陆地巡检机器人关键技术及其在水产养殖中的应用前景 被引量：3

1

作者 李道亮 王恩培 +2 位作者 王柄雄 王帅星 索雪松 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期1-13,共13页

将陆地巡检技术引入水产养殖工厂可有效解决传统养殖模式低效率、错漏检的关键问题。该文综述了陆地巡检机器人的关键技术及在水产养殖中的应用前景,介绍陆地巡检机器人的定义及其应用发展趋势,重点探讨陆地巡检机器人的关键技术:包括... 将陆地巡检技术引入水产养殖工厂可有效解决传统养殖模式低效率、错漏检的关键问题。该文综述了陆地巡检机器人的关键技术及在水产养殖中的应用前景,介绍陆地巡检机器人的定义及其应用发展趋势,重点探讨陆地巡检机器人的关键技术:包括传感器技术、机械驱动技术以及控制技术,详细讨论这些技术的分类、应用、挑战与趋势,进而分析水产养殖陆地巡检机器人的特定应用及技术适配,最后根据使用环境进行水产养殖陆地巡检机器人的技术预测,并根据未来发展挑战提出合理建议。未来水产养殖行业将向无人化巡检养殖发展,通过多传感器实现信息交融,通过交互平台实现远程观测控制,以应对未来复杂水产养殖环境下的数据融合处理,高效率高准确率巡检的挑战。 展开更多

关键词 传感器 机器人 智慧渔业 陆地巡检 水产养殖

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基于多模态融合技术的高精度半开放式种猪性能测定站设计与试验

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作者 黎煊 梁浩 +3 位作者 刘小磊 李茂 徐迪红 曾荣 《农业机械学报》 北大核心 2025年第8期507-516,共10页

为提升种猪性能测定的自动化水平并减少外界干扰对测定精度的影响,设计了一种基于多模态融合技术的高精度半开放式种猪性能测定站。采用模块化设计原理,完成了测定站结构设计,将结构分成采食端和体质量称量端两个模块;基于STM32主控芯片... 为提升种猪性能测定的自动化水平并减少外界干扰对测定精度的影响,设计了一种基于多模态融合技术的高精度半开放式种猪性能测定站。采用模块化设计原理,完成了测定站结构设计,将结构分成采食端和体质量称量端两个模块;基于STM32主控芯片与FreeRTOS操作系统完成了控制系统软硬件的搭建,与图像采集设备协同工作;提出了一种基于多模态融合的称量异常检测算法,利用背景减除与颜色过滤技术检测区域内异常,同时结合称量信号方差与极差进行动态分析优化时间窗口以对称量噪声数据进行滤除;开展了实际猪群养殖试验,结果显示,称量数据经去噪后,1号猪舍78.39%的异常数据和2号猪舍76.68%的异常数据恢复为正常数据,在30~60 kg、30~100 kg阶段,试验猪群日均自由采食次数分别为5.30(1号猪舍)、5.29(2号猪舍)和5.92(1号猪舍)、5.90(2号猪舍),日均采食时间分别为58.43 min(1号猪舍)、63.23 min(2号猪舍)和52.01 min(1号猪舍)、54.95 min(2号猪舍),料肉比分别为2.58(1号猪舍)、2.57(2号猪舍)和2.82(1号猪舍)、2.75(2号猪舍),80~140日龄的生长曲线拟合结果符合Logistic模型,符合猪群生长规律。研究结果表明,该测定站能够可靠进行种猪性能测定,为精准育种与现代化养殖提供了有效支持,对提升种猪选育效率和优化种猪遗传改良具有重要的应用价值和推广意义。 展开更多

关键词 种猪 性能测定 半开放式 多模态融合 图像与电信号

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新疆肉羊产业发展现状及未来养殖模式展望 被引量：3

3

作者 赵文娟 张星星 +5 位作者 杨庆勇 钟发钢 韩猛立 黄新 张倩 吴桐忠 《现代畜牧科技》 2024年第3期112-115,共4页

新疆是羊肉的重要生产地和消费地,肉羊产业对新疆农牧业增效及农牧民增收致富具有重要意义。当前新疆地区羊肉供给严重不足,满足不了当地消费需求,养殖模式与方法相对分散与落后,与现代化、集约化养殖模式存在很大差距。该文分析了新疆... 新疆是羊肉的重要生产地和消费地,肉羊产业对新疆农牧业增效及农牧民增收致富具有重要意义。当前新疆地区羊肉供给严重不足,满足不了当地消费需求,养殖模式与方法相对分散与落后,与现代化、集约化养殖模式存在很大差距。该文分析了新疆肉羊产业的发展现状及面临的挑战和问题,探讨发展肉羊智慧化养殖的趋势及意义,对新疆肉羊产业发展智慧养殖的前景进行了展望,并提出发展标准化规模养殖、加强科技队伍建设、完善科技支撑体系、加快饲草料产业发展、推广智慧化养殖技术、打造规模化羊场智慧管理云平台等建议,为新疆肉羊产业健康、可持续发展提供参考。 展开更多

