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基于沟槽结构优化的轴流泵水力性能提升研究
1
作者 牟童 徐辉 +3 位作者 费照丹 冯建刚 丁哲 王东升 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期321-331,355,共12页
轴流泵在小流量工况下运行时,由于进流速度较低且存在壁面回流,会导致水力性能劣化,产生严重的机组振动,威胁泵站的安全稳定运行。沟槽流动控制技术是一种有效改善轴流泵水力性能的方法,其结构参数对水力性能的影响关系目前尚不明确。... 轴流泵在小流量工况下运行时,由于进流速度较低且存在壁面回流,会导致水力性能劣化,产生严重的机组振动,威胁泵站的安全稳定运行。沟槽流动控制技术是一种有效改善轴流泵水力性能的方法,其结构参数对水力性能的影响关系目前尚不明确。运用数值模拟方法,通过改变重要几何参数对沟槽结构进行了改型设计,研究轴流泵沟槽结构参数单因素及多因素变量对轴流泵深度失速工况下的水力性能影响,并运用响应曲面法对沟槽结构参数进行了优化设计。研究结果表明,沟槽尾部距离、沟槽深度和沟槽宽度3个参数中,沟槽尾部距离对轴流泵水力性能和内部流场的影响最明显,轴流泵沟槽关键几何参数最优参数组合为:沟槽深度h为0.022倍叶轮直径;槽宽W为0.088倍叶轮直径;沟槽尾部距离L2为0.106倍叶轮直径。研究结果可为沟槽流动控制技术在轴流泵装置设计和运行提供有效支撑。 展开更多
关键词 轴流泵 水力性能 沟槽流动控制 优化设计
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基于UMS-YOLO v7的面向样本不均衡的水下生物多尺度目标检测方法
2
作者 张明华 黄基萍 +2 位作者 宋巍 肖启华 赵丹枫 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期388-396,409,共10页
针对水下目标检测面临着生物尺度变化大以及样本不均衡的问题,本文提出一种水下生物多尺度目标检测方法(Underwater multi-scale-YOLO v7,UMS-YOLO v7)。首先,设计一种由可切换空洞卷积组成的特征提取模块,该模块可在不同大小的感受野... 针对水下目标检测面临着生物尺度变化大以及样本不均衡的问题,本文提出一种水下生物多尺度目标检测方法(Underwater multi-scale-YOLO v7,UMS-YOLO v7)。首先,设计一种由可切换空洞卷积组成的特征提取模块,该模块可在不同大小的感受野上捕获多尺度目标特征,使得提取的特征信息更加全面;其次,使用轻量级的上采样算子融合上下文信息,提高模型对目标的特征学习能力;最后,通过结合Wise-IoU和归一化Wasserstein距离两种相似性度量,提高了不同尺度目标的定位精度,同时降低了多尺度样本分布不均衡对模型的影响。实验结果表明,该模型相较于当前其他模型在检测精度方面表现出明显的提升,在RUOD和DUO数据集上平均精度均值分别达到64.5%和68.9%。与YOLO v7模型相比,UMS-YOLO v7提高了多种尺度目标检测精度,在DUO数据集上,针对大、中、小3种尺度目标平均精度均值分别提升8.3、4.8、12.5个百分点,其中小目标提升效果最为显著。与现有的其他模型相比,改进的模型具有更高的检测精度,更适用于水下生物多尺度目标检测任务,并且针对不同数据分布的样本具有泛化性和鲁棒性。 展开更多
关键词 水下生物 多尺度目标检测 YOLO v7 空洞卷积 上采样算子 相似性度量
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对称式蔬菜单株自动嫁接机设计与试验
3
作者 王家胜 李洋鹏 +1 位作者 高春风 王东伟 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期141-150,共10页
