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丘陵山地水稻机械化技术研究现状与展望 被引量：4
1
作者 赵春江 马晨 +1 位作者 李瑾 王小萌 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期1-11,共11页
作为丘陵山地种植历史最久、种植面积最广、产量最高的农作物,水稻耕种收综合机械化水平的提升对于推进整个丘陵山地农业机械化全程全面高质量发展意义重大。该文以丘陵山地水稻机械化关键技术为“切口”,在梳理国内丘陵山地的特征与丘... 作为丘陵山地种植历史最久、种植面积最广、产量最高的农作物,水稻耕种收综合机械化水平的提升对于推进整个丘陵山地农业机械化全程全面高质量发展意义重大。该文以丘陵山地水稻机械化关键技术为“切口”,在梳理国内丘陵山地的特征与丘陵山地水稻机械化发展现状的基础上,围绕水稻耕、种、收等主要环节的生产机械化开展技术前沿与态势分析,剖析国内外水稻机械化技术装备研发差距,提出不同环节下国内丘陵山地水稻机械化发展面临的挑战,并展望未来丘陵山地水稻机械化发展态势,以期为推动水稻全程全域生产机械化水平提升、补齐丘陵山地农机化发展短板、建设现代农业强国提供新思路、新方向。研究表明:1)2022年国内丘陵山地水稻耕种收综合机械化率为80.8%,并且在不同的环节间、地区间发展不平衡不充分;2)与先进国家相比,国内的水稻耕种收机械研发与应用起步较晚、基础不牢、产品的综合性能不高,特别是针对丘陵山地的轻量、高效、高稳定性的水稻耕种收机械相对匮乏,发动机高功率低排放设计制造技术、刀具抗损降耗优化设计技术、车架轻量化设计技术等关键技术仍有待进一步攻克;3)轻量化、智能化、绿色化等是未来国内丘陵山地水稻生产作业装备发展方向与趋势。 展开更多
关键词 丘陵山地 水稻机械化 关键技术 主要挑战 未来趋势
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双目立体视觉技术及其在智慧农业中的应用研究进展 被引量：2
2
作者 杨学军 钟金彪 +3 位作者 林开颜 吴军辉 陈杰 司慧萍 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期27-39,共13页
双目立体视觉技术作为一种获取现实世界立体感知的重要方法,可以实现农业场景目标的三维定位和点云重建,提取立体三维信息,具有很大的应用潜力。该文介绍了双目立体视觉技术的应用流程,包括双目视觉标定、极线校正、立体匹配等方面,以... 双目立体视觉技术作为一种获取现实世界立体感知的重要方法,可以实现农业场景目标的三维定位和点云重建,提取立体三维信息,具有很大的应用潜力。该文介绍了双目立体视觉技术的应用流程,包括双目视觉标定、极线校正、立体匹配等方面,以及相关研究进展;综合近期文献,探讨了双目立体视觉技术在果实定位采摘与地图导航、生长参数测量和病害识别与施药等农业领域最新的应用。综述结果表明,双目立体视觉技术在农业中定位、测量和识别均具有较高精度,但仍面临模型复杂、场景受限、数据集少和立体匹配缺少评价标准等问题。展望该技术在农业领域的未来发展,应着重从算法设计与优化、智能辅助平台搭建、数据集构建和评价体系完善等方面开展研究探索。 展开更多
关键词 双目视觉 智慧农业 立体匹配 作物参数测量 三维目标定位 病害识别
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水田和旱地无人机飞播油菜适宜缓释肥用量 被引量：2
3
作者 陶玥玥 黄萌 +4 位作者 朱赟德 田婷 余意雯 王海候 孙华 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期94-102,共9页
为明确无人机撒播油菜缓释肥适宜施用量,为飞播油菜增产节本施肥提供依据,该研究设置了水田和旱地大田试验,各设不施肥(CRF0)、常规施肥(CF)和专用缓释肥300、600、900和1 200 kg/hm~2(CRF300、CRF600、CRF900和CRF1200)6个施肥处理,分... 为明确无人机撒播油菜缓释肥适宜施用量,为飞播油菜增产节本施肥提供依据,该研究设置了水田和旱地大田试验,各设不施肥(CRF0)、常规施肥(CF)和专用缓释肥300、600、900和1 200 kg/hm~2(CRF300、CRF600、CRF900和CRF1200)6个施肥处理,分析飞播油菜产量构成、氮素吸收和土壤养分对缓释肥用量的响应特征。结果表明:水田飞播油菜产量整体低于旱地,尤其低施肥水平下;水田土壤硝态氮含量较旱地降低84.4%,硝铵比降低93.4%。缓释肥用量增加可大幅提高水田飞播油菜产量,与CF相比:CRF1200显著增产32.4%(P<0.05),单株角果数和收获密度分别显著增加33.7%和65.4%(P<0.05),地上部生物量显著增加45.0%~98.2%(P<0.05),播种-蕾薹期作物生长速率显著提高78.6%~106.7%(P<0.05)。缓释肥900 kg/hm~2及以下时单株角果数显著减少27.6%~63.2%(P<0.05),其中CRF300和CRF600各生育期地上部生物量、氮吸收量及作物生长速率均受到显著抑制(P<0.05),CRF900角果至成熟期作物生长速率显著降低54.7%(P<0.05);旱地飞播油菜产量随缓释肥用量增加呈先增后降,CRF900较常规增产24.7%(P<0.05),主要是油菜播种-苗期、角果期-成熟期作物生长速率显著提高25.0%和3.75倍。与CRF900相比,CRF300和CRF600苗期-蕾薹期作物生长速率平均显著降低74.6%,CRF1200角果期-成熟期作物生长速率显著下降了39.5%(P<0.05)。综上,旱地基施900 kg/hm~2缓释肥可有效协调飞播油菜生长前、后期的土壤氮素供应与植株氮素吸收,保证成熟期充足有效的角果数和植株密度。水田缓释肥用量1 200 kg/hm~2促进飞播油菜冬前氮素和干物质积累,最终提高群体有效角果数而实现增产。 展开更多