关键词 新疆 肉羊产业 发展现状 养殖模式

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柔性可穿戴传感技术在智慧渔业中的应用进展 被引量：6

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作者 李道亮 王帅星 王聪 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期1-13,共13页

随着智慧渔业的发展,现代渔业中运用的先进传感设备越来越多。近年来,柔性传感技术凭借出色的可拉伸性和生物相容性,既良好地实现了刚性和植入型传感器的传感功能,又弥补了传统传感器体积重量大、生物不相容的缺陷,拓宽了传感器在渔业... 随着智慧渔业的发展,现代渔业中运用的先进传感设备越来越多。近年来,柔性传感技术凭借出色的可拉伸性和生物相容性,既良好地实现了刚性和植入型传感器的传感功能,又弥补了传统传感器体积重量大、生物不相容的缺陷,拓宽了传感器在渔业应用的范围,显示出巨大的应用潜力。该文系统地阐述了柔性传感装置使用的柔性材料、制造工艺、供能和通信系统,总结并分析了柔性可穿戴传感技术在鱼类运动监测、水环境监测、水产品质量检测3个方面的应用及其优缺点。最后,讨论了可穿戴设备在渔业应用中的机遇和挑战,认为其在低成本制备、多功能集成、新材料开发、应用场景的挖掘等方面具有较大的发展潜力,有广阔的应用前景,同时指出提高复杂条件下可穿戴设备传感的稳定性和可靠性、设计多参数一体化检测的微型传感系统、开发可靠的可穿戴设备自供电模块和拓展应用场景是柔性可穿戴技术在智慧渔业领域的重要发展方向。 展开更多

关键词 传感器 渔业 养殖 智慧渔业 水产品检测 可穿戴设备

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畜舍内循环除湿系统多目标优化调控算法研究

5

作者 张继成 闫艺璇 +2 位作者 郑萍 谢秋菊 黎煊 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期483-492,共10页

针对寒区冬季密闭式畜舍内现有的温湿环境调控热量损失大、补温能耗高,以及仅依赖温度或湿度等单一指标调控而导致环境调控效果不佳等问题,基于课题组前期研发的寒区畜舍内循环除湿系统,提出一种改进的多目标优化算法(Improved non-domi... 针对寒区冬季密闭式畜舍内现有的温湿环境调控热量损失大、补温能耗高,以及仅依赖温度或湿度等单一指标调控而导致环境调控效果不佳等问题,基于课题组前期研发的寒区畜舍内循环除湿系统,提出一种改进的多目标优化算法(Improved non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,INSGA-Ⅱ)优化该系统保温、除湿和能耗的运行效果。INSGA-Ⅱ采用自适应差分变异算子和改进精英保留策略的方法,增加最优解的种群多样性,避免算法陷入局部收敛。通过Zitzler-Deb-Thiele(ZDT)系列测试函数验证,改进INSGA-Ⅱ算法的反向世代距离(Inverted generational distance,IGD)和世代距离(Generational distance,GD)指标都优于传统NSGA-Ⅱ算法,与真实解更为接近。内循环除湿系统优化调控性能数据表明,空间广泛性评价指标(Spacing,SP)从NSGA-Ⅱ的0.1118降低到INSGA-Ⅱ的0.0202,最优解分布域显著增加,可为系统运行的优化调控提供更为广泛的参考依据,同时求解速度提高106.42%。在除湿系统仿真调控效果方面,INSGA-Ⅱ算法调控平均降温比NSGA-Ⅱ算法减少1.43℃,降幅为23.06%,减少了由除湿带来的舍内降温,能够获得更好的保温节能效果。因此,改进INSGA-Ⅱ优化算法有助于提升畜舍内循环除湿系统工作性能,为畜舍温湿环境精准调控提供可行的技术支撑。 展开更多