根据茄科蔬菜贴接法嫁接工艺要求,设计了一种对称式蔬菜单株自动嫁接机,在PLC系统控制下,可以连续自动完成对砧穗木苗株的夹取传送、切削、对接以及对嫁接夹裁切、持夹上夹、夹苗固定等功能。重点设计了构成嫁接机的取送苗机械臂、夹持... 根据茄科蔬菜贴接法嫁接工艺要求,设计了一种对称式蔬菜单株自动嫁接机,在PLC系统控制下,可以连续自动完成对砧穗木苗株的夹取传送、切削、对接以及对嫁接夹裁切、持夹上夹、夹苗固定等功能。重点设计了构成嫁接机的取送苗机械臂、夹持苗机械手、砧穗木切削装置、裁夹上夹装置以及控制系统,确定了各机构关键结构参数以及控制流程。选择辣椒苗为嫁接对象,开展了蔬菜单株自动嫁接机样机性能试验,试验结果表明,各环节执行时间越短,即加快执行速度,嫁接合格率均会下降,影响程度由大到小依次为对接苗时间、上夹时间和取送切苗时间。嫁接苗损伤率的影响则集中在取送切苗环节,该环节执行速度越快,嫁接苗损伤率会有所上升。在各环节执行时间优化基础上,分别对主夹指高度和砧穗木切削装置刀刃倾角进行单因素结构优化试验,获得最优主夹指高度和刀刃倾角分别为13 mm和25°。优化后蔬菜单株自动嫁接机嫁接效率为300株/h,损伤率为2.5%,嫁接合格率为94.8%,达到了设计要求。 展开更多
关键词 嫁接机 茄科蔬菜 机构设计 自动取苗 嫁接夹裁切
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水稻插秧机组时间利用率随格田参数变化关系模型建立与试验
4
作者 乔金友 苏红雪 +4 位作者 徐宇航 郑大明 孙健 李文华 陈海涛 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期221-233,共13页
机械化插秧作业是水稻生产的重要环节,研究插秧机组技术参数随格田参数变化的定量规律,不仅可提高插秧机组作业效率,而且为确定不同插秧机组适宜作业格田条件和依据不同格田规模选择合适插秧机组型号提供理论依据。基于机组运行机理和... 机械化插秧作业是水稻生产的重要环节,研究插秧机组技术参数随格田参数变化的定量规律,不仅可提高插秧机组作业效率,而且为确定不同插秧机组适宜作业格田条件和依据不同格田规模选择合适插秧机组型号提供理论依据。基于机组运行机理和实地调研结果,明确插秧机组作业方式及作业路径,建立插秧机组纯作业时间、加秧(肥)时间、转弯时间等参数计算模型,进而建立2种加秧方式下插秧机组时间利用率随格田参数变化的数学模型;采取多点多设备同步跟踪试验方法获取5种插秧机组的各项时间数据,依据所建模型及有效数据,采用Matlab 2020a模拟仿真得到两种作业方式下5种插秧机组时间利用率随格田长度、面积的变化规律,进而确定3种不同时间利用率下,各机组适宜作业单元格田长度和面积的耦合关系。研究表明,加秧次数是影响插秧机组时间利用率波动增大的主要因素;固定时间利用率条件下,当时间利用率分别为0.45和0.5时,机组适宜格田长度及面积均呈反比例关系耦合变化,当时间利用率为0.55时,机组适宜作业格田长度和面积呈多区域分布,且格田长度具有明显多段性;研究给出了3种时间利用率条件下各插秧机组适宜作业的格田参数特征值。 展开更多
关键词 水稻插秧机组 时间利用率 格田参数 数学模型 耦合规律
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纵向型钉齿链式地膜捡拾装置设计与试验
5
作者 蒋德莉 颜利民 +3 位作者 陈学庚 莫毅松 张金昊 吴涛 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期267-281,共15页