关键词 产量 干物质积累 缓释肥 飞播油菜 氮素吸收 土壤氮
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基于特征筛选和粒子群优化的花生生物量估算 被引量：2
4
作者 刘涛 杨奉源 +4 位作者 刘望 张寰 殷冬梅 张全国 焦有宙 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期238-247,共10页
为解决花生植株生物量估算精度低、破坏性大等问题,该研究提出一种无人机低空遥感技术结合高光谱特征筛选的花生生物量估算方法。通过无人机搭载高光谱成像仪,获取田块尺度多个花生品种的高光谱影像数据,首先对获取的影像进行拼接、辐... 为解决花生植株生物量估算精度低、破坏性大等问题,该研究提出一种无人机低空遥感技术结合高光谱特征筛选的花生生物量估算方法。通过无人机搭载高光谱成像仪,获取田块尺度多个花生品种的高光谱影像数据,首先对获取的影像进行拼接、辐射定标、大气校正等预处理,提取出地面采样点位置的光谱反射率,计算光谱反射率的一阶微分和植被指数,使用变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)方法对光谱反射率、一阶微分和植被指数等三种数据进行特征筛选,利用筛选后的特征和地面实测数据构建支持向量机回归(support vector regression,SVR)、反向传播神经网络回归(back propagation neural network,BPNN)和随机森林回归(random forest regression,RFR)模型,并使用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)进行模型优化。结果表明:相比原始光谱反射率和植被指数,一阶微分光谱反射率与花生生物量具有较好的相关性;使用一阶微分光谱反射率与植被指数组合的RF回归模型精度最高(决定系数R^(2)为0.754,均方根误差RMSE为0.085 kg/m^(2)),使用粒子群优化后的PSO-RF模型可进一步提高模型精度(R^(2)为0.80,RMSE为0.076 kg/m^(2))。该研究为花生生物量精准估算提供了有效的方法,为智慧乡村建设中的精细化农田管理提供技术支持。 展开更多
关键词 花生 生物量 智慧乡村 特征筛选 机器学习 粒子群优化
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真空低温慢煮对三文鱼品质及脂质组成的影响 被引量：2
5
作者 卜俊芝 徐迅 +2 位作者 王玉宝 薛静 胡子洋 《农业工程学报》 北大核心 2025年第4期318-330,共13页
为了研究真空低温慢煮(sous vide)技术对三文鱼品质的影响,以及探究真空低温慢煮三文鱼预制菜系列产品的可行性与潜力。该研究在不同的蒸煮温度(38、46、54、62℃)、时间(10、25、40、55 min)以及真空度(0.100、0.050、0.025 MPa)与常... 为了研究真空低温慢煮(sous vide)技术对三文鱼品质的影响,以及探究真空低温慢煮三文鱼预制菜系列产品的可行性与潜力。该研究在不同的蒸煮温度(38、46、54、62℃)、时间(10、25、40、55 min)以及真空度(0.100、0.050、0.025 MPa)与常压条件下,对三文鱼的感官评价、汁液损失率、主要营养素含量、脂肪酸组成、脂质氧化、蛋白质降解和微观结构分析等关键品质指标进行测定。此外,通过脂质组学技术,进一步探讨了温度对关键脂质分子变化规律的影响,进一步解释脂质分子氧化情况。结果表明随着蒸煮温度的升高,三文鱼的亮度、汁液损失率、硬度、蛋白质总量以及硫代巴比妥酸值(thiobarbituric reactive substances,TBARS)和过氧化值(peroxide value,POV)均有所增加,而感官评分(气味指标随温度升高先有所改善,随后下降)和脂肪总量下降、肌球蛋白和肌动蛋白的降解也随之加剧。延长蒸煮时间则导致亮度、黄度值、汁液损失率、弹性和硬度的增加,感官评分降低(色泽、嫩度、纹理、回弹性下降),饱和脂肪酸的含量先增加后减少,多不饱和脂肪酸含量减少,以及肌球蛋白重链的降解。微观结果显示随着蒸煮温度上升肌肉纤维紧密排列,温度过高后肌肉纤维会被破坏。在高真空条件下,脂肪总量上升、感官品质、脂肪氧化和肌动蛋白降解的影响较小,获得的TBARS值和POV值也最低。脂质组学分析表明,温度越高,三文鱼样本中脂质分子的变化越显著,呈上升趋势,差异性呈现放大效应;氧化磷脂的总含量随着温度的升高而逐渐累积,较低温度的真空蒸煮可减少氧化磷脂的形成,这也显示了真空低温慢煮技术在维持三文鱼高品质中的突出效果。综合分析结果表明,蒸煮温度对三文鱼品质的影响最为显著,其次是蒸煮时间和真空度。真空低温慢煮技术通过低温和真空的结合,可减少氧化磷脂的形成,减少三文鱼中脂质氧化,能够减少加工对三文鱼主要品质指标的影响,并且维持三文鱼良好品质和感官体验,并确定了较佳的真空低温慢煮工艺参数:在0.100 MPa高真空条件下,以46℃的温度蒸煮25 min,此时三文鱼品质和感官体验都较好。该研究成果不仅为三文鱼真空低温加工技术的优化提供了数据支撑和理论基础,同时也为推动三文鱼产品的高质量工业化生产进程,实现其市场价值的最大化提供了基础。 展开更多