关键词 畜舍环境调控 内循环除湿系统 节能 改进NSGA-Ⅱ 多目标优化

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基于DFT计算的氮氧改性生物炭氨氮吸附增强机制

6

作者 袁巧霞 李恩光 +3 位作者 刘宸 杨争鸣 徐洋 曹红亮 《农业机械学报》 北大核心 2025年第6期673-683,共11页

氮氧掺杂改性对于提升生物炭氨氮吸附回收性能效果显著,但氮氧掺杂位点对氨氮的增强吸附行为与机制还有待进一步明晰。从分子原子尺度出发,借助密度泛函理论(DFT)计算,通过构建不同氮氧掺杂结构的生物炭氨氮吸附体系,研究不同氮氧赋存... 氮氧掺杂改性对于提升生物炭氨氮吸附回收性能效果显著,但氮氧掺杂位点对氨氮的增强吸附行为与机制还有待进一步明晰。从分子原子尺度出发,借助密度泛函理论(DFT)计算,通过构建不同氮氧掺杂结构的生物炭氨氮吸附体系,研究不同氮氧赋存形态对氨氮的吸附行为与机制机理。计算结果表明,未掺杂的碳骨架结构与NH+4间的吸附能为4.65 kJ/mol,经过氮氧掺杂之后,吸附能提升至原值的2.59~14.81倍,吸附效果提升明显。同时,从掺杂位置影响来看,同一基团在不同掺杂位置的吸附差异不大,吸附能在1.09~8.49 kJ/mol之间变化。此外,进一步解析不同赋存形态氮氧基团的NH+4吸附机制发现,氮氧单掺杂中,氧化氮和羰基的吸附效果最强,是氢键和范德华力协同作用的结果。氮氧基团共掺杂吸附效果提升至原值的4.7~9.8倍,吸附能力介于氮氧单掺杂之间。其中羰基和氧化氮基团共掺杂由于发生竞争吸附,使得共掺杂结构对NH+4的吸附效果减弱。最后,不同氮氧改性生物炭的氨氮吸附效能实验,有效验证了上述理论计算与分析结果的合理性。 展开更多

关键词 生物炭 氮氧掺杂 氨氮 密度泛函理论 吸附机制

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基于Fishmeal-Mask2Former分割模型的掺假鱼粉显微图像识别方法

7

作者 牛智有 李武瑛妮 +2 位作者 孔宪锐 耿婕 王伟霞 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期679-690,共12页

针对传统显微镜检法在鱼粉掺假识别中面临的肉眼辨别难度大、识别效率低的问题,提出一种改进Maskedattention Mask Transformer(Mask2Former)的鱼粉显微图像掺假识别模型,以实现高分辨条件下、复杂鱼粉背景中对异状多目标掺假特征的自... 针对传统显微镜检法在鱼粉掺假识别中面临的肉眼辨别难度大、识别效率低的问题,提出一种改进Maskedattention Mask Transformer(Mask2Former)的鱼粉显微图像掺假识别模型,以实现高分辨条件下、复杂鱼粉背景中对异状多目标掺假特征的自动化识别与分割。以鱼粉中掺杂动物源性肉粉为研究对象,构建了:Fishmeal掺假鱼粉显微图像数据集,通过形态学分析将掺假特征细分为异常肌肉、骨骼、皮肤、血液和毛发5类组织;开发基于颜色阈值相似性的交互式标注软件,实现逐像素的提示性精确标注;改进Mask2Former分割模型架构,融合ResNet50骨干网络、多头注意力机制和多尺度特征处理机制,增强了鱼粉多样化特征的融合效果;引入重复加权双向特征金字塔网络(Bidirectional feature pyramid network,BiFPN)改进像素解码器,提升了小目标分割能力;引入可学习的尺度级嵌入和掩码注意力(Masked Attention)模块,通过限制交叉注意力关注范围提高了模型细节表现力;在Multi-head Attention层后加入dropout操作防止过拟合。实验结果表明,改进后的Fishmeal-Mask2Former在样本真伪判别阶段整体分类准确率达到98.56%,在精细分割阶段对异常掺假特征定性识别平均精确率达到80.52%、召回率为76.01%、F1分数为78.86%,分割模型平均准确度提升至82.08%,较传统方法具有显著优势。此外,设计分割结果可视化界面,为鱼粉品质检测中的掺假检测环节提供了一种直观、准确与高效的显微视觉自动化识别方法。 展开更多

关键词 鱼粉 掺假 语义分割 显微图像 Mask2 Former 计算机辅助诊断

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基于HS-SPME-GC-MS的肉粉VOCs分析与表征新鲜度的关键VOCs筛选

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作者 牛智有 王伟霞 +2 位作者 耿婕 雍淦文 江善晨 《农业工程学报》 北大核心 2025年第14期340-350,共11页

