科研产出
基于NB-IoT网络的兔舍环境实时监测系统
《智慧农业(中英文) 》 2023
摘要：为满足兔舍环境监测调控需求,同时摆脱传统布线网络局限性,缩减网络资费、电路元件和控制系统成本,本研究提出一种基于窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)的兔舍环境实时监测系统.系统基于Arduino开发板,使用移远BC260Y模块与消息队列遥测传输协议(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)实现网络连接,利用SGP30、MQ137、5516光敏电阻传感器等多种传感器实现兔舍内部声、光、水、温、气五方面实时监测.数据在本地、云端存储的同时,系统可根据阈值报警,协助创造兔的最佳生存环境.研究中对比了NB-IoT网络与Wi-Fi、LoRa等其他网络的异同,根据物联网三层架构详细介绍了系统搭建技术与过程,并系统分析了元器件价格,经核算,整机成本不超过400元.设备在空舍测试中,检测到CO2浓度为420~440 ppm;MQ系列传感模组电压比值稳定于1;温度处于22~24℃;湿度上下波动10%;日光灯亮灭引起电压差2.6 V.进行了系统的网络与能耗测试,通过不同时间、场地、网络连接方式的对比,验证了本系统传输稳定可靠,能耗合理.系统使用MQTT通信协议的NB-IoT网络,平均每秒消息处理量(Transactions Per Second,TPS)为0.57,每分钟收发34.2条,上下浮动1条.系统运行时,电压约为12.5 V,电流约为0.42 A,平均功率为5.3 W.发生通信时,没有产生额外功耗,适用于实际养殖生产.本研究可为偏远或较大规模的养殖监测设备选取提供设备成本与网络选择参考价值.
关键词： 窄带物联网 兔舍 环境监测 数字农业 低成本 物联网 Arduino MQTT
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植物对大气中二氧化氮的吸收净化研究:方法、抗性特征及机理探索
《世界林业研究 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：氮氧化物(主要为NO2)目前是主要的空气污染物之一,严重威胁大气环境与人体健康.植物作为自然界的空气净化器具有重要的生态功能,对NO2不仅具有一定抗性,还具有可观的吸收净化能力.利用抗性与净化能力均较好的植物对大气污染进行修复具有良好的应用前景.文中从宏观和微观角度综述植物吸收净化NO2的研究方法,从叶片表观性状和生理生化指标方面概述不同植物对NO2的抗性特征,以人工控制试验为背景概述植物与NO2吸收净化机理及其对环境因素的响应.野外测量法和人工控制法是研究植物净化吸收NO2的主要研究方法,随着研究由宏观尺度逐渐转向微观尺度,人工控制试验成为主流研究趋势,但野外测量试验仍不可或缺.目前,野外测量研究中监测站点较少,缺乏某些特定地区同时空植被区与非植被区NO2浓度值的对比;人工控制试验中植物对NO2抗性的研究未涉及细胞或分子水平,植物净化吸收NO2机理的研究还不够深入,应加强植物吸收分配NO2及其与环境因素关系的研究.