关键词 三文鱼 真空低温慢煮 感官品质 营养成分 脂质组学
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滴灌下肥料管理对小麦产量和碳氮足迹的影响 被引量：1
6
作者 邢素丽 王敬霞 +8 位作者 杨军芳 黄少辉 聂浩亮 张静 杨慧敏 杨文方 杨云马 王磊 贾良良 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期103-111,共9页
为解决小麦生产中氮肥投入过量及灌溉不合理问题,提出华北平原小麦绿色高产生产技术,为农业可持续发展提供支撑。该试验以冬小麦为研究对象,设置滴灌不施肥(D-0)、滴灌不施氮肥(D-N0)、畦灌常规施肥(Q-FP)、滴灌优化施肥(D-NPK)、滴灌... 为解决小麦生产中氮肥投入过量及灌溉不合理问题,提出华北平原小麦绿色高产生产技术,为农业可持续发展提供支撑。该试验以冬小麦为研究对象,设置滴灌不施肥(D-0)、滴灌不施氮肥(D-N0)、畦灌常规施肥(Q-FP)、滴灌优化施肥(D-NPK)、滴灌有机无机配施(D-NPKM)处理,研究不同措施对小麦产量、碳氮足迹及农田净生态经济效益的影响。结果表明:氮肥和灌溉方式是小麦产量的关键制约因素,与Q-FP处理相比,同时优化施肥及灌溉方式(D-NPK),小麦产量和收获指数平均分别显著提高12.3%和13.2%,D-NPKM处理可显著提高小麦产量和收获指数16.8%和13.1%。相比于畦灌农户常规施肥,滴灌条件下优化施肥量(D-NPK)及有机无机配施(D-NPKM)是小麦生产系统碳氮排放及环境足迹降低的有效措施,氮足迹分别降低61.7%和59.8%,碳足迹分别降低44.5%和25.3%。滴灌模式下,有机无机配施(D-NPKM)处理氮足迹和碳足迹均高于单施化肥(D-NPK)处理,分别高4.9%和34.6%,而净生态经济效益降低于D-NPK处理24.3%。因此,从小麦生产力角度来看,滴灌结合有机无机配施是最优化措施,但结合生态环境角度,建议D-NPK处理为最优化措施。整体来看,在该研究试验条件下,推荐滴灌结合肥料减量措施作为小麦生产的最优化措施,但相比于农户常规灌溉施肥,滴灌下有机无机配施仍是提高小麦生产力,降低小麦生产碳氮足迹的有效措施,未来可结合不同地区有机肥资源进行综合考虑,选择可进一步降低碳足迹的有机肥类型及施用方式,以最大化资源利用,实现农业可持续发展。 展开更多
关键词 小麦 滴灌 有机肥 产量 碳氮足迹
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水稻钵体苗凸轮渐进顶出式取苗装置设计与试验 被引量：1
7
作者 陈雄飞 黄活龙 +5 位作者 廖仲维 余佳佳 刘俊安 肖丽萍 伍金峰 刘木华 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期65-74,共10页
针对现有水稻钵体苗抛秧机取苗装置高速作业稳定性差、不同秧龄适应性差、取苗损伤率偏高等问题,该研究基于割圆曲线凸轮-平行四杆强制顶出取苗的技术思路,设计了一种水稻钵体苗凸轮渐进顶出式取苗装置,构建了取苗顶杆回程段、升程段、... 针对现有水稻钵体苗抛秧机取苗装置高速作业稳定性差、不同秧龄适应性差、取苗损伤率偏高等问题,该研究基于割圆曲线凸轮-平行四杆强制顶出取苗的技术思路,设计了一种水稻钵体苗凸轮渐进顶出式取苗装置,构建了取苗顶杆回程段、升程段、回转段轨迹方程,确定了取苗凸轮轮廓曲线;建立了取苗顶杆机构运动学模型,明确了取苗顶杆与钵体苗盘下拉的运动关系。分析了钵体苗初始顶苗阶段顶出过程,确定了取苗顶杆最大极限回转速度。以野香优航1573、黄华占、甬优12为供试品种,以秧龄(两叶一心、三叶、三叶一心)、钵体含水率(40%、50%、60%)和取苗频率(4、6、8次/s)为试验因素,以取苗成功率和取苗损伤率为评价指标,开展正交试验。试验结果表明:3个供试品种取苗成功率为95.68%~100%,取苗损伤率为0.45%~3.80%,且秧龄对取苗成功率、取苗损伤率影响最大,钵体含水率、取苗频率影响相对较小,取苗损伤率与取苗成功率呈负相关趋势;优选水平为秧龄三叶一心、钵体含水率50%、取苗频率4次/s,该条件下供试品种甬优12取苗成功率均值为99.78%,取苗损伤率均值为0.22%。研究结果可为水稻钵体苗高效低损有序抛秧机的研制提供关键技术与核心部件。 展开更多
关键词 水稻 凸轮 钵体苗 顶杆 顶出式 取苗装置
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基于CFD-DEM的斜面平台对下降管内混合颗粒流动的影响 被引量：1
