发展，分类总结了两种采摘作业平台的研究特点；介绍了苹果采摘机器人研究现状，归纳出国内多臂协同采摘机器人研发热点。在此基础上，根据国内对于鲜食苹果成熟度和品质的高度要求，以及目前农业智能化机器人的发展方向，详细阐述了苹果采摘机器人在果实识别、定位以及精准抓取方面所涉及的核心技术，旨在确保机器人准确无误地抓取识别选中的苹果。最后，分析了3类苹果采收机械现存的问题及未来发展方向，并进一步总结了农机与农艺结合、降低设备成本的整体研究趋势，以期为国内苹果机械化采收技术和装备研发提供借鉴。

关键词：苹果采摘振动式采收采摘作业平台采摘机器人识别定位末端执行器

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基于多光谱成像与机器学习的植物叶绿素含量反演

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林业科学 2023年第7期59卷 78-88页

作者：范学星张慧春邹义萍黄玉萍边黎明南京林业大学机械电子工程学院南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 南京林业大学林学院南京210037 江苏青好景观园艺有限公司南京211225

【目的】利用多光谱图像光谱信息快速准确检测植物叶绿素含量,为植物生长监测、胁迫诊断与精确管理提供参考依据和技术指导。【方法】以冬青科中1年生苗期的大别山冬青和北美冬青为研究对象,构建一套基于多光谱相机RedEdge-MX近端提取... 详细信息

【目的】利用多光谱图像光谱信息快速准确检测植物叶绿素含量,为植物生长监测、胁迫诊断与精确管理提供参考依据和技术指导。【方法】以冬青科中1年生苗期的大别山冬青和北美冬青为研究对象,构建一套基于多光谱相机RedEdge-MX近端提取植物表型信息的系统,采集成熟期和生长期2个品种冬青叶片的蓝色、绿色、红色、近红外、红边5个波段的多光谱图像,处理得到每个叶片各波段处的光谱反射率。将得到的光谱反射率与使用手持式叶绿素含量测定仪测得的叶绿素相对含量(SPAD)进行相关性分析,采用传统支持向量回归(SVR)算法与网格搜索算法(GS)、遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)进行反演建模,对比得到拟合度最高的反演模型,实现利用多光谱图像光谱信息快速准确检测植物叶绿素含量。【结果】对比传统SVR算法与优化后GS-SVR算法、GA-SVR算法和PSO-SVR算法得到反演模型的光谱反射率与SPAD相关性,其模型拟合度分别为R_(1)^(2)=0.24,均方根误差RMSE_(1)=0.160;R_(2)^(2)=0.72,RMSE_(2)=0.097;R_(3)^(2)=0.84,RMSE_(3)=0.073;R_(4)^(2)=0.91,RMSE_(4)=0.066。校正决定系数R^(2)_(adjusted)1=0.23,平均绝对误差MAE_(1)=0.119;R^(2)_(adjusted2)=0.71,MAE_(2)=0.069;R^(2)_(adjusted3)=0.83,MAE_(3)=0.050;R^(2)_(adjusted4)=0.87,MAE_(4)=0.044。【结论】综合对比发现,优化后的PSO-SVR算法反演预测效果表现最佳。本研究通过采集植物多光谱图像,采用对比优化后的PSO-SVR算法得到5个波段光谱反射率与SPAD的最优反演模型,预测模型的准确性和鲁棒性增加,可以实现植物叶片叶绿素含量的快速检测。同时,本研究结果推广应用至遥感层面,可以实现对大面积区域内的植被叶绿素进行反演,能够为精确林业苗木生长监测、胁迫诊断与动态调控提供理论基础和技术支撑。

关键词：多光谱图像叶绿素含量表型信息粒子群优化算法支持向量回归

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水果采摘机械手关键技术研究现状与展望

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江苏农业学报 2024年第6期40卷 1142-1152页

作者：郭自良殷程凯吴玄博陈青王金鹏周宏平南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

采摘机器人的研究对推动水果产业的发展有着重要作用。采摘机械手的运动规划与其硬件结构是采摘机器人的关键技术,影响水果采摘的效率与水果品质。本文分析了传统运动规划算法、基于生物智能的运动规划算法、基于概率采样的运动规划算... 详细信息

采摘机器人的研究对推动水果产业的发展有着重要作用。采摘机械手的运动规划与其硬件结构是采摘机器人的关键技术,影响水果采摘的效率与水果品质。本文分析了传统运动规划算法、基于生物智能的运动规划算法、基于概率采样的运动规划算法以及基于深度强化学习的运动规划算法等运动规划算法的优点和不足。同时总结了采摘机械手硬件结构的研发现状,指出目前采摘机械手存在采摘效率低、规划算法效率低、系统成本高与采摘对象单一等问题,对未来水果采摘机器人的研究进行了展望。本文为未来采摘机器人的研发提供了参考。