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现代农业产业园科技支撑体系建设现状、存在问题及对策
《中国农业资源与区划 》 2023 北大核心 CSCD CSSCI
摘要：[目的]科技支撑是生产体系现代化的重要内容。而现代农业产业园作为农业先进生产力的代表，按照“生产+加工+科技”一体化发展要求，有效推动现代农业产业园发展，完善科技支撑体系建设是亟需解决的问题。[方法]文章以批准创建的200家国家现代农业产业园为研究对象，分析产业园科技支撑体系建设现状、存在问题及对策。[结果]截至2021年底，200个国家现代农业产业园组建主导产业专家团队约2 000多个、平均每个产业园约10个；农作物耕种收的综合机械化率平均值达到80%以上；50多个建立了大数据中心，实现生产技术服务全过程数字化管理。但科技支撑体系建设仍存在农业科技研发投入不足、农业科技资源集聚不足、农业科技体制机制不完善、农业科技人才缺乏等问题。[结论]提出应强化农业科技研发和投入、建设农业科技创新联盟、强化农业科技创新和科技成果转化服务、构建全产业链经营模式、加大引进农业科技人才等五个方面对策建议，以期为完善现代农业产业园科技支撑体系建设提供帮助。
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拖拉机-牵引式农机具路径跟踪控制算法研究
《智慧农业(中英文) 》 2023
摘要：[目的/意义]本研究为解决牵引式农用车辆的路径跟踪精度低、迟滞性大和抗干扰能力差等问题，提出了一种基于滑模变结构控制的拖拉机-牵引式农机具路径跟踪方法。[方法]建立了拖拉机-牵引式农机具运动学模型，通过近似线性化的方法建立了车辆-道路偏差状态方程，采用Ackermann公式进行极点配置，设计基于指数趋近律的滑模变结构控制器，并在MATLAB/Carsim联合仿真环境中进行跟踪仿真分析。[结果和讨论]跟踪双移线参考路径时，农机具横向偏差和航向偏差经8 s收敛到0 m和0°，在参考航向变化时，横向偏差小于0.1 m，航向偏差小于7°；在跟踪圆形参考路径时，农机具横向偏差经过7 s趋于稳定，并始终小于0.03 m，农机具航向偏差经7 s趋于稳定，并保持在0°；在跟踪S形曲线参考路径时，农机具在曲率变化处依然保持着良好的跟踪性能。[结论]农机具能有效跟踪参考路径，满足精度和快速性的要求。在跟踪仿真试验中，拖拉机前轮转角和拖拉机与农机具间的铰接角都保持在小范围内，符合实际生产的需要，降低安全事故发生的可能性。
关键词： 牵引式农机具 运动学模型 滑模变结构控制 路径跟踪 仿真试验
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都市农业社会化服务发展问题及对策-基于生产、生活、生态视角下的北京案例分析
《价格理论与实践 》 2023 北大核心 CSSCI
摘要：为都市农业提供支撑的农业社会化服务，具有不同于传统农业的特点和发展要求。本文基于对北京农业的实际考察，从生产、生活和生态三个维度构建了都市农业与社会化服务的逻辑关系分析框架，指出当前北京农业社会化服务发展存在生产性服务规模化程度低、生活性服务质量有待提升、生态性服务缺乏公益引导等问题。为促进都市农业社会化服务发展，应加强顶层设计，坚守北京农业发展的空间底线，将服务体系建设融入乡村振兴发展大局；提高农户组织化程度，开展规模化的生产性服务；培育农业产业融合载体，开展生活性服务；支持公益性与经营性服务主体联合，开展生态性服务。
关键词： 农业社会化服务 都市农业 生产功能 生活功能 生态功能
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基于电驱动系统的农业车辆牵引负荷车设计与试验
《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对传统农业车辆牵引负荷车机械结构复杂、存在加载死区导致无法实现全范围加载，采集系统功能单一无法实时评估被试车辆牵引性能的问题，设计了一种基于电驱动系统的农业车辆牵引负荷车。负荷车以最大加载牵引力150 kN为设计目标，结合对驱动轮的受力分析，完成了其整机关键部件的选型设计，采用集成发动机-电动桥的电驱动系统为核心单元，使用转向牵引架实现前桥平台的自动跟随转向。在LabVIEW RIO架构基础上，通过FPGA搭建高算力、高性能的测控系统，实现对电驱动系统电流、电压、被试车辆牵引力、油耗等多种信息的采集、无线传输与存储，并使用模糊自适应PID控制算法对牵引力加载进行闭环控制。最后开展整机性能验证试验，负荷车实现了0～150 kN范围内的负荷加载，加载系统最大响应时间为3.6 s,最大超调量为1.61%,实际加载牵引力与目标牵引力最大误差为4.5%。整机性能验证试验表明，负荷车具备良好的牵引负荷加载性能，其测控系统可实现被试车辆牵引性能多参数的实时准确监测，能够完成对农业车辆牵引性能的全面评估。
