科研产出
气吸型孔组合式小麦精密排种器设计与参数优化
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对当前小麦籽粒小、播量大、形状不规则,传统排种器难以实现精密播种等问题,该文设计了一种气吸型孔组合式小麦精密排种器。排种器采用气流-型孔组合式工作原理,气流负压吸种与型孔充种相结合能够使其获得良好单粒充种性能。根据小麦精密播种的粒距要求和三维尺寸,通过理论分析,确定了排种器的型孔轮半径为50 mm,以6°螺旋升角布置三排型孔,每排30个型孔,型孔为长槽形,长、宽、深分别为8.5、5和2.5mm;通过流场分析,研究了不同吸孔孔径对气流变化的影响,确定了吸孔的孔径范围1.4～1.8 mm。搭建试验台,以气流负压、吸孔直径和型孔轮转速为试验因素,以重复充种率、漏充率和充种合格率为试验指标,进行三因素三水平正交试验,并分析各试验因素对于性能指标的影响显著性。通过极差和方差分析,得到气吸型孔组合式小麦精密排种器较优的组合参数为负压3500Pa、吸孔直径1.6 mm、排种型孔轮转速40 r/min时,进行试验验证,其重复充种率为5.1%、漏充率为4.7%,充种合格率为90.2%。该排种器能够满足小麦的精密排种对充种性能的要求,在一定程度上促进了小麦精密播种的发展。
关键词： 机械化 农作物 设计 气吸型孔组合式 精密排种器 小麦 充种 试验
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生物炭对有机菜心产量、品质及水分利用的影响
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究生物炭对提升有机菜地土壤保水能力与菜心水分利用的作用,基于田间小区定位试验,研究不施肥(CK)、单施有机肥(MC0,110 t/hm2)、有机肥+低量生物炭(MC1,110 t/hm2+8. 5 t/hm2)和有机肥+高量生物炭(MC2,110 t/hm2+17 t/hm2)对土壤水分动态以及有机栽培菜心产量、品质及水分利用效率的影响。结果表明,有机肥配施生物炭可显著提高有机菜地表层土壤(0～20 cm)含水率,增加0～70 cm土壤贮水量,与处理MC0相比,处理MC1和MC2全生育期平均含水率分别提高4. 7%和8. 6%(P <0. 05),0～70 cm土壤贮水量分别提高12. 3%与3. 4%。CK处理0～20 cm土层含水率变化幅度大(10. 5%～31. 2%),处理MC1变化幅度相对较小,为15. 4%～30. 4%。相比处理MC0、MC2和CK,处理MC1可显著促进菜心生长,增加产量,改善菜薹品质。菜心株高、叶片数和叶围面积均以处理MC1为最高,相比处理MC0,处理MC1生物量与产量分别提高36. 7%、59. 1%,而硝酸盐含量降低20. 0%～44. 3%。与MC2、MC0和CK相比,处理MC1周年耗水量分别降低3. 6%、6. 8%和13. 7%(P <0. 05),而产量水分利用效率分别提高49. 8%、75. 7%和2 264. 8%(P <0. 05),生物量水分利用效率分别提高45. 4%、46. 6%和720. 1%(P <0. 05)。处理MC2与MC0相比,菜心产量和水分利用效率虽明显增加,但均显著低于处理MC1。研究结果可以为西北旱区有机蔬菜合理制定培肥制度提供理论依据。
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基于立体视觉的玉米雄穗三维信息提取
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：玉米雄穗的表型信息对玉米育种研究具有重要的参考意义。该研究以自动获取玉米雄穗三维表型信息为目的。通过对雄穗样本进行多视角摄影处理来重建其三维模型。对重建的三维点云数据运用基于密度聚类的方法统计其分枝数信息,运用Delaunays三角网方法计算其外包络体积信息,并基于点云信息对雄穗主轴和最大穗冠的结构参数进行计算,同时定义了相关表型参数。用实测结果验证计算结果:分枝数统计结果的最大绝对误差为2,RMSE(root mean square error)为1.03,n RMSE(normalized root mean square error)为0.05;主轴长度,主轴最大/最小直径,最大穗冠高度和最大穗冠直径的R~2分别为0.99,0.82,0.83,0.97和0.93,均达到极显著相关水平。研究提出的相关表型参数和其提取方法在育种研究中具有应用潜力,为田间高通量雄穗信息的快速提取提供了参考。
关键词： 作物 机器视觉 三维重建 玉米雄穗 数码相机 雄穗表型信息