关键词：水果采摘机器人机械手运动规划末端执行器

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不同雾化方式喷雾场的数值分析与试验验证

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排灌机械工程学报 2023年第9期41卷 959-965页

作者：刘秀娟张慧春南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

为了研究植保雾化喷头的雾化效果,基于CFD中拉格朗日粒子跟踪气液两相流模型,分别结合压力雾化和空气雾化模型对不同风速下的雾滴粒径、运动速度、质量浓度分布规律进行了对比计算.计算结果表明:压力雾化模型中,雾滴粒径小于100μm的占... 详细信息

为了研究植保雾化喷头的雾化效果,基于CFD中拉格朗日粒子跟踪气液两相流模型,分别结合压力雾化和空气雾化模型对不同风速下的雾滴粒径、运动速度、质量浓度分布规律进行了对比计算.计算结果表明:压力雾化模型中,雾滴粒径小于100μm的占比小于2%,粒径175μm的细雾滴占比约为25%,近喷雾口处雾滴速度更高,约是空气雾化模型的5倍;雾滴质量浓度分布更均匀;当风速达到4 m/s时,细雾滴分布比例增加,雾滴会出现二次破碎.空气雾化模型,中等雾滴粒径分布在400~600μm,占比约为20%,雾滴速度衰减慢,喷雾口附近雾滴不易逆风运动;雾滴沉积范围小,喷幅较窄,大部分雾滴沉降在以喷头为中心的1.5 m范围内.此外,完成了低速风洞试验,收集雾滴沉积并进行卡方检验,结果表明2个雾化模型对于喷雾场中液滴沉积值均可信,但压力雾化模型计算值与试验值偏离度较小.

关键词：雾化方式雾滴粒径质量浓度分布沉积卡方检验

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气流铺装机气流分配装置仿真与试验

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林业工程学报 2024年

作者：施明宏周宏平王道炅沈文荣刘光新南京林业大学机械电子工程学院林业资源高效加工利用协同创新中心苏州苏福马机械有限公司

相比刨花板传统机械铺装技术,刨花板气流铺装技术在提高生产效率和适应性方面具有明显优势,并满足大产能加工需求。刨花板气流铺装的原理是刨花在垂直落下过程中受水平方向的气流作用,将粗细刨花吹开,在输送皮带作用下,使粗刨花排在芯层... 详细信息

相比刨花板传统机械铺装技术,刨花板气流铺装技术在提高生产效率和适应性方面具有明显优势,并满足大产能加工需求。刨花板气流铺装的原理是刨花在垂直落下过程中受水平方向的气流作用,将粗细刨花吹开,在输送皮带作用下,使粗刨花排在芯层,细刨花排在表层。刨花板气流铺装表层刨花颗粒的细腻度是评估其成型质量的重要标准,直接受到铺装箱内气流场稳定性与均匀性的影响。本研究针对刨花板气流铺装成型工段板坯表面细腻度不佳问题,对正压气流分配装置进行了气流场测试、气流场仿真以及刨花气流铺装试验探索,旨在研究气流分配装置内部结构变化对铺装箱内部气流场状态以及板坯表面细腻度的影响规律。基于气流场测试结果,建立了从1层网孔板逐步叠加至5层网孔板的CFD(计算流体力学)模型,得到在叠加不同数量网孔板前提下气流分配装置气流场状态以及铺装箱内部气流场状态的变化趋势。测试数据与仿真结果显示,当气流分配装置内部网孔板数量逐渐增加时,气流由局部喷射状转变为均布整流状,同时箱体内部气流湍动逐渐减小并过渡为层流状态,铺装箱内部气体压力逐渐趋于稳定。实际铺装试验结果证实,在6,16和25 mm 3种厚度下,当累加至5层时可达到最佳表面细腻度水平。

关键词：气流铺装机气流分配装置网孔板气流场 CFD仿真带料试验

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鸟害防治技术及其在农林中的应用展望

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中国农机化学报 2023年第3期44卷 64-72页

作者：于强张健殷程凯陈青南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心南京市210037 南京林业大学机械电子工程学院南京市210037

鸟害造成的粮食减产、水果品质降低等问题严重制约农林经济发展,因此鸟害防治在农林经营过程中有重要的研究意义与应用价值。通过概述鸟害防治技术分类与特点,重点对激光驱鸟技术、声波驱鸟技术以及鸟情监测综合防治技术的发展历程和现... 详细信息