针对常规横向型输送链式地膜捡拾装置作业时撕膜产生细小碎膜造成捡拾率低和回收后残膜含杂率高等问题,研制了纵向型钉齿链式地膜捡拾装置。为进一步提升纵向型地膜捡拾装置作业性能,对该装置进行优化。设计既过载打滑,又方便安装功能... 针对常规横向型输送链式地膜捡拾装置作业时撕膜产生细小碎膜造成捡拾率低和回收后残膜含杂率高等问题,研制了纵向型钉齿链式地膜捡拾装置。为进一步提升纵向型地膜捡拾装置作业性能,对该装置进行优化。设计既过载打滑,又方便安装功能部件的摩擦型钉齿式地膜捡拾链。通过理论分析对橡胶链摩擦块、钉齿链驱动轮和链板导轨等关键部件进行设计。基于ADAMS建立地膜捡拾链传动系统动力学仿真模型,分析不同转速下捡拾链振动特性,对起膜过程膜杂进行受力分析,优化起膜装置。设计了样机并进行了作业参数多因素试验,以作业速度、捡拾钉齿间距、起膜铲入土深度、起膜铲铲尖与捡拾滚筒中心距为试验因素,残膜捡拾率、回收残膜含杂率和牵引阻力为试验指标,运用Central Composite Design(CCD)方法开展了四因素五水平二次回归正交组合试验。分析了地膜捡拾装置各试验因素对试验指标的影响,建立了回归模型,并利用多目标优化方法获得了最佳参数组合为:作业速度6 km/h、捡拾钉齿间距228.6 mm、起膜铲入土深度37 mm、起膜铲铲尖与捡拾滚筒中心距130 mm,此时田间试验测得残膜捡拾率为90.12%,回收残膜含杂率为8.96%,牵引阻力为19.905 kN。试验结果与回归模型预测值相对误差不大于4.55%,说明参数优化回归模型可靠,摩擦钉齿链式地膜捡拾装置满足残膜回收技术要求。 展开更多
关键词 残膜回收 摩擦型钉齿链 起膜装置 动力学仿真 参数优化
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基于视觉触觉双重迁移学习的番茄成熟度检测方法
6
作者 张鹏 杜东峰 +2 位作者 李爽 单东日 陈振学 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期74-83,共10页
针对当前自动化采摘过程中仅依赖视觉技术无法准确识别番茄成熟度的问题,提出了一种基于视觉触觉双重迁移学习的番茄成熟度检测方法。该方法首先采用视觉触觉双重迁移学习融合算法作为特征提取融合模块,解决无法有效提取番茄特征信息的... 针对当前自动化采摘过程中仅依赖视觉技术无法准确识别番茄成熟度的问题,提出了一种基于视觉触觉双重迁移学习的番茄成熟度检测方法。该方法首先采用视觉触觉双重迁移学习融合算法作为特征提取融合模块,解决无法有效提取番茄特征信息的问题。其次,将软参数共享-多标签分类方法作为分类模块,通过增加不同分类任务之间的关联性,避免出现过拟合的现象。本文主要针对成熟后为红、黄果等单一颜色的番茄品种,并在新开发的视觉触觉数据集进行实验研究。实验表明,软参数共享-多标签检测模型参数量为1.882×10^(7),成熟度AUC分值达到0.9773,对比不确定性加权损失、自适应硬参数共享、十字绣网络和软参数共享等检测模型,参数量分别下降3.08×10^(6)、6.16×10^(6)、3.08×10^(6)和3.08×10^(6),成熟度AUC分值分别提高0.0175、0.0179、0.0267和0.0089。这表明该方法在一定程度上提高了自动化采摘过程中对番茄成熟度的检测能力,为番茄成熟度检测问题提供了一种有效的解决方法。 展开更多
关键词 番茄成熟度 机器视觉 机器触觉 双重迁移学习 软参数共享-多标签
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玉米免耕播种机动力补偿自适应清秸装置设计与试验
7
作者 张银平 郝泽华 +3 位作者 徐婷 刁培松 周华 梅文凯 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期174-185,共12页