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轻小型无人机多光谱遥感技术应用进展
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：随着光谱传感技术和图像处理与分析软件的日益成熟,无人机多光谱软硬件一体化程度和观测精度及易用性得到极大的发展。无人机多光谱遥感已在农业、林业、资源、生态、环境保护等领域应用日益广泛。本文概述了无人机飞行平台、多光谱传感器等硬件技术的发展,和无人机遥感影像的几何校正、辐射校正图像处理技术及数据处理流程,并对无人机多光谱遥感在植被长势监测、存在问题、精细分类与地物识别、病虫害监测、生物量和产量估算等方面的应用潜力和发展方向进行了系统分析和总结,以期为开展相关领域研究提供参考。建议各行业部门的专业人员与遥感、计算机科学等领域的专家密切合作,制订无人机多光谱遥感技术的相关标准和规范,共同推进并普及无人机多光谱遥感技术。
关键词： 多光谱遥感 轻小型无人机 多光谱相机 辐射校正 植被指数
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玉米播种单体下压力控制系统设计与试验
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对机械式仿形压力调节机构的不足,开展了基于力反馈的播种深度一致性控制方法研究,研制了播种单体下压力控制系统。本系统由安装在播种单体平行四连杆仿形机构上的下压液压缸、电液减压阀、下压力感知传感器,以及控制器、车载计算机组成。在播种作业过程中,控制器实时采集力传感器信息,与设定的下压力阈值相比较,计算并输出控制量到液压阀组驱动液压缸实时调整平行四连杆仿形机构,使限深轮与地表的压力值在设定的阈值区间内,从而保证播种深度的一致性。田间试验结果表明,在播种深度判定标准为(5.0±1.0)cm时,下压力机械调节方式和下压力电控调节方式下的播种深度合格率均值分别为77.04%和90.37%,下压力电控调节方式下的播种深度合格率均值比机械调节方式高13.33个百分点。将播种深度判定标准提高至(5.0±0.5)cm后,对应播种深度合格率分别为31.11%和56.30%,下压力控制装置的播种深度合格率比机械调节方式高25.19个百分点。可见,下压力电控系统能保持种子播种深度的稳定性,提高了种子深度一致性。
关键词： 玉米 播种机 下压力控制 播种深度一致性 电液控制系统
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基于线扫描拉曼高光谱系统的奶粉中硫氰酸钠无损检测
《食品科学 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：搭建一套线扫描拉曼高光谱成像系统,探索针对大面积奶粉样本的硫氰酸钠快速无损检测。首先测量硫氰酸钠产生的拉曼信号在脱脂奶粉层中的穿透情况,然后制备10种不同硫氰酸钠质量分数的奶粉混合样本并采集拉曼高光谱图像,通过高斯窗平滑法和自适应迭代惩罚最小二乘基线校正方法对拉曼光谱进行预处理。预处理后提取2 068.48 cm~(-1)位移处的单波段图像进行分析,结合二值图像最终获得了样本中硫氰酸钠颗粒的含量以及空间分布。结果显示,在2 068.48 cm~(-1)单波段图像中,感兴趣区域内所有像素点的拉曼强度平均值随着硫氰酸钠含量的增加呈线性增长,其决定系数R~2达到了0.991 5。二值图像中,感兴趣区域内所有硫氰酸钠检测点之和呈指数增长趋势。在本实验方法中,单次检测奶粉样本的总面积达到80 mm×80 mm,检测时不接触、不破坏样本,无需借助化学试剂。奶粉混合样本中硫氰酸钠颗粒的检测限可达0.01%。研究结果表明,拉曼高光谱成像系统能够快速、无损且大面积地检测出奶粉中的硫氰酸钠,并且可以直观地展示硫氰酸钠颗粒的具体分布,在实际检测应用中该方法具有巨大潜力。
关键词： 高光谱成像技术 拉曼光谱 脱脂奶粉 硫氰酸钠 线扫描
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能量色散X射线荧光光谱检测土壤重金属砷、锌、铅和铬（英文）