8
作者 孙雪峰 张德俐 +5 位作者 刘浩 高豪磊 马瑞 王芳 金德禄 易维明 《农业工程学报》 北大核心 2025年第5期240-249,共10页
为改善生物质热解过程中混合颗粒在下降管热解反应器内部流动时生物质颗粒扰动较小、混合不充分的问题,该研究探讨了管内斜面平台对陶瓷球和生物质颗粒流动的影响。以斜面平台的位置、倾斜角度和高度为试验因素,以生物质颗粒管内离散度... 为改善生物质热解过程中混合颗粒在下降管热解反应器内部流动时生物质颗粒扰动较小、混合不充分的问题,该研究探讨了管内斜面平台对陶瓷球和生物质颗粒流动的影响。以斜面平台的位置、倾斜角度和高度为试验因素,以生物质颗粒管内离散度为评判标准,通过计算流体力学与离散元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)耦合仿真对混合颗粒流动过程进行模拟,并利用粒子图像测速技术进行了验证。结果表明,斜面平台高度对生物质颗粒离散度影响最大,其次为位置和角度,最佳工作参数为斜面平台底部距下降管拐角处245 mm,高度为27 mm,角度为149°,相较于无斜面平台工况,生物质颗粒离散度提高了50.24%,进而提升了混合颗粒的混合程度。斜面平台的引入使得下降管内生物质颗粒和陶瓷球的轴向平均速度分别降低了14.38%和11.43%,平均停留时间分别升高了20.00%和5.75%,改变了无斜面平台时混合颗粒的向心流动特性,表现为抛物线形流动特性,打破了上疏下密的分布状态,使混合颗粒偏析降低,混合更为均匀。该研究结果能够为下降管式生物质热解反应器的设计与优化提供一定支持,有利于生物质快速热解技术的发展。 展开更多
关键词 生物质 下降管 计算机仿真 CFD-DEM 气固两相流
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南方丘陵山地油菜和小麦播种机械化发展现状与趋势 被引量：2
9
作者 廖宜涛 施彬彬 +3 位作者 王传奇 廖庆喜 武安阳 欧耀徽 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期12-26,共15页
中国南方丘陵山地油菜和小麦的机械化生产是解决南方地区冬闲田难题的有效途径,也是保障国内粮油安全的重要措施,但受地形条件和种植模式影响,目前南方丘陵山地油菜、小麦机械化播种水平较低且发展缓慢,仍处于“无机可用”或“无好机可... 中国南方丘陵山地油菜和小麦的机械化生产是解决南方地区冬闲田难题的有效途径,也是保障国内粮油安全的重要措施,但受地形条件和种植模式影响,目前南方丘陵山地油菜、小麦机械化播种水平较低且发展缓慢,仍处于“无机可用”或“无好机可用”状态。该文从生产区划、应用场景、技术装备3个方面分析了南方丘陵山地油菜小麦机械化生产现状,通过梳理油菜和小麦典型生产场景与实际应用机具之间的矛盾,明确了湿黏稻茬土壤、复杂丘坡地形、油菜和小麦种植农艺要求、区域经济落后、经营主体倾向和技术市场空缺等是影响南方丘陵山地各油麦产区机械化播种发展水平不充分的主要因素;通过分析现阶段油菜小麦机械化播种装备应用、技术发展及南方丘陵山地油麦机械化播种的技术卡点和装备发展需求,提出了研发适应南方丘陵山地黏重湿烂土壤条件、丘坡地形和小地块播种的智能化油麦兼用联合直播机是提高油麦机播水平的装备基础,并明确黏重与湿烂土壤种床整备、丘陵山地起伏地表播深控制、油麦兼用精量排种、智能化播种控制等关键技术是研究重点。研究可为南方丘陵山地油菜、小麦机械化播种水平提升提供参考。 展开更多
关键词 南方丘陵山地 油菜 小麦 机械化播种 发展现状 趋势
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基于改进DeepLabv3+的马铃薯幼苗与杂草识别方法 被引量：2
10
作者 祝诗平 林曦 +2 位作者 冯川 周杰 李博鑫 《农业工程学报》 北大核心 2025年第10期147-156,共10页
针对自然环境下农作物与杂草相互交织,杂草种类繁多,难以准确识别等问题,该研究以马铃薯幼苗及其伴生杂草为研究对象,提出了一种改进DeepLabv3+模型的杂草识别方法。首先以DeepLabv3+语义分割模型为基准,将其主干网络替换为MobileNetV2... 针对自然环境下农作物与杂草相互交织,杂草种类繁多,难以准确识别等问题,该研究以马铃薯幼苗及其伴生杂草为研究对象,提出了一种改进DeepLabv3+模型的杂草识别方法。首先以DeepLabv3+语义分割模型为基准,将其主干网络替换为MobileNetV2,构成轻量化DeepLabv3+模型,随后为了提升模型的非线性能力,提出了一种基于注意力机制的激活函数(attention activate function,AAF),并将其融入到AAF-Conv卷积里,取代轻量化DeepLabv3+语义分割模型中主干网络MobileNetV2的第一个3×3Conv,建立AAF-DeepLabv3+模型。使用AAF-DeepLabv3+模型获取马铃薯幼苗的形态边界,采用图像学的方法识别图像中杂草区域。