针对黄淮海两熟区麦茬地秸秆覆盖量大、切碎质量差、根茬处理难,传统玉米免耕播种机清秸清茬效果有限,能耗高,高速作业易拥堵等问题,设计了动力补偿自适应清秸装置。通过分析清秸盘前倾角和安装夹角、作业速度和清秸盘转速等参数对清秸... 针对黄淮海两熟区麦茬地秸秆覆盖量大、切碎质量差、根茬处理难,传统玉米免耕播种机清秸清茬效果有限,能耗高,高速作业易拥堵等问题,设计了动力补偿自适应清秸装置。通过分析清秸盘前倾角和安装夹角、作业速度和清秸盘转速等参数对清秸作业效果的影响,确定了清秸装置结构参数和运动参数的取值范围。以作业速度、清秸盘转速和安装夹角为试验因素,以种床清秸率和作业功耗为试验指标,通过EDEM离散元仿真软件,对不同参数下清秸装置作业进行仿真对比,确定了各参数对清秸装置性能的影响规律。设计了被动清秸和主动清秸结合的动力补偿自适应控制系统,进行田间试验,结果表明:当出现拥堵时,清秸装置能够及时进行动力补偿,进入主动清秸作业状态,解决拥堵;作业速度为12 km/h、清秸盘安装夹角为67.5°、清秸盘转速为130 r/min、入秸入土深度为55 mm时,平均种床清秸率为88.93%,最高达91.33%,较完全主动清秸方式节省功耗43.50%以上,作业幅宽满足黄淮海两熟区免耕播种作业要求。 展开更多
关键词 免耕播种机 清秸装置 动力补偿 自适应控制 种床清秸率 离散元
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基于RGB与深度图像融合的生菜表型特征估算方法
8
作者 陆声链 李沂杨 +3 位作者 李帼 贾小泽 鞠青青 钱婷婷 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期84-91,101,共9页
采用自动化手段对植物生长过程中的表型特征进行精准测量对于育种和栽培等应用具有重要意义。本文围绕工厂化生菜种植中的表型特征无损精准检测需求,通过融合深度相机采集的RGB图像和深度图像,利用改进的DeepLabv3+模型进行图像分割,并... 采用自动化手段对植物生长过程中的表型特征进行精准测量对于育种和栽培等应用具有重要意义。本文围绕工厂化生菜种植中的表型特征无损精准检测需求,通过融合深度相机采集的RGB图像和深度图像,利用改进的DeepLabv3+模型进行图像分割,并通过双模态回归网络对生菜表型特征进行估算。本文改进的分割模型的骨干网络由Xception替换为MobileViTv2,以增强其全局感知能力和性能;在回归网络中,提出了卷积双模态特征融合模块CMMCM,用于估算生菜的表型特征。在包含4个生菜品种的公开数据集上的实验结果表明,本文方法可对鲜质量、干质量、冠幅、叶面积和株高共5种生菜表型特征进行估算,决定系数分别达到0.9222、0.9314、0.8620、0.9359和0.8875。相较于未添加CMMCM和SE模块的RGB和深度图的表型参数估计基准ResNet-10(双模态),本文改进的模型决定系数分别提高2.54%、2.54%、1.48%、2.99%和4.88%,单幅图像检测耗时为44.8 ms,说明该方法对于双模态图像融合的生菜表型特征无损提取具有较高的准确性和实时性。 展开更多
关键词 生菜 表型估算 模态融合 分割模型 RGB图像 深度图像
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1986—2021年江苏省沿海养殖池塘年际时空特征分析与优化管理
9
作者 蔡丹丰 王慧南 +1 位作者 田鹏 胡求光 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期410-423,共14页
沿海养殖池塘对保障食物供给、提供优质蛋白和促进沿海社会经济发展具有重要作用,但养殖池塘快速扩张对区域生态系统稳定带来巨大挑战,急需加强沿海养殖池塘时空监测和可持续管理,而目前缺乏长时序养殖池塘年际空间分布数据集。本文基于... 沿海养殖池塘对保障食物供给、提供优质蛋白和促进沿海社会经济发展具有重要作用,但养殖池塘快速扩张对区域生态系统稳定带来巨大挑战,急需加强沿海养殖池塘时空监测和可持续管理,而目前缺乏长时序养殖池塘年际空间分布数据集。