鸟害造成的粮食减产、水果品质降低等问题严重制约农林经济发展,因此鸟害防治在农林经营过程中有重要的研究意义与应用价值。通过概述鸟害防治技术分类与特点,重点对激光驱鸟技术、声波驱鸟技术以及鸟情监测综合防治技术的发展历程和现状进行归纳,分析出当前农林驱鸟装备正从电子化向智能化发展的趋势。针对目前鸟害防治装备还存在易被鸟类适应、协同性差、通用性差等问题,提出建立鸟类生物学信息库为驱鸟装备提供发展依据,弱化鸟类适应能力;发展智慧农林推进农林鸟害防治的信息化与协同工作能力;培育农林抗鸟害作物,并开发先进鸟类监测算法提高识别率提前规避鸟害,做到鸟害治理为主,预防为辅。

关键词：驱鸟技术鸟害鸟类识别智慧农林

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土壤蒸汽消毒机的脉动燃烧器喷管结构及工作特性

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湖南农业大学学报（自然科学版） 2024年第2期50卷 92-99页

作者：张爱琪许林云金晶武玉柱樊凯华南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037

为解决因连作障碍等引起的设施园艺中土壤病虫害防治问题,拟开发一种以脉动燃烧器为热动力源的土壤蒸汽消毒机。根据土壤蒸汽消毒机的最小蒸汽量为100 kg/h,确定脉动燃烧器的最小功率为28.2 kW。脉动燃烧器主要由燃烧室与喷管组成,采用... 详细信息

为解决因连作障碍等引起的设施园艺中土壤病虫害防治问题,拟开发一种以脉动燃烧器为热动力源的土壤蒸汽消毒机。根据土壤蒸汽消毒机的最小蒸汽量为100 kg/h,确定脉动燃烧器的最小功率为28.2 kW。脉动燃烧器主要由燃烧室与喷管组成,采用长度为200、400、800、1000 mm的直喷管和800 mm的弯喷管,通过法兰拼接组合成不同长度的直喷管(600、800、1000、1400、1600、1800、2200、2600、2800、3000 mm)和弯喷管(800、1600 mm),研究不同喷管结构对脉动燃烧器启动性能、工作稳定性能等的影响。结果表明:喷管长度在800~2600 mm启动;工作频率与压力振幅呈线性关系,频率高,压力幅值大;同一长度直喷管的燃油消耗率、频率与压力振幅均大于弯喷管的,且油门开度2、3、4时弯喷管燃烧器压力振幅标准差小,具有更好的稳定性;喷管长度为1800 mm左右的直喷管脉动燃烧器性能最佳。故选择喷管长度为1800 mm的弯喷管脉动燃烧器作为土壤蒸汽消毒机蒸汽发生装置热源,既能保证脉动燃烧器的工作特性,又能促使蒸汽发生装置小型化。

关键词：脉动燃烧器土壤蒸汽消毒机喷管结构工作稳定性能启动特性

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风力作用下多角度梨树叶片的运动研究

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江苏农业科学 2024年第11期52卷 205-215页

作者：武玉柱许林云张超张爱琪金晶南京林业大学林业资源高效加工利用协同创新中心江苏南京210037 南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

针对果园风送喷雾作业时,叶片在气流作用下的运动状态对叶片表面的雾滴沉积效果有重要影响,基于双目高速摄影的方法来研究多种角度类型的叶片在不同风速下的叶片形态变化过程,通过高速相机拍摄并利用TEMA Motion软件追踪叶片上的特定标... 详细信息

针对果园风送喷雾作业时,叶片在气流作用下的运动状态对叶片表面的雾滴沉积效果有重要影响,基于双目高速摄影的方法来研究多种角度类型的叶片在不同风速下的叶片形态变化过程,通过高速相机拍摄并利用TEMA Motion软件追踪叶片上的特定标记点,并利用空间向量计算叶柄弯曲角、叶片迎风角及叶片扭转角形态参数的变化。结果表明,叶片在气流作用下会经历静止状态、抬升至某一位置产生微小幅度的摆动状态、大幅度扭转的复合运动状态,叶片产生扭转复合运动状态的风速为扭转临界风速。当风送气流速度小于扭转临界风速,叶片均保持微幅度摆动或静止状态,当风速超过临界风速,叶片产生大幅度扭转复合运动,此时叶柄弯曲角、叶片迎风角、叶片扭转角均呈现周期性运动变化。通过重复试验6张叶片,叶片产生的运动响应状态较为一致,对叶柄直径、叶片面积、叶柄长度和扭转临界风速进行相关性分析可得:临界风速和叶片单一尺寸参数的相关性较差,实际上叶片运动状态会受到叶片尺寸、叶柄强度、叶片表面平整性、主叶脉两侧对称性等多种因素的共同影响。该结果可为研究最佳风送气流速度提供参考。