在轻量化DeepLabv3+模型基础上,AAF激活函数与常见激活函数进行对比试验,平均交并比(mean intersection over Union,mIoU)分别比ReLU6、SiLU、CeLU提升了1.58、1.31、1.99个百分点,平均像素识别准确率(mean pixel accuracy,mPA)分别提升了1.47、0.6、1.26个百分点,表现出良好的性能。AAF-DeepLabv3+模型在消融试验和与其他常见语义分割模型对比中,表现出了显著的性能优势,mIoU和m PA分别为90.82%和95.56%,比原始DeepLabv3+模型提升了1.07和1.15个百分点,帧率为69.21帧/s,比原始模型提高了30.77帧/s,模型大小为22.56 MB,比原始模型降低了185.96 MB。结果表明在同一试验环境下,该模型整体性能优于UNet、PSPNet、HrNet、DeepLabv3、FCN等主流的语义分割网络模型。该杂草识别方法不仅降低了前期图片标注工作量,还有效地解决了杂草与农作物目标交叠且杂草种类繁多带来的识别难题,为移动端设备进行农田杂草识别及研制智能化除草装置提供了技术参考。 展开更多
关键词 马铃薯幼苗 杂草识别 语义分割 激活函数 AAF-DeepLabv3+
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农用电机故障知识图谱的构建与应用 被引量：1
11
作者 黄友锐 荣雪 +2 位作者 徐善永 韩涛 宋奇 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期216-226,共11页
随着农业机械化和智能化的发展,农用电机作为主要动力来源,显著提升了农业生产效率,并推动农业向绿色化、智能化和高效化方向发展。为解决农用电机的故障可能导致的作物收获延误、经济损失和安全隐患。尽管传统机器学习和深度学习方法... 随着农业机械化和智能化的发展,农用电机作为主要动力来源,显著提升了农业生产效率,并推动农业向绿色化、智能化和高效化方向发展。为解决农用电机的故障可能导致的作物收获延误、经济损失和安全隐患。尽管传统机器学习和深度学习方法在电机故障诊断中展现出潜力,但其解释性不足和高成本限制了其广泛应用,亟需开发一种能够有效挖掘关键信息以指导故障维修的方法。该研究提出了一种基于多源数据异构融合的农用电机故障诊断知识图谱系统,旨在提升故障诊断效率和降低维修成本。通过实体识别与关系抽取,将非结构化数据转化为结构化数据,使用BERTBiLSTM-CRF模型进行实体识别,模型在实体识别任务中的准确率、召回率、F1值分别达到0.952 3、0.915 7、0.933 6,结合模式匹配与正则表达式进行关系抽取,并嵌入GPT模型构建智能问答系统,采用Neo4j图数据库存储电机故障知识,最终形成包含702个故障实体的图谱。研究表明,农用电机故障诊断知识图谱系统能够提升故障诊断效率,降低维修成本,增强农业生产的智能化水平,为农用电机故障诊断提供了一种高效、智能的解决方案,具有重要的应用前景和研究价值。 展开更多
关键词 知识图谱 农用电机 故障诊断 知识抽取 智能问答
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基于微CT建模的小麦籽粒力学特性有限元分析 被引量：1
12
作者 任广跃 张帅 +5 位作者 李琳琳 刘文超 曹伟伟 卫新雨 吴向天 段续 《农业工程学报》 北大核心 2025年第10期80-89,共10页
为探究不同粒型小麦在挤压破碎过程中的力学行为,探索粒型对小麦力学特性、应力、应变及总变形规律的影响,该研究以含水率为16%的小麦籽粒为研究对象,采用微CT(X-ray micro-computed tomography)扫描建模与有限元分析相结合的方法,精确... 为探究不同粒型小麦在挤压破碎过程中的力学行为,探索粒型对小麦力学特性、应力、应变及总变形规律的影响,该研究以含水率为16%的小麦籽粒为研究对象,采用微CT(X-ray micro-computed tomography)扫描建模与有限元分析相结合的方法,精确构建小麦籽粒的三维模型,系统分析了不同粒型小麦在挤压破碎过程中的力学特性、应力、应变及总变形分布规律。结果表明,小麦粒型与力学响应行为密切相关,较大小麦籽粒具有更高的抗压强度和弹性模量,且应力集中主要发生在籽粒腹沟区域。整体挤压分析表明,不同粒型的小麦裂纹生成规律相似;在腹式和侧式压缩下,裂纹均沿腹沟处产生,并延腹沟向内部延伸,这一结果通过微CT扫描模型的精确建模与有限元模拟得到了验证,同时将小麦颗粒受挤压时的应力应变及总变形分布情况可视化,以表征小麦颗粒在挤压过程中的力学行为。通过微CT扫描小麦压缩后的裂纹与有限元模拟后腹沟处应力集中的现象进行对比,从试验与仿真双重角度验证了腹沟区域其特有的结构特征。本研究通过微CT扫描与有限元分析的结合,揭示了小麦腹沟作为力学薄弱区域的结构特性,构建了精准的挤压模型,为优化制粉工艺参数、实现小麦精准低损加工提供了理论模型与设计依据。 展开更多
关键词 小麦籽粒 力学特性 抗压强度 微CT扫描 有限元
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基于尺度交互蒸馏网络的薄壳山核桃品种识别方法 被引量：1
13
作者 赵宁 陈智坤 +3 位作者 杨朋飞 王瑞多 张计育 李永荣 《农业工程学报》 北大核心 2025年第5期209-216,共8页