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：利用X射线荧光光谱检测土壤重金属砷、锌、铅和铬元素的含量。通过分析仪器检出限和准确度,得出仪器适用性良好。然后,利用二维相关同步光谱获得重金属元素的X射线荧光光谱能谱范围和变量数,得出铅元素的能谱范围分别为10.380～10.740和12.435～12.900keV,砷元素的能量范围是10.380～10.740和11.610～11.880keV,铬元素的能量范围是5.310～5.520和5.805～6.015keV,锌元素的能量范围是8.520～8.805和9.555～9.630keV,铅、砷、铬和锌的变量数分别为57,44,30和26。最后,根据获得的能谱范围,采用偏最小二乘回归方法建立重金属元素的X射线荧光光谱定量分析模型,得出砷元素的模型性能最佳,其次是铅、锌和铬,预测相关系数都高于0.92。研究表明,利用二维相关光谱获得的能谱范围有助于提高模型的预测性能和便携式X射线荧光光谱检测仪器适用于土壤重金属的原位监测。
关键词： X射线荧光光谱 土壤重金属 二维相关同步光谱 偏最小二乘回归
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基于光度立体视觉的蔬菜秧苗叶片形态测量方法
《农业机械学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了实现蔬菜秧苗长势智能化在线评估,设计了基于光度立体视觉的蔬菜秧苗叶片曲面形态测量方法和装置,用于对叶片倾角、长度和面积进行精确测量。以15~30 d苗龄辣椒秧苗为测量对象,构建了针对其冠层叶片形态测量的试验装置。根据4组光源在标定球表面成像的反射关系组合方程,标定其对秧苗叶片的照射向量;以D65白色标准板为参考,采用图像RGB分量线性矫正的方法,对不同方位光源辐射强度差异进行补偿,克服光源强度波动对叶片图像明暗信息的影响。根据叶片在不同方位光源照射下图像的明暗特征,基于光度立体视觉获取主叶脉区域离散梯度信息,在此基础上采用最小二乘方法拟合叶片空间平面,以恢复叶片空间倾斜信息,进一步结合叶片图像尺寸测算其实际长度和面积。试验结果表明,视觉系统对秧苗倾角、叶片长度和面积的测量结果与人工测量结果相比平均偏差分别为6.29°、3.82 mm、56.53 mm2,叶片长度和面积与人工测量结果的决定系数R2分别为0.936 3、0.866 4,且对于叶片伸展充分、无遮挡的幼龄秧苗测量精度较高,可为进一步开发温室苗床秧苗长势在线监测设备提供重要技术支撑。
关键词： 蔬菜秧苗 长势评估 光度立体 叶片倾角 叶片面积 平面拟合
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能量色散X射线荧光光谱检测土壤重金属砷、锌、铅和铬（英文）
《光谱学与光谱分析 》 2018 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：利用X射线荧光光谱检测土壤重金属砷、锌、铅和铬元素的含量。通过分析仪器检出限和准确度,得出仪器适用性良好。然后,利用二维相关同步光谱获得重金属元素的X射线荧光光谱能谱范围和变量数,得出铅元素的能谱范围分别为10.380～10.740和12.435～12.900keV,砷元素的能量范围是10.380～10.740和11.610～11.880keV,铬元素的能量范围是5.310～5.520和5.805～6.015keV,锌元素的能量范围是8.520～8.805和9.555～9.630keV,铅、砷、铬和锌的变量数分别为57,44,30和26。最后,根据获得的能谱范围,采用偏最小二乘回归方法建立重金属元素的X射线荧光光谱定量分析模型,得出砷元素的模型性能最佳,其次是铅、锌和铬,预测相关系数都高于0.92。研究表明,利用二维相关光谱获得的能谱范围有助于提高模型的预测性能和便携式X射线荧光光谱检测仪器适用于土壤重金属的原位监测。
关键词： X射线荧光光谱 土壤重金属 二维相关同步光谱 偏最小二乘回归
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玉米种子萌发过程内部水分流动规律的低场核磁共振检测
《农业工程学报 》 2018 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究玉米种子萌发过程中内部水分的流动规律,分析其内部生理代谢状态,该文利用低场核磁共振技术,连续60 h对3个品种玉米种子的吸胀、萌动和发芽3个阶段的萌发过程进行动态监测。分别在萌发时间为0、12、36和60 h这4个典型的萌发时刻,对处于25和31℃的2个恒温萌发环境中的玉米种子进行核磁共振横向弛豫时间信号采集,并通过反演运算得到其横向弛豫时间T_2反演谱。试验结果表明:通过横向弛豫时间可以将玉米种子内部水分划分为结合水(0.1 全文链接
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