本文基于1986—2021年长时序Landsat遥感影像,借助Google Earth Engine平台与ArcGIS软件生成了江苏省沿海36年的养殖池溏空间分布数据,并探究其时空变化特征。结果表明:江苏省沿海养殖池塘识别总体精度和Kappa系数均大于91%和81%,分类结果准确。江苏省沿海养殖池塘快速增长,1986—2021年增长761.75 km2,且突出表现为缓慢增长阶段(1986—1996年)、快速增长阶段(1997—2001年)、波动增长阶段(2002—2005年)、快速增长阶段(2006—2013年)、波动下降阶段(2014—2021年)。空间分布集中于盐城市的大丰区、射阳县、响水县和东台市。江苏省沿海养殖池塘空间聚集于河口、港口和沿海平原,如临洪河河口、灌河河口、新淮河河口、新洋港、晚庄港和川东港,且空间聚集性加强。江苏省沿海养殖池塘扩张集中发生于1995—2015年,转入来源主要为其它建设用地、高覆被草地和滩涂。 展开更多
关键词 沿海养殖池塘 MNDWI指数 Google Earth Engine 空间格局 江苏省 时空特征
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库布其沙漠植被净初级生产力时空演变规律及其气象驱动因素分析
10
作者 陈皓锐 经思思 +6 位作者 叶苏蒙 代天金 吴立鹏 苗平 马红丽 吴雨箫 陈俊英 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期424-433,共10页
为探究库布其沙漠植被净初级生产力(Net primary production,NPP)的时空演变规律及其气象驱动因素,利用2001—2023年的MOD17A3HGF NPP数据,采用趋势分析、稳定性分析、相关分析、重要性分析等研究方法,分析库布其沙漠年均NPP的时空变化... 为探究库布其沙漠植被净初级生产力(Net primary production,NPP)的时空演变规律及其气象驱动因素,利用2001—2023年的MOD17A3HGF NPP数据,采用趋势分析、稳定性分析、相关分析、重要性分析等研究方法,分析库布其沙漠年均NPP的时空变化特征及其与潜在蒸散发、降水量、相对湿度、温度、水汽压亏缺量、风速等影响因素之间的关系。结果表明,2001—2023年库布其沙漠年均NPP为108.60 g/(m^(2)·a),范围为75.69~134.97 g/(m^(2)·a),整体呈现波动上升趋势。空间上,植被NPP主要分布在呼和木独镇西北部、吉日嘎朗图镇北部以及独贵塔拉镇东北部和南部。库布其沙漠地区植被NPP总体上为极显著增加趋势,稳定性波动较大,空间变异性显著。未来趋势分析表明,73.58%植被NPP具有反持续性,揭示了未来库布其沙漠植被NPP可能出现与当前变化趋势相反的情况。植被NPP与温度和降水量呈正相关的像元数占总像元数的比例最高,分别为90.56%和98.07%;植被NPP与风速和相对湿度呈负相关的比例最高,达60.57%和75.57%。潜在蒸散发和降水量为影响库布其沙漠植被NPP变化的主导因子。库布其沙漠植被NPP存在较强的时空异质性。本研究为荒漠生态系统的管理和可持续发展提供了科学依据。 展开更多
关键词 库布其沙漠 净初级生产力 时空变化 相关系数 气象驱动因素
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基于胎内周向应变的非道路轮胎垂向载荷反演优化算法研究
11
作者 王亚东 宋寅东 +3 位作者 王彦民 张剑 何志祝 李臻 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期463-473,共11页