薄壳山核桃是一种重要的经济坚果,由于品种繁多,对其进行快速科学的鉴定是进行种质资源保护与品种选育的重要基础。为了实现薄壳山核桃品种的快速鉴定,该研究针对品种鉴定提出了基于尺度交互蒸馏网络的薄壳山核桃品种识别方法,通过学习... 薄壳山核桃是一种重要的经济坚果,由于品种繁多,对其进行快速科学的鉴定是进行种质资源保护与品种选育的重要基础。为了实现薄壳山核桃品种的快速鉴定,该研究针对品种鉴定提出了基于尺度交互蒸馏网络的薄壳山核桃品种识别方法,通过学习薄壳山核桃的可判别性特征实现品种鉴定。研究选择波尼等12种薄壳山核桃,建立了9048张实拍图像的品种识别数据集;针对薄壳山核桃图片取样中距离变化导致的目标尺度多样性问题,设计了一种全局-局部特征协同学习方案,用于提取尺度不变特征;与此同时,该研究结合尺度知识蒸馏方案,通过训练提取的不同尺度数据进行预测保证模型训练的有效性。结果表明,通过训练该方法对上述12个品种的薄壳山核桃品种识别准确率均达到了96.98%,显著提高了薄壳山核桃的品种鉴定准确率。该研究开发的薄壳山核桃品种自动识别模型对于未来果实鉴定及产品分选提供了技术手段。 展开更多
关键词 薄壳山核桃 品种鉴定 尺度交互蒸馏 多尺度上下文注意融合 知识蒸馏
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自然环境下基于改进YOLOv7的梨花识别方法 被引量：1
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作者 张秀花 魏华杰 +3 位作者 孔德刚 刘尚坤 黄征 王洪森 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期224-232,共9页
针对自然环境下梨花易被遮挡、背景杂乱、光照条件与目标距离不断变化等特点导致梨花识别难和精度不高的问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv7模型的梨花识别算法。该算法首先加入P2小目标层,增加了特征提取与模型多尺度融合能力,使被... 针对自然环境下梨花易被遮挡、背景杂乱、光照条件与目标距离不断变化等特点导致梨花识别难和精度不高的问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv7模型的梨花识别算法。该算法首先加入P2小目标层,增加了特征提取与模型多尺度融合能力,使被遮挡的梨花目标更好地被捕获;其次,在输出检测端末尾加入CBAM(convolutional block attention module)注意力机制模块,提高模型的上下文理解能力,提升YOLOv7在各种场景下(不同光照条件、复杂背景等)的表现;最后,将CIoU(complete intersection over union)损失函数优化为NWD(normalized weighted distance)损失函数,针对不同形状的目标进行精确的边界框回归,提高模型对复杂背景梨花目标与远距离梨花目标的检测精度。试验结果表明:改进模型与原模型相比,精确率、召回率、mAP和F1-score分别提高了2.1、1.2、1.9和0.6个百分点,达到了99.4%、99.6%、96.4%和89.8%;与其他主流算法相比,各评价指标均有优势。研究结果可为梨园自然环境下梨花精准识别提供支撑。 展开更多
关键词 梨花 图像识别 YOLOv7 自然环境 小目标层 CBAM 损失函数
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基于改进YOLOv8n的轻量化马铃薯表面缺陷在线检测方法 被引量：1
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作者 许英超 刘书玮 +4 位作者 王相友 吴海涛 黄杰 王恒仁 王毅 《农业工程学报》 北大核心 2025年第5期135-144,共10页
马铃薯表面缺陷是农产品分级的重要依据。为提升马铃薯表面缺陷检测精度并实现模型在移动端的快速识别,该研究提出了一种基于改进YOLOv8n的马铃薯表面缺陷检测方法DATW-YOLOv8。算法使用Dilation-wise Residual模块替换C2f中的Bottlenec... 马铃薯表面缺陷是农产品分级的重要依据。为提升马铃薯表面缺陷检测精度并实现模型在移动端的快速识别,该研究提出了一种基于改进YOLOv8n的马铃薯表面缺陷检测方法DATW-YOLOv8。算法使用Dilation-wise Residual模块替换C2f中的Bottleneck模块,并引入Dilated Reparam Block模块对C2f进行二次改进,加强细节特征提取,提高缺陷特征的提取精度;随后,引入轻量级自适应下采样(ADOWN)卷积模块,实现图像数据的有效降维,提升模型处理效率;此外,改造检测头为任务对齐动态检测头(task align dynamic detection head,TADDH),提高缺陷边界预测精度,精准聚焦缺陷关键区;最终,使用Wise-EIoU作为边界框回归损失函数,增强模型对边界模糊样本的关注度,提升缺陷边界回归精度及模型鲁棒性。试验结果表明,改进DATW-YOLOv8模型在准确率、召回率和平均精度方面分别达到95.8%、88.1%和94.3%,参数量和权重分别为1.5 M和3.6 MB。与原YOLOv8n模型相比,参数量和权重分别减少了50.0%和42.9%,同时准确率、召回率和平均精度分别提高了2.8、1.6和1.4个百分点。该方法能满足实际生产中针对缺陷马铃薯进行精准、实时检测的要求,为马铃薯表面缺陷在线检测及模型在移动端的部署提供了技术参考。 展开更多