关键词：风送喷雾叶片运动形态高速摄影响应状态

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零样本深度学习驱动的杨树叶片表型检测方法研究

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林业工程学报 2024年第6期9卷 152-160页

作者：周磊张慧春边黎明南京林业大学机械电子工程学院林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037 南京林业大学林木遗传育种全国重点实验室南方现代林业协同创新中心林木遗传与生物技术教育部重点实验室南京210037

叶片表型检测是感知杨树生长状态的重要手段之一,叶片颜色、姿态、纹理等形态结构表型信息可揭示植株所受胁迫的程度。其中,单个叶片分割是计算、统计其表型参数的基础。当前流行的AI算法已可满足叶片分割任务的性能需求,然而常规深度... 详细信息

叶片表型检测是感知杨树生长状态的重要手段之一,叶片颜色、姿态、纹理等形态结构表型信息可揭示植株所受胁迫的程度。其中,单个叶片分割是计算、统计其表型参数的基础。当前流行的AI算法已可满足叶片分割任务的性能需求,然而常规深度学习模型训练需要大量人工标签,制约了其发展和应用。本研究提出一种融合零样本学习和迁移学习的杨树叶片实例分割方法:运用视觉大模型GroundingDINO检索杨树苗图像中的叶片,获取对应的边界框;使用Segment Anything 2模型(segment anything model v2,SAM2)分割图像中全部对象,得到对应的掩膜(mask);将GroundingDINO模型生成的边界框作为提示,辅助SAM2过滤出叶片类别的掩膜;利用迁移学习策略,将AI生成的叶片掩膜作为标签信息,训练轻量化的YOLOv8-Segment模型。此外,构建独立测试集用于评估模型分割精度,选择交并比阈值为50%的平均精度(average precision using 50%intersection over union threshold,AP_(50))和平均交并比(mean intersection over union,mIoU)作为性能指标。结果表明,基于“Leaf”这一检索词,GroundingDINO与SAM2的组合(权重约810 MB)可实现高性能的杨树叶片分割,AP_(50)为0.936,mIoU为0.778。通过过滤异常尺寸的提示边界框,AP_(50)提升至0.942。迁移学习得到的YOLOv8-Segment模型权重仅6.5 MB,AP_(50)为0.888,大幅精简模型的同时保障了精度。本研究涉及的叶片分割模型构建过程均无须人工标注,实现了高效率、低成本的杨树叶片实例分割,可为杨树叶片计数和叶面积计算等后续表型分析应用提供技术支持。

关键词：杨树叶片表型深度学习零样本学习迁移学习

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果园数字孪生技术研究现状与发展趋势

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林业工程学报 2025年

作者：陈青李海锋吕晓兰马拯胞蒋雪松周宏平南京林业大学机械电子工程学院南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏省农业科学院江苏省农机具开发应用中心

中国水果产业近年来发展迅速,水果产量和种植面积也逐年扩大,随着产业规模扩张,果园生产作业和管理难度与日俱增。近年来数字孪生技术的兴起推动了果园数字化管理技术的发展,基于数字孪生技术的果园数字化管理平台已成为智慧果园建设的... 详细信息

中国水果产业近年来发展迅速,水果产量和种植面积也逐年扩大,随着产业规模扩张,果园生产作业和管理难度与日俱增。近年来数字孪生技术的兴起推动了果园数字化管理技术的发展,基于数字孪生技术的果园数字化管理平台已成为智慧果园建设的关键途径。在此背景下,笔者系统梳理了果园数字孪生技术的核心框架,重点在数字孪生果园模型精确构建、果园作业装备模拟训练和运行监控等方面综述了应用在果园场景中的数字孪生技术发展现状,归纳出目前果园数字孪生技术的不足之处和研究热点。在技术研究层面,根据果园数字孪生技术框架,从果园环境信息和果树表型信息的获取、果树建模和生长模型构建等方面梳理了构成果园数字孪生的核心技术,并分类概述目前已有的果园物联网平台、果树表型信息获取平台和数据分析预测模型的研究现状,进一步总结了果树模型结合生长模型,降本增效和可持续发展的总体研究方向。从技术应用的角度,综述了果园数字孪生技术在生长监测、技术培训、作业装备协调一体化等方面的应用效果,在此基础上,归纳目前果园数字孪生技术在实际应用中存在的问题,最后展望了基于数字孪生技术的智慧果园发展的技术方向,以期为我国数字孪生果园的发展提供思路借鉴和技术参考。

关键词：数字化数字孪生果园物联网技术智慧管控

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