科研产出
聚苯胺/石墨烯水性涂料的制备及其防腐性能研究
《中国电机工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了提高聚苯胺水性涂料的防腐性能,利用苯胺和氧化石墨烯(GO)作为原料,采用原位聚合-还原法制备聚苯胺/石墨烯(PAG)复合材料,再利用PAG与水性环氧树脂共混制备聚苯胺/石墨烯水性环氧防腐涂料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析PAG的结构和微观形貌,利用动电位极化曲线和电化学交流阻抗谱(EIS)分析PAG水性涂层的防腐性能。结果表明,PAG保持了石墨烯的基本形貌,聚苯胺颗粒均匀地分散在石墨烯表面和片层间,形成片状插层结构;当PAG浸泡在3.5%Na Cl溶液中,PAG涂层的阻抗值最大,腐蚀电流密度为24.30μA/cm2,PAG对碳钢的保护度达到94.24%,优于PANI水性涂料的防腐性能(PANI水性涂层涂覆碳钢的腐蚀电流密度和保护度分别为43.17μA/cm2和88.97%);与PANI水性涂层和水性环氧树脂涂层相比,PAG水性涂层对O2和H2O分子具有更好的屏障性能。
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激光接收器自动升降式平地机的研制与试验分析
《江苏大学学报(自然科学版) 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对现有激光平地机的激光接收范围受限和激光接收装置调节困难问题,研制了一种支持激光接收器自动升降的新型激光平地机.介绍了该激光平地机的总体结构、电液控制系统和激光接收器自动升降装置的设计与实现方法.通过农田精平作业试验检测了系统作业精度和作业效果,结果表明试验区域平地后高程标准差不超过2.20 cm,地块平整状况的相对改善度均达到60%以上.此外,针对激光平地机作业效果评估方法的局限,提出了一种定量评估农田地表空间平整程度的指标及计算方法.
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基于编码点阵结构光的苹果果梗/花萼在线识别
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决苹果机器视觉自动分级时果梗/花萼识别的难题,提出一种基于位置变化的点阵结构光编码方法,并用于苹果果梗/花萼的在线检测。通过分析投射在物体和参考平面上光斑的成像规律,提出将光斑的位置变化作为编码基元;在二元域中,利用编码基元生成M阵列,将其作为近红外点阵结构光的编码模式;通过分析匹配后的差值矩阵,识别果梗/花萼的位置。在线实验结果表明:该方法可以有效地实现果梗/花萼的在线识别,在满足实时性要求前提下,平均识别正确率可达到93.17%。
关键词： 苹果 自动分级 果梗/花萼辨识 点阵结构光 编码模式 近红外图像
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水产养殖物联网的应用评价方法
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：构建科学合理的水产养殖物联网应用评价指标体系和评价方法,是保证水产养殖物联网系统发挥最大能效的基础。为解决指标设置随意、冗余、交叉及技术指标过剩的问题,该文构建了指标筛选模型,将水产养殖物联网应用评价指标体系从40个优化到14个,用35%的指标表达了88.45%的信息,保证了指标体系的完备性和简洁性。同时,基于模糊评价法构建了水产养殖物联网应用评价模型,可对水产养殖物联网应用水平进行总体评价以及功能、性能、效益方面的评价。最后,以江苏宜兴河蟹养殖物联网和广东湛江南美白对虾养殖物联网为实例进行了验证,宜兴物联网的评价结果为优,而湛江物联网的评价结果为良,与实际情况相符,表明该研究构建的指标体系科学合理,评价方法可行,可为水产养殖物联网应用评价提供参考。
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基于农机空间运行轨迹的作业状态自动识别试验
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：以物联网为代表的现代信息技术在农机作业管理领域的发展应用,实现了农机作业过程的定位监控,但现有农机远程监管系统对海量农机空间位置数据仅实现了远程存储、显示和简单分析,难以满足农机精准管理和数据智能处理的要求。该文采用数据挖掘中的聚类和空间数据分析方法,结合农机空间运行轨迹的特点,研究了基于空间运行轨迹点的农机作业状态自动识别算法;设计实现了典型农机运行状态自动识别方法,定量分析了农机作业班次内田间作业时间、空行转移时间、停歇时间的量化构成。农机试验表明:发展的基于空间索引和网格密度的聚类算法精度达89%以上。农机作业状态自动识别为农机作业生产率、农机利用率和作业成本核算提供了定量依据。
关键词： 农业机械 聚类算法 数据处理 空间运行轨迹 自动识别 作业状态
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基于无人机航向的不规则区域作业航线规划算法与验证