关键词 图像识别 深度学习 无损检测 马铃薯 表面缺陷 轻量化 YOLOv8
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中国无人驾驶农机技术与机库自动泊机方法研究进展 被引量：1
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作者 马钦 唐庚宇 +3 位作者 付尊元 邓鸿刚 范佳宁 吴才聪 《农业工程学报》 北大核心 2025年第10期15-27,共13页
面对国内人口老龄化加剧、农业劳动力短缺、农村人口大规模转移及由此导致的农业人力成本上升等多重现实挑战,无人驾驶农机的研发成为核心应对策略,对于构建完整意义上的无人农场体系至关重要。该文围绕无人驾驶农机技术需求,全面综述... 面对国内人口老龄化加剧、农业劳动力短缺、农村人口大规模转移及由此导致的农业人力成本上升等多重现实挑战,无人驾驶农机的研发成为核心应对策略,对于构建完整意义上的无人农场体系至关重要。该文围绕无人驾驶农机技术需求,全面综述了国内在环境感知、农业高精度地图构建、农机自主定位导航、农业全场景作业路径规划与农机跟踪控制等关键技术的研究进展。机库与田间的全自动转移作业是无人农场的关键特征之一,目标是实现农田、机耕道和机库的全场景无人化操作。目前无人驾驶农机在农田和机耕道场景下的研究已取得一定突破,但农机进入机库后的感知与自动泊机技术相对匮乏。本文重点针对无人驾驶农机在结束田间作业返回机库后的自动泊机任务,梳理了无人驾驶农机在机库内所需的感知技术和实现自动泊机任务的多种室内定位导航技术路线,最后总结了无人驾驶农机技术面临的挑战,并对未来发展方向进行展望,指出多元技术高度集成与全天候复杂环境自适应作业的无人驾驶农机是发展的重要方向,可为提高国内无人驾驶农机的广泛应用、提高作业质量和作业效率提供参考。 展开更多
关键词 无人驾驶农业机械 环境感知 高精度地图 定位导航 全场景 自动泊机
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1961—2023年中国降雨侵蚀力变化特征及未来趋势预估 被引量：1
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作者 高歌 陈涛 徐沅鑫 《农业工程学报》 北大核心 2025年第4期50-58,共9页
为水土流失预防和科学治理提供参考,基于1961—2023年中国均一化逐日降水资料对降雨侵蚀力进行估算,并结合侵蚀性降雨特征开展降雨侵蚀力变化趋势和成因分析,并探讨降雨侵蚀力的极端变化,在此基础上,摸清中国及十大流域降雨侵蚀力变化... 为水土流失预防和科学治理提供参考,基于1961—2023年中国均一化逐日降水资料对降雨侵蚀力进行估算,并结合侵蚀性降雨特征开展降雨侵蚀力变化趋势和成因分析,并探讨降雨侵蚀力的极端变化,在此基础上,摸清中国及十大流域降雨侵蚀力变化危险状况,并基于Hurst方法预估未来变化趋势。结果表明:1)1961—2023年,中国及东南诸河、西北诸河流域年降雨侵蚀力呈现显著增加趋势,西南诸河流域则呈现显著减少趋势,其余大多数流域增加趋势不明显;2)中国及十大流域大多年侵蚀性降雨量、雨日、平均降雨强度增加,其中平均降雨强度和/或降雨量的变化为大多数流域年降雨侵蚀力变化的主要成因;3)中国大部地区年最大日降雨侵蚀力增加,10年一遇次降雨侵蚀力1961—2023年相比1961—1990年呈增加的站点比例多达64.3%;4)近60年来,中国大部地区降雨侵蚀力变化具有危险性,站点比例达80%,其中降雨侵蚀力总量及极端都呈增加变化的类型在各流域均最为突出、范围最大;5)除西南诸河流域外,预估大多数流域年降雨侵蚀力未来变化趋势将均以持续增加为主。目前和未来气候条件对中国水土流失治理不容乐观,需根据降雨侵蚀力变化特点,因地制宜制定长期规划和采取有效措施。 展开更多
关键词 降雨 侵蚀 变化 极端 趋势预估
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竖缝式鱼道内短须裂腹鱼上溯行为模拟 被引量：1
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作者 石小涛 邓星勇 +4 位作者 陈小龙 蒋永强 王宇 胡晓 谭均军 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期175-184,F0003,共11页