关键词： 农业车辆 负荷车 电驱动系统 全范围加载 测控系统 牵引性能
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基于脸部RGB-D图像的牛只个体识别方法
《农业机械学报 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：为实现非接触、高精度个体识别，本文提出了一种基于牛只脸部RGB-D信息融合的个体身份识别方法。以108头28～30月龄荷斯坦奶牛作为研究对象，利用Intel RealSense D455深度相机采集2 334幅牛脸彩色/深度图像作为原始数据集。首先，采用冗余图像剔除方法和自适应阈值背景分离算法进行图像预处理，经增强共得到8 344幅牛脸图像作为数据集；然后，分别选取Inception ResNet v1、Inception ResNet v2和SqueezeNet共3种特征提取网络进行奶牛脸部特征提取研究，通过对比分析，确定FaceNet模型的最优主干特征提取网络；最后，将提取的牛脸图像特征L2正则化，并映射至同一特征空间，训练分类器实现奶牛个体分类。测试结果表明，采用Inception ResNet v2作为FaceNet模型的主干网络特征提取效果最优，在经过背景分离数据预处理的数据集上测试牛脸识别准确率为98.6%,验证率为81.9%,误识率为0.10%。与Inception ResNet v1、SqueezeNet网络相比，准确率分别提高1、2.9个百分点；与未进行背景分离的数据集相比，准确率提高2.3个百分点。
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筑强首都农业科技创新发展新高地
《前线 》 2023
摘要：农业科技是北京建设国际科技创新中心的重要组成部分。党的十八大以来，北京市农林科学院坚持党建引领科技创新，围绕生物育种、智慧农业、绿色发展等领域，开展关键核心技术攻关，以高质量科研成果助力首都农业农村现代化和乡村振兴。
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氮硫互作对水培韭菜生长、营养及风味品质的影响
《中国瓜菜 》 2023 北大核心
摘要：为探究氮硫互作对韭菜生长适应性、理论产量、营养和风味品质的影响,以及氮素和硫素在同化过程中的响应情况,试验以京韭 1 号品种韭菜为试材,采用水培模式种植,试验设定 3 个氮浓度(N1、N2、N3 分别为 6、12、18 mmol·L-1),3 个硫浓度(S1、S2、S3 分别为 2、4、8 mmol·L-1)随机区组试验设计.结果表明,与对照相比(N1S1),合理氮硫配施(N2S1)能够不同程度提高韭菜株高、叶长、最大叶宽、假茎粗、叶片数、干鲜质量和理论产量,并对韭菜叶片可溶性糖、可溶性蛋白、总酚、类黄酮、游离氨基酸等的含量有一定的增促效果.氮素、硫素单一因素对韭菜生长及品质影响远低于元素间交互作用,隶属函数法综合评价以中氮低硫(N2S1)处理韭菜综合品质最佳,隶属函数值最高,为 0.912.综合分析可见,氮素浓度 12 mmol·L-1(N2)、硫素浓度 2 mmol·L-1(S1)为水培条件下韭菜最适施肥水平.该结论为韭菜水培氮素、硫素合理配施提供理论参考依据.
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气单胞菌群体感应及其抑制剂研究进展
《食品科学 》 2023 EI 北大核心 CSCD
摘要：细菌群体感应(quorum sensing,QS)是细菌通过信号分子的产生、释放、积累和感应进行化学交流的过程,这种信号分子又称之为自诱导物(autoinducers,AI).气单胞菌(Aeromonas)是水产品中常见腐败菌,也是动物和人类的环境条件致病菌.近年来研究报道气单胞菌的致病性和腐败行为可能与QS有关,提示可以通过抑制气单胞菌QS对其进行防控.气单胞菌QS系统按照信号分子种类的不同可以分3类:以N-酰基高丝氨酸内酯类化合物(N-acyl homoserine lactone,AHLs)作为信号分子的AI-1 系统、以4,5-二羟基-2,3-戊二酮(4,5-dihydroxy 2,3-pentanedione,DPD)衍生物为信号分子的AI-2系统和QseBC双组分调控的AI-3系统.本文介绍这3类QS系统及其调控机制,概述植物来源、微生物和动物来源、化学合成类气单胞菌QS抑制剂(quorum sensing inhibitors,QSI)的研究进展,探讨气单胞菌QSI在水产品腐败和水产病害预防中的应用和前景,以期为气单胞菌QSI在水产品安全方面的应用提供参考.
关键词： 气单胞菌 群体感应 群体感应抑制剂 水产腐败 水产养殖病害
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