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为尽可能地减少飞行总距离和多余覆盖面积,节省无人机的能耗和药液消耗,研究了一种基于作业方向的不规则区域作业航线规划算法。该算法根据指定的作业方向,可快速规划出较优的作业航线,也可在未指定作业方向的情况下,给出某一推荐的作业方向与航线,使整个作业过程能耗和药耗最优。仿真结果表明,在一块面积为983.125 m2的不规则凸五边形作业区域内,采用该算法进行航线规划,无人机作业的多余覆盖率最低可达到11.5%,而且作业面积越大,优化效果越明显,在同样的地块进行田间试验,得到最低多余覆盖率为2.8%,证明了该算法的可行性。该研究可为自主作业无人机的航线规划算法提供参考。
关键词： 机械化 算法 无人机 航迹规划 自主飞行 农业航空 作业航向角
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基于小波变换与支持向量机回归的冬小麦叶面积指数估算
《红外与激光工程 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：叶面积指数(LAI)是作物长势诊断及产量预测的重要参数。通过对冬小麦采样点的高光谱曲线进行连续小波变换(CWT),然后利用小波系数与LAI建立支持向量机回归(SVR)模型,实现冬小麦不同生育时期的叶面积指数估算。通过对所研究方法与选取的植被指数、偏最小二乘(PLS)回归等5种方法的反演结果进行统计分析。结果表明:利用连续小波变换确定的LAI的敏感波段为680、739、802、895 nm,对应尺度分别为8、4、9和8,对应小波系数的LAI回归确定系数(R2)明显高于冠层反射率的回归确定系数;利用小波系数与LAI建立的SVR模型的反演精度最高,模型实测值与预测值的检验精度(R2)为0.86,均方根误差(RMSE)为0.43;而常用植被指数(归一化植被指数,NDVI;比值植被指数,RVI)建立的估测模型对冬小麦多个生育时期LAI反演精度最低(R2<0.76,RMSE>0.56)。因此利用连续小波变换进行数据预处理,能更好地筛选出对叶面积指数敏感的信息,LAI回归方法比较结果表明,SVR比PLS更适合于LAI的估测,通过将CWT与SVR结合(CWT-SVR)能实现不同生育时期冬小麦叶面积指数的遥感估算。
关键词： 叶面积指数(LAI) 高光谱 连续小波变换(CWT) 支持向量机回归(SVR) 偏最小二乘(PLS)
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基于夏玉米冠层内辐射分布的不同层叶面积指数模拟
《农业工程学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了模拟夏玉米冠层内各层叶面积指数垂直分布,光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)是研究作物群体光合作用和长势的重要特征参数,阐明冠层内PAR的垂直分布规律与冠层结构等参数之间的相关关系,可为遥感定量反演冠层结构参数提供模型基础。该文基于PAR在冠层内的辐射传输规律结合冠层结构模拟不同太阳高度角的PAR透过率垂直分布模型,并用地面冠层分析仪测量值进行验证,结果表明模型对封垄前玉米抽雄期冠层内PAR透过率垂直分布模拟精度较高。通过不同太阳高度角PAR透过率的垂直分布模型结合消光系数运用不同算法分别反演层叶面积指数(leaf area index,LAI),并与不同高度层LAI实测值进行比较。结果显示:Bonhomme&Chartier算法反演不同高度层LAI精度较高,上层均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.18,中层RMSE为0.55,下层RMSE为0.09。不同太阳高度角反演结果存在差异,30°和45°高度角均能较好地反演下层LAI,RMSE分别为0.11与0.09;30°高度角反演中层LAI精度较高,RMSE为0.30;45°高度角反演上层LAI精度较高,RMSE为0.18。结果表明基于不同太阳高度角构建的层LAI反演模型更适于实现夏玉米不同高度层LAI的遥感估算。该研究可为模拟垄行结构冠层内LAI垂直分布提供参考。
关键词： 遥感 农作物 辐射 夏玉米 光合有效辐射透过率 垂直分布 层叶面积指数
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东北地区土壤温度和湿度空间变异特性研究
《农业机械学报 》 2015 EI 北大核心 CSCD
摘要：于2015年4月在黑龙江农垦赵光农场,使用20套无线传感器网络节点部署在赵光农场一面积为33.4 hm2的玉米地块,并通过2个手持式移动节点进行加密测量。根据这一方案,获得了从4月5—29日在240 m×240 m、120 m×120 m、60 m×60 m和30 m×30 m网格下的土壤温度和土壤湿度数据。在此基础上,基于统计半方差函数理论和GIS空间Kriging插值方法分别分析了土壤温度和土壤湿度各向同性、各向异性变化特征及分布模式。结合土壤温度和土壤湿度在不同尺度下的Kriging插值结果,确定了两者最佳采样间距。试验结果表明,土壤温度和土壤湿度的半方差函数分别适用于球形模型和指数模型,两者均有很强的空间自相关。其中,土壤温度自相关距离为51.56 m,土壤湿度的自相关距离为154.16 m。土壤温度在45°、90°方向变化明显大于0°、135°方向;土壤湿度拟合决定系数(R~2)为0.77,在0°、135°方向上变化较大,土壤温度和土壤湿度最佳采样间距分别为60 m和100 m。
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