非道路轮胎具有结构尺寸大、工况恶劣多变、载荷波动明显等典型特征,其垂向载荷显著影响车辆的纵向、垂向、侧向动力学特性。针对非道路轮胎垂向载荷获取困难、传统物理模型推演精度不足的问题,提出了一种基于应变信息与机器学习技术的... 非道路轮胎具有结构尺寸大、工况恶劣多变、载荷波动明显等典型特征,其垂向载荷显著影响车辆的纵向、垂向、侧向动力学特性。针对非道路轮胎垂向载荷获取困难、传统物理模型推演精度不足的问题,提出了一种基于应变信息与机器学习技术的垂向载荷反演算法。以R-1型人字花纹非道路轮胎为研究对象,设计了由大量程柔性应变传感器、低功耗数据采集及无线传输模块组成的轮胎应变信息采集系统。以胎压、速度、载荷等参数为变量,在转鼓试验台上开展了多种典型工况测试,分析了轮胎接地点的应变变化规律。在此基础上,构建了面向轮胎垂向载荷估计的深度神经网络模型,并基于AdamW优化器与网格搜索法开展了算法参数优化。试验结果表明,基于AdamW优化器的深度神经网络模型对非道路轮胎垂向载荷预测表现出较高的精度,各工况下最大平均相对误差由4.10%降至0.30%。此外,针对模型泛化能力的测试结果显示,深度神经网络模型平均归一化均方根误差较SVR模型降低55.91%,泛化性能优越。研究表明,所提出基于AdamW优化器的深度神经网络模型可对以应变信息为输入的非道路轮胎垂向载荷进行准确反演,为非道路车辆的动力学控制系统提供可靠的轮胎力学关键参数获取依据。 展开更多
关键词 非道路轮胎 周向应变 载荷估计 智能轮胎 机器学习
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稻茬田油菜直播秸秆覆盖还田装置设计与试验
12
作者 张青松 齐涛 +3 位作者 燕桓 廖庆喜 杜文斌 蔡家顺 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期186-196,共11页
针对长江中下游稻油轮作区油菜直播作业时,地表留存的水稻秸秆质量大,直播机触土部件进行秸秆混埋、深埋等作业时,存在秸秆全量还田难度大、机具易堵塞等问题,设计了一种稻茬田油菜直播秸秆覆盖还田装置,该装置可与油菜直播机配合作业,... 针对长江中下游稻油轮作区油菜直播作业时,地表留存的水稻秸秆质量大,直播机触土部件进行秸秆混埋、深埋等作业时,存在秸秆全量还田难度大、机具易堵塞等问题,设计了一种稻茬田油菜直播秸秆覆盖还田装置,该装置可与油菜直播机配合作业,完成秸秆后铺覆盖还田、开畦沟、灭茬旋耕碎土、施肥播种等作业工序,实现部分秸秆厢面覆盖还田,可以通过液压系统控制装置作业参数调节部分秸秆混埋还田作业效果和厢面覆盖秸秆质量。秸秆覆盖还田装置主要由拨秸部件、割秸部件、提秸部件、输秸部件和液压系统等组成,通过动力学与运动学分析,确定秸秆覆盖还田装置关键部件结构及运行参数。开展田间试验,试验结果表明,油菜直播秸秆覆盖还田装置各工作部件作业正常,机组作业通过顺畅,当秸秆覆盖输入量为1.9~2.7 kg/s时,机具作业后厢面秸秆覆盖作业均匀性好,当输入秸秆量达2.7 kg/s时,秸秆覆盖作业均匀性系数可达90.8%,研究结果为稻茬田油菜直播秸秆覆盖还田装置设计提供参考。 展开更多
关键词 油菜直播 秸秆覆盖还田装置 稻茬田 田间试验
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农业领域多模态融合技术方法与应用研究进展
13
作者 李道亮 赵晔 杜壮壮 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期1-15,共15页
多模态融合技术通过结合多源数据,可以克服单一模态的局限性。近年来,传感器以及遥感技术的发展为作物监测提供了更加丰富的数据源,光谱数据、图像数据、雷达数据以及热红外数据被广泛应用于作物监测中。通过利用计算机视觉技术以及数... 多模态融合技术通过结合多源数据,可以克服单一模态的局限性。近年来,传感器以及遥感技术的发展为作物监测提供了更加丰富的数据源,光谱数据、图像数据、雷达数据以及热红外数据被广泛应用于作物监测中。通过利用计算机视觉技术以及数据分析方法,可以从中获取作物的表型参数、理化特征等信息,从而有助于评估作物的生长状况、指导农业生产管理。