为了分析不同新鲜度肉粉中关键挥发性物质(volatile substances,VOCs),探究肉粉新鲜度指标与VOCs的相关性,选择与新鲜度可能产生响应的电子鼻气体传感器。该研究以饲料原料猪肉粉和鸡肉粉为研究对象,利用标准方法测定肉粉样品的新鲜度指... 为了分析不同新鲜度肉粉中关键挥发性物质(volatile substances,VOCs),探究肉粉新鲜度指标与VOCs的相关性,选择与新鲜度可能产生响应的电子鼻气体传感器。该研究以饲料原料猪肉粉和鸡肉粉为研究对象,利用标准方法测定肉粉样品的新鲜度指标,采用顶空固相微萃取方法(headspace gas chromatography ion mobility spectrometry,HSSPME-GS-MS)对不同新鲜度肉粉样本中VOCs进行检测。通过单因素结合响应面试验对肉粉萃取条件进行优化,确定最佳萃取条件为:萃取纤维头类型为50/30μm DVB/CAR/PDMS;萃取温度为80℃;萃取时间为40 min;平衡时间为30 min和解析时间为5 min。基于最优萃取条件组合,对不同新鲜度肉粉样品的VOCs进行检测分析,猪肉粉和鸡肉粉中分别检测到128和114种挥发性物质。结合新鲜度指标挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVB-N)、酸价(acid value,AV)、pH值、霉菌总数(total viable count,TVC)测定结果对肉粉的新鲜度进行分类,采用正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)和Pearson相关性分析筛选出与猪肉粉和鸡肉粉新鲜度显著相关的特征VOCs,即变量重要性投影值(variable importance in projection,VIP)大于1,皮尔逊相关系数(correlation coefficient,r)绝对值大于0.5,且相关性显著P值<0.05。最终筛选出与猪肉粉和鸡肉粉显著相关的特征VOCs分别为25种和17种,其中十七烷、1-辛烯-3-醇、2-丁基-2-辛烯醛和顺式-9-十六烯醛为共有特征VOCs。基于筛选出的特征VOCs,选择了可能与新鲜度指标产生响应的10种气体传感器。研究结果对肉粉VOCs的检测及表征影响肉粉新鲜度的特征VOCs提供科学依据,为肉粉新鲜度检测电子鼻气体传感器的选型提供参考。 展开更多

关键词 肉粉 挥发性物质 萃取条件优化 OPLS-DA 新鲜度 Pearson相关性分析

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基于氮掺杂石墨烯量子点的荧光法检测水中的氨氮含量 被引量：2

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作者 张佳然 于杰 +2 位作者 赵天驰 岳云涛 王聪 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期242-250,共9页

氨氮含量是影响水质的重要指标之一。为解决目前氨氮检测操作复杂、成本较高以及耗时等缺点,该研究构建了一种氮掺杂石墨烯量子点荧光探针,用于水体中氨氮含量的检测,并对氮掺杂石墨烯量子点的微观结构、光学特性等进行表征分析。结果表... 氨氮含量是影响水质的重要指标之一。为解决目前氨氮检测操作复杂、成本较高以及耗时等缺点,该研究构建了一种氮掺杂石墨烯量子点荧光探针,用于水体中氨氮含量的检测,并对氮掺杂石墨烯量子点的微观结构、光学特性等进行表征分析。结果表明,氮元素以吡咯氮的形式掺杂到石墨烯量子点中。氮掺杂石墨烯量子点在光激发下与氨之间发生光致电子转移,从而引起荧光动态淬灭。氮掺杂石墨烯量子点荧光探针在最佳试验条件下(pH值为7,氮掺杂石墨烯量子点浓度为0.8 mg/mL)与氨氮(0~9.0 mmol/L)表现出良好的线性响应(R^(2)=0.99),检测限为43.8μmol/L,响应时间为2 min。最后,将氮掺杂石墨烯量子点荧光探针应用于饮用水、自来水和水产养殖水中氨氮的测定,加标检测的回收率区间为75.03%~128.16%,相对标准偏差(样本数为3)低于13.53%。由此可知,该研究所构建的氮掺杂石墨烯量子点荧光探针在水中氨氮检测方面具有潜在的应用价值。 展开更多

关键词 量子点 荧光法 氨氮 水环境

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基于双目-红外多源数据的猪只体尺自动测量方法 被引量：1

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作者 周明彦 黎煊 +2 位作者 祝志慧 陈萌放 徐迪红 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第2期9-16,共8页

针对猪只体尺测量过程中普通彩色图像易受到环境光线影响、深度图像易产生空洞等问题,提出一种基于双目-红外图像的非接触式猪只体尺测方法。该方法使用红外图像提取猪只前景图像,基于椭圆拟合法和投影差分法分割猪只头尾部,采用凸包分... 针对猪只体尺测量过程中普通彩色图像易受到环境光线影响、深度图像易产生空洞等问题,提出一种基于双目-红外图像的非接触式猪只体尺测方法。该方法使用红外图像提取猪只前景图像,基于椭圆拟合法和投影差分法分割猪只头尾部,采用凸包分析法和对称性检验法筛选猪只理想姿态。同时,利用双目图像获得猪只深度信息,使用单应性矩阵联系红外与双目图像的位置信息,并在此基础上设计了猪只体尺测量方法。结果显示:基于红外图像提取出的猪只轮廓清晰且平滑;理想姿态筛选算法精确度为94.0%;体长、体宽、臀宽、体高和臀高测量的平均相对误差分别为1.78%、3.26%、3.20%、1.92%和2.27%,平均相对误差的平均值为2.49%,平均绝对误差为1.42 cm。研究表明,本文提出的算法能够满足猪只体尺测量的精度要求,为猪只体尺的连续、自动测量提供了可行的解决方案。 展开更多

