科研产出
水田风送施肥参数检测试验台设计与试验
《农业机械学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：水田侧深施肥田间试验受插秧作业季短、作业性能不稳定等多种因素影响,而传统室内土槽无法进行风送式水田施肥试验,设计了一种可进行风送水田施肥排肥参数检测的试验台.试验台主要由机械部分、测控部分、风送排肥部分和软件部分组成.综合采用自动控制技术、多传感器技术和液压传动技术模拟水田工况,实现风送排肥过程中风压、风速等参数实时采集和显示,可灵活控制排肥轮转速和转停频率.试验台性能验证试验表明,试验台行进速度可在0~1.62 m/s内调节,误差1.5%;输肥气流速度在0~30 m/s之间,满足风送排肥需求;排肥系统最大排肥变异系数为5.79%,施肥效果良好.对该试验台进行侧深施肥系统测试,结果表明,对施肥均匀性变异系数的影响因素由大到小依次为:排肥轮转速、台车前进速度、风机风速.试验台能够在实验室环境进行风送式水田施肥机构参数检测,缩短了水田风送施肥关键部件的研发周期,为实现水田施肥智能控制打下基础.
关键词： 水田土槽试验台 风送水田施肥 排肥参数 施肥均匀性 施肥稳定性
全文链接
请求原文
退耕还湿后不同植物群系土壤溶解性有机质的荧光光谱特征
《光谱学与光谱分析 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：三维荧光光谱荧光峰位置和荧光强度可表征荧光物质的类型和浓度,被广泛应用于溶解性有机质(DOM)性质的研究中.为探讨退耕还湿后不同植物群系条件下的土壤特征,指导退耕还湿工作,本研究通过采集榆树、松江柳、猪毛蒿、芦苇、灰脉薹草、香蒲6种典型植物群系的表层土壤,应用三维荧光光谱-平行因子分析法,测定土壤DOM的荧光光谱,分析6种植物群系土壤中DOM的来源和组成.结合土壤理化指标,进一步分析土壤DOM有机组分的影响因素.结果表明:6种植被类型土壤的腐殖化指数(HIX)差异不大,其中湿生芦苇群系土壤腐殖化程度显著高于旱生猪毛蒿群系.土壤DOM的荧光指数(FI370)均介于陆生源特征值(1.4)和自生源特征值(1.9)之间,说明其来源既由微生物活动产生,也有植物凋落物及根系分泌物的输入.灰脉薹草群系和香蒲群系土壤的FI370和生物指数(BIX)相对较高,表明两者具有相对较强的自生源特征,而芦苇群系和猪毛蒿群系的陆生源特征相对较高.6种植物群系土壤DOM中共识别出3个有机组分:类富里酸组分(C1)、类胡敏酸组分(C2)和类蛋白组分(C3).芦苇群系土壤DOM相对浓度较高,其次为香蒲群系,灰脉薹草群系相对较低.除芦苇群系外,C3组分在各植物群系土壤中均占有相对较高的比例,其次为C1,C2相对较低,反映出表层土壤DOM中小分子物质相对丰富,腐殖化程度不高.不同植物群系土壤pH值差异不显著,旱生环境具有较高的土壤容重,而湿生环境土壤含水量和阳离子交换量较高.木本植物群系土壤总有机碳、总氮、总磷、总钾含量均高于草本植物群系.土壤容重、含水量及阳离子交换量可显著影响土壤DOM有机组分结构.因此,退耕还湿过程中增加湿生草本植物面积可在一定程度上提高土壤腐殖化程度.
关键词： 三维荧光光谱 土壤溶解性有机质 植物群系 退耕还湿
全文链接
请求原文
多结构参数集成学习的设施黄瓜病害智能诊断
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：单一特征已不能很好的描述作物病害典型特征,而生长环境参数(土壤温湿度、pH值、空气温湿度等)与病害密切相关,多结构数据学习向量化与特征最优组合能够有效提升病害诊断准确性.该研究以黄瓜白粉病、角斑病、炭疽病、菌核病4种病害50个样本为实例,融合结构化作物生长环境参数与非结构化图像特征,通过智能化物联网,对实时采集到的环境参数进行监测、分析,并将其与图像特征融合,构建多结构病害特征最优组合模型.试验结果表明,样本识别率在79.4%~93.6%,对比卷积神经网络图像识别识别率,卷积神经网络由于需要对病害图像数据进行降维,后台识别时间较高;深度迁移学习的图像识别方法,需要大量图像数据输入深度网络学习,而现实中病害图像数量不足以满足深度学习要求,因此识别率会因为样本不充分而降低;该方法借助少量图像数据,同时结合环境与专家知识资源,采用多结构参数集成学习的方法进行病害识别,在较少识别时间的基础上确保识别的准确性.