现有研究多数是基于单一模态数据展开,而单一模态的数据仅有一种类型的输入,缺乏对整体信息的理解,且容易受到单模态噪声的影响;部分研究虽然采用了多模态融合技术,但仍未能充分考虑模态间的复杂交互关系。为了深入分析多模态融合技术在农业领域应用的潜力,本文首先阐述了农业领域中多模态融合的先进技术与方法,重点梳理了多模态融合技术在作物识别、性状分析、产量预测、胁迫分析及病虫害诊断领域中的应用研究成果,分析了多模态融合技术在农业领域中存在的数据利用程度低、有效特征提取难、融合方式单一等问题,并对未来发展提出展望,以期通过多模态融合的方法推动农业精准管理、提高生产效率。 展开更多
关键词 多模态融合 传感器 遥感技术 作物监测 计算机视觉 农业精准管理
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环鄱阳湖城市群生态安全格局构建与优化
14
作者 陈竹安 谭浦旭 +1 位作者 郑希平 陈雅斯 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期397-409,共13页
以环鄱阳湖城市群为例,将生态系统服务、电路理论模型及复杂网络模型相结合,建立基于“生态安全格局-拓扑特征-生态保护斑块”的生态安全格局研究框架。首先利用InVEST模型计算2000—2020年的生态系统服务分布并识别生态源地,而后基于... 以环鄱阳湖城市群为例,将生态系统服务、电路理论模型及复杂网络模型相结合,建立基于“生态安全格局-拓扑特征-生态保护斑块”的生态安全格局研究框架。首先利用InVEST模型计算2000—2020年的生态系统服务分布并识别生态源地,而后基于电路理论模型构建生态安全格局,最后利用复杂网络模型分析网络结构拓扑特征,并对2020年生态网络进行增边优化并识别生态保护斑块。研究表明:研究区三期总体生态安全格局表现出北高南低的分布格局,且生态安全水平随时间推移逐步下降。2000—2020年,生态网络节点的重要性与聚集程度均有所下降,生态节点间相互联系被削弱,生态网络整体质量下降。采用度低者优先的策略对2020年生态网络进行模拟增边优化,提高了网络的鲁棒性,使得网络的结构稳定性和分布均衡性均有改善,缓解了研究区生态质量南北不平衡的现象。结果表明从多角度综合性视角出发,充分利用现有的生态斑块资源配合生态廊道的优化措施可以有效提高生态安全格局的稳定性。 展开更多
关键词 环鄱阳湖城市群 生态安全格局 生态保护斑块 电路理论模型 复杂网络模型
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基于电子病历多模态数据的作物病害多元场景处方推荐方法研究
15
作者 张领先 丁俊琦 +2 位作者 陈菲菲 李宜滨 张一丁 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期25-36,46,共13页
针对作物品种及病害种类繁杂、样本数据严重不平衡、处方类别多样及数据多模态等特点和难点,本文基于电子病历多模态数据整合,开展面向多样化、可拓展和多模态3种应用场景需求的作物病害处方推荐方法研究。针对常见病害多样化处方推荐... 针对作物品种及病害种类繁杂、样本数据严重不平衡、处方类别多样及数据多模态等特点和难点,本文基于电子病历多模态数据整合,开展面向多样化、可拓展和多模态3种应用场景需求的作物病害处方推荐方法研究。针对常见病害多样化处方推荐应用场景,基于CdsBERT-RCNN和诊断推理构建了作物病害多样化处方推荐模型,提升了面向32种常见病害的诊断准确度及处方推荐的多样化水平;针对未训练少见病害和新添处方应用场景,基于MC-SEM和语义检索构建了作物病害可拓展处方推荐模型,提升了语义匹配准确性和案例库检索速度,实现对未训练病害的处方推荐功能;针对多种模态信息采集和输入应用场景,基于BATNet多层特征融合构建了多模态作物病害处方推荐模型,提升了多模态数据输入的处方推荐性能。