关键词 猪 体尺测量 单应性矩阵 数据融合 姿态检测

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基于离散元法的粉碎机筛网冲击特性与粉碎颗粒接触参数标定研究 被引量：2

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作者 张伟健 江善晨 +3 位作者 孔宪锐 耿婕 牛智有 李洪成 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期501-511,共11页

原料粉碎是饲料加工的重要工艺环节,锤片式粉碎机筛网破损是常见的故障。针对筛分式粉碎机筛网破损识别装置中颗粒筛分过程离散元仿真缺乏粉碎颗粒有效接触参数,数值模拟不准确等问题,以玉米为试验材料,在获得粉碎机筛网冲击特性和粉碎... 原料粉碎是饲料加工的重要工艺环节,锤片式粉碎机筛网破损是常见的故障。针对筛分式粉碎机筛网破损识别装置中颗粒筛分过程离散元仿真缺乏粉碎颗粒有效接触参数,数值模拟不准确等问题,以玉米为试验材料,在获得粉碎机筛网冲击特性和粉碎玉米颗粒粒度分布特征的基础上,选择粉碎玉米颗粒的特征粒径制作试验样本,采用碰撞斜板法和漏斗法试验结合离散元仿真,以多面体颗粒模型代表粉碎玉米颗粒,对粉碎玉米颗粒接触参数进行标定。研究结果表明,筛网上部和下部的平均冲击强度和更大且冲击频率高,更容易破损,粉碎玉米颗粒间和粉碎玉米颗粒与碳钢间碰撞恢复系数分别为0.14和0.44,仿真验证试验相对误差为0.56%和1.95%,粉碎玉米颗粒间和粉碎玉米颗粒与碳钢间动摩擦因数分别为0.77和0.85,仿真验证试验相对误差为3.04%和3.56%。研究结果为解析粉碎机筛网冲击特性和筛分式筛网破损识别装置优化提供基础数据和理论依据。 展开更多

关键词 筛网破损 锤片式粉碎机 冲击强度 接触参数标定 离散元

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基于中红外光谱与机器学习的生物炭表面碳氧元素及基团含量预测模型研究 被引量：1

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作者 曹红亮 王盼 +3 位作者 王卓超 杨争鸣 马家敏 徐洋 《农业机械学报》 北大核心 2025年第4期344-352,共9页

为了实现生物炭表面碳氧元素与活性基团的高精快速预测,基于课题组积累的120组生物炭样品,建立了包含生物炭中红外光谱和表面碳氧元素及其赋存形态定量表征信息的数据集;采用支持向量机(SVM)、随机森林(RF)机器学习智能建模方法,结合区... 为了实现生物炭表面碳氧元素与活性基团的高精快速预测,基于课题组积累的120组生物炭样品,建立了包含生物炭中红外光谱和表面碳氧元素及其赋存形态定量表征信息的数据集;采用支持向量机(SVM)、随机森林(RF)机器学习智能建模方法,结合区间偏最小二乘法(IPLS)和主成分分析法(PCA)等特征筛选策略,构建了IPLS+RF、IPLS+SVM、PCA+RF、PCA+SVM共4种预测模型,实现了表面碳氧元素含量(SC、SO)以及8种碳氧赋存形态共计10个预测目标的定量快速预测。其中,碳氧赋存形态有来自C1s能谱的C=C、C-C、C-O、C=O、O=C-O共5种形态(CC=C、CC-C、CC-O、CC=O、CO=C-O)以及来自O1s能谱的C=O、C-O、O=C-O共3种形态(OC=O、OC-O、OO=C-O)。研究结果表明:生物炭表面碳元素的主要赋存形态为CC=C、OC-O,生物炭表面氧元素的主要赋存形态为CC-O、CC=O、CO=C-O以及OC=O;特征波段4 000~3 464 cm-1和1 588~650 cm-1均包含与生物炭表面碳氧元素含量及其赋存形态高度相关的特征信息,但1 588~650 cm-1蕴含的信息更为丰富;从模型预测精度来看,IPLS+RF、IPLS+SVM、PCA+RF、PCA+SVM这4种预测模型均具有良好的预测能力,IPLS+SVM和PCA+SVM尤为突出,对10个预测目标的最优模型决定系数均在0.93以上;但从模型稳定性和泛化能力来看,CC-C、CO=C-O、OC=O、OC-O还有待进一步提升。 展开更多