关键词： 图像识别 智能系统 病害 多结构参数 学习向量化 智能诊断
全文链接
请求原文
基于特征优选随机森林算法的农耕区土地利用分类
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高农耕区土地利用分类精度,该文采用较高空间分辨率和丰富光谱信息的Sentinel-2数据生成光谱特征、无红边波段的植被指数、红边指数和纹理特征4种基本特征变量,并对以上特征变量优选后进行特征重要性排序,进而构建7种特征组合方案,基于随机森林算法和支持向量机对农耕区土地利用信息进行提取并对比验证分类精度。研究结果表明:通过特征优选的随机森林算法进行土地利用信息提取效果最佳,总体精度达到88.24%,Kappa系数为0.84,精度优于相同特征变量下的支持向量机分类方法。该方法能够有效提高农耕区土地利用分类精度,可为土地资源监测、管理提供技术支持和理论参考。
关键词： 随机森林算法 土地利用分类 农耕区 特征优选 Sentinel-2 红边指数
全文链接
请求原文
基于实例分割的柑橘花朵识别及花量统计
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：柑橘隔年结果现象严重,花量统计有助于果园的规划管理,并对产量预测有重要意义,但是柑橘单一植株花量巨大,花朵紧凑密集,花期树叶遮挡覆盖,对花量计算造成很大的阻碍.对此该研究提出基于实例分割的柑橘花朵识别与花量统计方法,以花期的柑橘树冠图像为样本进行花朵实例的识别及分割,通过对MaskR-CNN主体卷积部分和掩膜分支部分的优化,实现对复杂结构图像中密集小尺度柑橘花朵目标的高效检测、获取图像中可见花数量.结果显示,该方法花量识别神经网络的平均精度为36.3,花量计算误差为11.9%,对比未优化MaskR-CNN网络在训练和识别的时间效率上均有显著提升.该研究解决了柑橘花量统计难度高的问题,有助于柑橘早期测产和落花监测,并为花量控制提供决策依据.
关键词： 图像处理 目标检测 算法 花朵识别 花量计算 实例分割 残差神经网络
全文链接
请求原文
基于适宜性与发展水平评价的村庄用地类型划分
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：科学划分村庄用地类型并提出差异化的整治策略,是编制村庄发展规划和建设用地减量规划的基础。该文以北京市密云区为例,基于土地利用、兴趣点和社会统计等数据,从自然条件和用地形态2方面构建村庄用地适宜性评价模型,从区位条件、基础设施、生态条件和资源产业4方面构建村庄发展状况评价模型,系统分析村庄用地适宜性与村庄发展状况及其二者的组合状态,进而划分村庄用地类型。结果表明:1)密云区村庄用地适宜性呈现明显的从西南到东北降低的分布趋势;2)村庄发展指数较高的村庄主要分布在西南区域的环密云城区一带,其次是中部围绕密云水库区域,北部区域村庄发展水平较低;3)基于二者的评价结果将全区村庄用地划分为9种组合,进而合并为4种村庄用地类型。该研究可为村庄用地的高效、有序整治利用提供依据。
全文链接
请求原文
无人机机载激光雷达提取果树单木树冠信息
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：定株管理是未来果园精准生产管理的趋势,果树单木树冠信息的提取是定株管理的关键.该研究利用无人机采集的苹果园激光探测与测量数据(Light Detection and Ranging,LiDAR)检测和测量每棵果树的树冠面积和树冠直径,并评价空间分辨率对果树单木树冠检测与提取结果的影响.该方法主要使用反距离权重插值法间接生成冠层高度模型(Canopy Height Model,CHM);使用局部极大值滤波算法和标记控制分水岭分割算法(Marked-Controlled Watered Segmentation,MCWS)对果树进行单木树冠检测与提取.通过与参考数据的比较,评估了该方法的精度,并定量分析了空间分辨率对于单木树冠检测与信息提取结果的敏感性.结果表明,该方法可有效实现果树单木树冠检测与信息提取,代表果树检测精度的F1得分为95.03%,树冠轮廓提取准确率为86.39%,树冠面积的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.81和20.56%,树冠直径的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.85和14.79%,树冠面积和直径不同程度地被高估.此外,冠层高度模型的空间分辨率接近果树平均树冠直径的1/10时精度最高,可以有效检测果树单木树冠及提取树冠轮廓,从而准确提取果树单木树冠信息.