鱼类行为与水力因子之间的关系是鱼道结构优化的关键。为了探索鱼类行为与水力因子之间的关系,该研究基于欧拉-拉格朗日智能体方法(eulerian-lagrangian-agent method,ELAM),提出兼顾多种水力因子和鱼类变速游动的鱼类上溯行为预测模型... 鱼类行为与水力因子之间的关系是鱼道结构优化的关键。为了探索鱼类行为与水力因子之间的关系,该研究基于欧拉-拉格朗日智能体方法(eulerian-lagrangian-agent method,ELAM),提出兼顾多种水力因子和鱼类变速游动的鱼类上溯行为预测模型。首先,采用主成分分析方法计算流速、湍动能、涡量和应变率对短须裂腹鱼上溯行为的影响;然后,基于鱼类运动特点构建包含上溯、避障、惯性和随机行为的行为模型;并通过水流速度与鱼类游泳速度的响应关系构建鱼类可变游泳速度模型;最后,利用所提模型在竖缝式鱼道内模拟鱼类上溯轨迹,并对涡量、应变率、湍动能和流速对鱼类上溯行为的影响进行分析。结果表明:模拟特征轨迹与实测特征轨迹误差较小,R^(2)为0.935,模型预测精度较高;涡量在鱼类上溯过程中有关键作用,是确保鱼类上溯方向的关键水力因子。所提上溯鱼类行为预测模型可为鱼道设计和优化提供参考。 展开更多
关键词 过鱼设施 水力因子 上溯行为 短须裂腹鱼 欧拉-拉格朗日智能体方法
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荸荠冲击损伤有限元仿真分析及试验 被引量：1
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作者 张国忠 李子涵 +4 位作者 刘婉茹 张清洪 陈立明 裴蕾 刘浩蓬 《农业工程学报》 北大核心 2025年第4期40-49,共10页
荸荠机械采收及采后加工过程中常面临采收机械与荸荠间冲击而产生碰撞损伤等问题,为此采用Ansys软件开展荸荠冲击损伤的有限元仿真分析,以期获取提高荸荠机械采收与采后处理质量的途径与方法。根据试验测量荸荠本征参数,以线性弹塑性和... 荸荠机械采收及采后加工过程中常面临采收机械与荸荠间冲击而产生碰撞损伤等问题,为此采用Ansys软件开展荸荠冲击损伤的有限元仿真分析,以期获取提高荸荠机械采收与采后处理质量的途径与方法。根据试验测量荸荠本征参数,以线性弹塑性和主应变失效耦合模型建立荸荠材料模型,通过跌落试验标定并验证了模型参数,开展三因素三水平全因子杆条碰撞仿真试验探究跌落高度、碰撞接触面直径、碰撞材料对荸荠损伤的影响,并以考虑淤伤软化和破裂的损伤易感性评价标准建立了损伤易感性经验公式。测量得到荸荠果肉弹性模量、屈服强度、切线模量分别为7.916、0.586、4.554 MPa,主应变失效值为0.098,以失效网格体积和超过0.60 MPa应力区间体积对其冲击损伤分布进行模拟,淤伤体积、破裂体积及耗散能量与试验相对误差分别为7.18%、8.98%、6.62%,表明模型可用于描述荸荠在冲击载荷下的力学特性、破裂现象和能量耗散;杆条冲击试验结果表明,荸荠跌落高度与损伤易感性呈现线性增加关系,碰撞接触材料弹性模量对其损伤有显著影响,接触直径对损伤影响与接触材料有关,与结构钢碰撞时,损伤随直径增加出现先增大后减小现象,与PVC和橡胶碰撞时,损伤随接触直径增大而减小。研究结果可为荸荠机械化收获质量和采后处理技术与装备研究提供参考。 展开更多
关键词 荸荠 机械损伤 损伤模型 有限元 杆条
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导鱼墩对鱼道进口水力特性及诱鱼效果的影响 被引量：1
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作者 邓斌 谢颜武 +3 位作者 甘茂辉 瞿超雄 蒋昌波 张家强 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期80-88,共9页
位于电站尾水口附近的鱼道进口,往往受运行工况、进口布置等多方面的影响,使得鱼类难以找到进口并进入鱼道内部。针对以上问题,该研究以某水电工程位于电站尾水口附近的鱼道进口为例,提出在进口附近布置多个导鱼墩,并建立了三维水动力... 位于电站尾水口附近的鱼道进口,往往受运行工况、进口布置等多方面的影响,使得鱼类难以找到进口并进入鱼道内部。针对以上问题,该研究以某水电工程位于电站尾水口附近的鱼道进口为例,提出在进口附近布置多个导鱼墩,并建立了三维水动力数值模型及正态比尺为1∶25的物理模型;在此基础上,设置2种电站机组运行工况、3种导鱼墩间距、2种导鱼墩摆放角度共12种工况开展试验,并设置2种电站机组运行工况下的无导鱼墩情况作为对照,探索导鱼墩对鱼道进口水力特性及诱鱼效果的影响,以期提高鱼类找到进口并进入鱼道内部的可能。试验结果表明,电站尾水口附近的鱼道进口未设置导鱼墩时,2种电站机组运行工况下皆会出现较大的漩涡,这对鱼类的上溯将产生影响;设置导鱼墩后可改善进口附近的水流流态,减弱电站尾水对进口诱鱼水流的影响,使得诱鱼水流易被鱼类识别。导鱼墩背水面形成的小于0.2 m/s的流速区域,为鱼类上溯提供了休息区,以便积蓄力量继续上溯。相比于未设导鱼墩时,设置导鱼墩后平均上溯成功率有所提高,一台电站机组运行工况下提高了11.2~32.5个百分点,两台电站机组运行工况下提高了8.1~35.6个百分点。导鱼墩摆放方式相同,在两台电站机组运行情况下,诱鱼效果较佳。电站机组运行工况相同、角度一定、相对间距为5时诱鱼效果最佳;相对间距一定、角度为60°时,诱鱼效果较佳。该研究结果可为优化电站尾水口附近鱼道进口设计提供重要参考。 展开更多
关键词 渔业 鱼道进口 导鱼墩 水力特性 诱鱼效果
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