关键词 生物炭 碳氧基团 红外光谱 机器学习 定量预测

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基于YOLOv11和SVR的猪只背部姿态与体尺估测

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作者 李梓芃 徐迪红 +6 位作者 黎煊 李良华 孙华 黄江东 王起繁 梅书棋 彭先文 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第5期142-151,共10页

针对人工接触式体尺测量导致的种猪应激反应、较大误差及低效问题,设计一种非接触式猪只图像数据采集平台,并提出一种基于YOLOv11与支持向量回归(support vector regression,SVR)算法的猪只背部姿态检测与体尺估测方法。该方法利用YOLO... 针对人工接触式体尺测量导致的种猪应激反应、较大误差及低效问题,设计一种非接触式猪只图像数据采集平台,并提出一种基于YOLOv11与支持向量回归(support vector regression,SVR)算法的猪只背部姿态检测与体尺估测方法。该方法利用YOLOv11模型进行猪只姿态目标检测,并通过SVR算法处理目标检测结果中的猪只体尺像素信息,进而估算猪只的体尺。结果显示,YOLOv11模型的召回率和平均精确率分别达到94.6%和96.0%,展示了良好的检测鲁棒性;通过SVR算法得到的体长、胸宽、臀宽的估测值与实测值的平均绝对百分比误差分别为2.78%、2.55%和2.88%,说明该算法在体尺测量上的效果较好。以上结果表明,基于YOLOv11与支持向量回归(SVR)算法的猪只背部姿态检测与体尺估测方法具有轻量化、高精确率的特点,可有效减少人为误差和猪只应激反应。 展开更多

关键词 种猪 YOLOv11 SVR 姿态检测 体尺估测

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基于电容法的溜管式颗粒物料质量流量计设计与试验

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作者 路开新 赵延辉 +4 位作者 曹清 雍淦文 王田彬 刘静 牛智有 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第2期94-104,共11页

为实现溜管内颗粒物料质量流量的在线自动测量,根据颗粒物料与空气介电特性的差异,设计了一种基于电容法的溜管式颗粒物料质量流量计。该装置以STM32单片机、电容数字转换芯片AD7746和以MT8816为核心芯片的极板转换电路搭建数据采集系统... 为实现溜管内颗粒物料质量流量的在线自动测量,根据颗粒物料与空气介电特性的差异,设计了一种基于电容法的溜管式颗粒物料质量流量计。该装置以STM32单片机、电容数字转换芯片AD7746和以MT8816为核心芯片的极板转换电路搭建数据采集系统,实现八极板组合旋转激励传感器电容信号的有效获取。搭建质量流量计试验台架,以玉米、小麦和颗粒配合饲料为试验材料,标定质量流量与累计电容值之间的关系,构建3种颗粒物料的质量流量预测模型,其模型决定系数R2分别为0.990 4、0.993 9、0.987 9。溜管式质量流量计精度验证试验结果显示,在溜管倾角分别为15°、25°、35°、45°、55°,玉米(小麦)质量分别为30、50、70 kg,颗粒配合饲料质量分别为30、50、65 kg时,玉米、小麦和颗粒配合饲料测量的平均相对误差MRE分别为3.11%、3.76%和3.75%。研究结果表明,将电容法应用于溜管输送颗粒物料过程的质量流量在线测量具有可行性,可以实现颗粒物料质量流量的在线自动测量。 展开更多

关键词 电容 传感器 颗粒物料 质量流量 在线测量 溜管

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基于改进ShuffleNetV2的轻量化饲料原料种类识别模型

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作者 田敏 牛智有 刘梅英 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第2期105-115,共11页

针对目前配合饲料加工过程中生产饲料原料入仓环节人工识别粉碎程度、颜色和形状相近的入仓原料时存在种类识别困难的问题,基于轻量化卷积神经网络模型ShuffleNetV2,提出一种识别精度更高、计算复杂度更小且适用于饲料原料图像种类识别... 针对目前配合饲料加工过程中生产饲料原料入仓环节人工识别粉碎程度、颜色和形状相近的入仓原料时存在种类识别困难的问题,基于轻量化卷积神经网络模型ShuffleNetV2,提出一种识别精度更高、计算复杂度更小且适用于饲料原料图像种类识别的ShuffleNetV2-EH轻量化模型。首先在ShuffleNetV2网络模型结构中引入注意力机制ECA(efficient channel attention),根据输入自适应调整通道权重,提升网络模型对饲料原料图像重要特征的感知能力;其次将ReLU替换为HardSwish激活函数,在不增加额外的权重和偏置参数的前提下,提升模型的识别准确率;最后在保证模型识别精度的基础上,对ShuffleNetV2网络模型结构进行调整,减少模型的参数量以及计算量。结果显示,ShuffleNetV2-EH模型在8种饲料原料图像测试集上的识别准确率为99.13%,与原ShuffleNetV2模型相比提升1.38百分点,其精确率、召回率和F1分数分别提升1.45、1.63和1.62百分点,模型参数量和浮点运算量较之前分别减少352 092个和45.27×10^(6);且综合性能优于经典卷积神经网络模型AlexNet、VggNet16、GoogLeNet和ResNet18。结果表明,改进后的ShuffleNetV2模型较好地平衡了模型的计算复杂度和识别精度,为入仓环节的饲料原料在线识别提供了算法基础。 展开更多