关键词： 无人机 图像处理 模型 激光雷达 树冠信息 空间分辨率
全文链接
请求原文
水车式增氧机驱动下方形圆切角养殖池集污水动力试验
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究水车式增氧机驱动下方形圆切角养殖池内污物汇集规律与流场分布特性,该研究通过物理模型试验研究了水车式增氧机在不同布设角度 θ(θ 为叶轮轴线与养殖池中线组成的锐角)、布设距离比d/a(d为叶轮轴线中点与最近池壁之间的距离,a为池壁边长)以及驱动流速v对方形圆切角养殖池内污物汇集与流场特性的影响.试验通过相机采集池底污物分布图像、声学多普勒流速仪测量养殖池内流场分布,利用MATLAB软件处理分析污物图像以及流速数据.结果表明:在池内形成有效水平环流是污物向池心汇集的首要条件,但水车式增氧机布设角度、布设距离比和驱动流速都影响池内有效环流的形成;在水车式增氧机靠近池壁布设工况下,其与池壁的夹角设置为70°时,集污效果最优;在水车式增氧机远离池壁布设工况下,其与池壁的夹角设置为45°时,集污效果最优,随着布设距离比的增加,中心集污效果增强,但是圆切角周边出现集污死角;水车式增氧机驱动流速影响养殖池内污物汇集,而且只有在水车式增氧机布设距离比和布设角度都合适的工况下,增加驱动流速,才能增强污物汇集效果.研究结果可为方形圆切角养殖池内水车式增氧机的布设方式提供参考与依据.
关键词： 水产养殖 水质 水动力学 物理模型 水车式增氧机 布设方式 集污效果
全文链接
请求原文
基于EDEM的玉米精播高位投种着床位置影响因素研究
《农业机械学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：玉米精量播种机多采用高位投种,种子着床过程弹跳移位,粒距一致性变差的问题突出。为了探明高位投种着床位置影响因素,利用三维激光绝对臂测量机,扫描真实种沟外形,通过逆向建模方法构建种沟三维数字模型,采用正向测量和逆向验证组合标定种子与土壤接触参数:滚动摩擦因数0.22,滑动摩擦因数0.727,碰撞恢复系数0.16。基于标定参数的仿真试验与真实试验相比,着床种子与导种管出口距离误差为4.7%,仿真种子着床过程与真实过程接近。以播种作业速度、粒距和投种角为因素,以种子着床点与第1落点的纵向偏移量为指标,基于种沟三维数字模型,开展单因素仿真试验和两因素四水平仿真试验,单因素试验结果表明:高位投种过程中,粒距对种子纵向偏移量影响不显著（P> 0.05）,投种角和作业速度对种子纵向偏移量有显著影响（P <0.01）;两因素四水平试验表明:相同投种角条件下,纵向偏移量随着作业速度的增大而增大;相同作业速度条件下,纵向偏移量随投种角的增大而增大;着床时种子与种床的纵向速度（种子速度沿作业方向的分量）与纵向偏移量呈线性相关关系,作业速度和投种角通过影响种子与种床的纵向速度影响种子着床分布。田间试验表明:随纵向速度增加,粒距合格指数先增大后减小,变异系数先减小后增加;粒距合格指数最大值出现在纵向速度为0.14 m/s时,粒距变异系数最小值出现在纵向速度-0.18 m/s时,说明纵向速度越接近零,播种效果越好,进一步验证了仿真试验结论。
关键词： 玉米精量播种 高位投种 着床分布 种沟数字模型 EDEM仿真
全文链接
请求原文
集排风送式玉米分层追肥机设计与试验
《农业机械学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对玉米追肥机械化程度低、追肥作业效率和肥料利用率不高等问题,根据玉米分层施肥农艺要求,设计了一种多行集中排肥、气流输肥以及分层深施肥方式的玉米追肥机.对追肥机关键部件进行了理论分析与参数确定,并对各行之间排肥量一致性、施肥精度以及施肥深度进行了试验研究.试验结果表明:排肥转速对各行之间排肥量一致性影响较小,在相同转速下,深、浅层之间排肥量一致性差异较小,排肥量比较均匀;随着转速的增加,各行之间排肥量变异系数有所减小,最大变异系数为2.64%.在试验速度范围内,随着工作速度的增加,追肥机械施肥精度呈减小趋势,施肥精度最小值为95.42%;深层施肥深度变化量不大,施肥深度均值最小为11.04 cm,变异系数不超过5.35%;浅层施肥深度稳定性有所降低,施肥深度均值最小为6.9cm,变异系数不超过9.36%;追肥机性能达到设计目标,能够较好地满足玉米追肥机械作业标准要求.
全文链接
请求原文