关键词 饲料原料 种类识别 轻量化模型 ShuffleNetV2 注意力机制

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基于XMem-SimAM的半监督猪只视频分割方法

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作者 陈萌放 徐迪红 +3 位作者 李国亮 刘小磊 周明彦 黎煊 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第2期17-28,共12页

为解决因猪场复杂环境、猪只动态生长及体型变化等因素导致的猪只精确分割难题,以种猪性能测定过程中动态采食和生长过程的猪只为研究对象,构建一个包括234个视频序列的猪只视频数据集,提出基于XMem-SimAM的半监督猪只视频分割方法。通... 为解决因猪场复杂环境、猪只动态生长及体型变化等因素导致的猪只精确分割难题,以种猪性能测定过程中动态采食和生长过程的猪只为研究对象,构建一个包括234个视频序列的猪只视频数据集,提出基于XMem-SimAM的半监督猪只视频分割方法。通过引入SimAM注意力进行多尺度特征融合,提升模型在不同尺度下对时序信息的提取能力,捕捉猪只动态移动的时序特征;利用空间-通道注意力模块,强化模型对时序语义特征的权重提取;优化多尺度特征融合策略和上采样模块,充分利用视频序列中的时序关联信息,从细粒度层面提高视频中猪只分割精度。经过测试对比,XMem-SimAM模型在猪只视频数据集上的区域相似度Jaccard、轮廓准确度F、平均度量J&F和Dice系数分别达到96.9、95.8、98.0和98.0,优于MiVOS、STCN、DEVA、XMem++等视频对象分割方法,显示出卓越的分割性能;在推理阶段,处理速度达到58.5帧/s,内存消耗为795 MB,实现了处理效率与资源利用的良好平衡。结果表明,该方法可应用于猪场复杂环境下动态生长猪只的视频分割。 展开更多

关键词 半监督 视频分割 猪只 SimAM注意力

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基于改进YOLOv8的哺乳仔猪保温区温度适宜状态识别研究

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作者 付明明 郑萍 +3 位作者 侯郁硕 曹月 李抒憧 黎煊 《家畜生态学报》 北大核心 2025年第10期108-113,共6页

传统通过监测仔猪保温区温度以确保仔猪生长适宜温度的调控方法,存在温度传感器最佳安放位置难判定、保温区没有仔猪仍然加热等现实问题,导致该温度调控方法无法满足仔猪生长的温度需求,还会造成一定的电能浪费。该研究通过设定因环境... 传统通过监测仔猪保温区温度以确保仔猪生长适宜温度的调控方法,存在温度传感器最佳安放位置难判定、保温区没有仔猪仍然加热等现实问题,导致该温度调控方法无法满足仔猪生长的温度需求,还会造成一定的电能浪费。该研究通过设定因环境温度高低导致哺乳仔猪群体在保温区呈现的5种典型聚散状态,利用优化VanillaNet网络架构、Sim AM注意力机制和Lion优化器等技术改进YOLO v8检测算法,拟通过机器视觉的方法判断仔猪保温区温度适宜状态,以智能调控哺乳仔猪加热系统。结果表明:改进的YOLO v8保持了较高的精确率,占用内存0.7 MB,识别时间1.495 ms/f,在模型大小和识别时间上优于YOLO v5和YOLO v8算法;在猪舍复杂环境的仔猪群体状态识别中,平均状态识别率高于97%,表现出较高的检测置信度。该研究为哺乳仔猪保温系统的加热设备调节提供重要依据,可为仔猪提供适宜温度环境,并有效降低能源消耗。 展开更多

关键词 哺乳仔猪 适宜生长环境温度 图像识别 聚散状态 改进YOLO v8

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规模化养猪场产房单元仔猪自动补奶系统设计与试验

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作者 曹清 孔宪锐 +3 位作者 丁潘 李灿 牛智有 李志伟 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第2期29-38,共10页

针对规模化养猪场哺乳仔猪哺育自动化程度较低等问题,设计一种适用于规模化养猪场产房单元的恒温循环式仔猪自动补奶系统,实现奶液制备、循环饲喂、自动清洗等功能。阐述补奶系统的整体结构及工作原理,开展搅拌罐、搅拌器、循环管道、... 针对规模化养猪场哺乳仔猪哺育自动化程度较低等问题,设计一种适用于规模化养猪场产房单元的恒温循环式仔猪自动补奶系统,实现奶液制备、循环饲喂、自动清洗等功能。阐述补奶系统的整体结构及工作原理,开展搅拌罐、搅拌器、循环管道、输送泵、辅助加热器等关键部件结构设计和理论分析;开发以西门子S7-200SMART为核心处理器的补奶控制系统,通过电磁阀、继电器等对奶液流动状态进行控制,通过流量传感器、温度传感器、液位传感器等对奶液物理参数进行监测,使用触摸屏实现人机交互;试制样机并进行性能试验,结果显示,搅拌制备的奶液均匀性总平均变异系数为0.435%,管道压力分布在26.0~65.2 kPa,所有补奶碗均可在6.1 s内充满奶液,奶液温度控制在40~42℃。研究结果表明,设计的产房单元仔猪自动补奶装置奶液均匀性较好,压力分布合理,奶液温度符合仔猪补奶要求,满足产房单元仔猪自动补奶的生产需求。 展开更多

关键词 仔猪补奶 自动补奶系统 辅助加热 恒温循环 产房单元

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一种适用于复杂环境的高密度鱼苗实时计数方法

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作者 宋丽俏 田云臣 +1 位作者 李青飞 权佳宁 《渔业现代化》 北大核心 2025年第4期169-180,共12页

在水产养殖中,精确实时计数鱼苗对于优化饲喂策略和提升养殖效率至关重要。然而,高密度鱼群的重叠、复杂背景和实时性要求使得传统计数方法存在显著局限性。为解决这一问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv8s的鱼苗自动计数方法。通过在... 在水产养殖中,精确实时计数鱼苗对于优化饲喂策略和提升养殖效率至关重要。然而,高密度鱼群的重叠、复杂背景和实时性要求使得传统计数方法存在显著局限性。为解决这一问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv8s的鱼苗自动计数方法。通过在主干网络中引入通道先验卷积注意力(CPCA)机制,动态分配通道和空间维度的注意力权重,提高特征提取和目标识别能力。同时,设计轻量化计数检测头(EffiCount Head),结合耦合设计与部分卷积技术,降低模型复杂度并提升推理速度。结果显示,改进模型在鱼苗计数任务中的平均精确率达到98.2%,相比原模型提升了4.0%,参数量减少了13.6%,推理速度提升了15.8%。该方法在复杂背景和高密度场景下具备较高的精确率和鲁棒性,能够高效实现实时鱼苗计数,显著提升水产养殖的生产效率。 展开更多

关键词 鱼苗自动计数 YOLOv8s CPCA EffiCount Head

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基于双重注意力机制的鱼类体表病理识别方法

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作者 王一非 袁涛 吴鹏飞 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第2期73-82,共10页

为提高鱼类体表病理识别精确度及识别效率,解决当前识别过程中对人工依赖严重且识别准确性低等问题,根据4种发病率高且对鱼类危害大的鱼病构建鱼类体表病理数据集,基于Resnet-18模型进行改进优化,融合空间注意力和SE通道注意力双重注意... 为提高鱼类体表病理识别精确度及识别效率,解决当前识别过程中对人工依赖严重且识别准确性低等问题,根据4种发病率高且对鱼类危害大的鱼病构建鱼类体表病理数据集,基于Resnet-18模型进行改进优化,融合空间注意力和SE通道注意力双重注意力机制构建出高识别精度的DBA_Resnet-18模型,并基于该模型开发了鱼病实时智能识别可视化系统。改进后模型将SE通道注意力模块添加在网络中部,在网络尾部引入了空间注意力机制。测试结果显示,DBA_Resnet-18模型对鱼类体表病理分类准确率达到了96.75%,相比于常见的模型Resnet-18、Resnet-34、Resnet-50、Resnet-101、Swin Transformer、VGG-16、VGG-19和AlexNet分别高出1.71、2.12、2.37、2.83、2.51、2.23、2.50和3.53百分点。研究结果表明,本研究提出的模型及鱼病智能识别可视化系统能够对不同鱼类体表病理进行快速、精确的分类识别,实现了鱼病识别系统的智能化,可用于实际环境中诊断鱼类体表病理类型。 展开更多

关键词 鱼类体表病理 深度学习 注意力机制 Resnet-18 鱼病智能识别

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