实验结果表明,CdsBERT-RCNN模型对32种常见病害的诊断准确率达到85.65%,F1值达到85.63%;不同完整性输入测试中,仅输入症状信息即可达到81.19%的准确率,而添加环境信息和作物信息分别使准确率进一步提高1.65、3.61个百分点;MC-SEM模型对电子病历语义匹配任务达到皮尔森相关系数86.34%和斯皮尔曼相关系数77.67%;封闭集和开放集上处方推荐准确率分别达到88.20%和82.04%,验证了模型对未训练病害的推荐能力;BATNet对于多模态输入处方推荐任务的准确率和F1值达到98.88%和98.83%;应用场景分析和测试验证了模型在不完整模态(纯文本或纯图像)和不完整信息输入(作物、环境、症状)情况下泛化能力。该研究为数字化赋能作物病害防治决策提供了新的思路。 展开更多
关键词 作物病害处方推荐 自然语言处理 语义检索 多模态融合 电子病历
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基于激光仿形的三轴式自动割胶装置设计与试验
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作者 张喜瑞 陈璿立 +4 位作者 张志富 刘俊孝 周洁 董学虎 符少华 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期254-266,共13页
为解决天然橡胶产业中胶工劳动强度高、技术难度大等问题,设计了一种基于激光仿形的三轴式自动割胶装置,通过分析天然橡胶树树围和人工割胶轨迹,确定三轴移动机构结构参数和算法程序,结合STM32开发板控制割胶轨迹;设计贴树割胶机构和仿... 为解决天然橡胶产业中胶工劳动强度高、技术难度大等问题,设计了一种基于激光仿形的三轴式自动割胶装置,通过分析天然橡胶树树围和人工割胶轨迹,确定三轴移动机构结构参数和算法程序,结合STM32开发板控制割胶轨迹;设计贴树割胶机构和仿形旋转机构,分析3种状态下距离测量值,结合多个舵机完成装置贴树仿形割胶。以割胶角度、割胶深度和橡胶树树围为试验因素,以割胶深度合格率与割面平滑度合格率为试验指标,利用Design-Expert软件设计并进行室内割胶试验。试验结果表明,当割胶角度为24°、割胶深度为4.96 mm时,装置对不同橡胶树树围具有优异的割胶效果,其中橡胶树树围为583 mm时割胶效果最佳,此时割胶深度合格率为91.38%,割面平滑度合格率为89.73%,满足割胶作业要求。 展开更多
关键词 天然橡胶 自动割胶装置 三轴式 激光测距
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基于音视频信息融合与Self-Attention-DSC-CNN6网络的鲈鱼摄食强度分类方法
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作者 李道亮 李万超 杜壮壮 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期16-24,共9页
摄食强度识别分类是实现水产养殖精准投喂的重要环节。现有的投喂方式存在过度依赖人工经验判断、投喂量不精确、饲料浪费严重等问题。基于多模态融合的鱼类摄食程度分类能够综合不同类型的数据(如:视频、声音和水质参数),为鱼群的投喂... 摄食强度识别分类是实现水产养殖精准投喂的重要环节。现有的投喂方式存在过度依赖人工经验判断、投喂量不精确、饲料浪费严重等问题。基于多模态融合的鱼类摄食程度分类能够综合不同类型的数据(如:视频、声音和水质参数),为鱼群的投喂提供更加全面精准的决策依据。因此,提出了一种融合视频和音频数据的多模态融合框架,旨在提升鲈鱼摄食强度分类性能。将预处理后的Mel频谱图(Mel Spectrogram)和视频帧图像分别输入到Self-Attention-DSC-CNN6(Self-attention-depthwise separable convolution-CNN6)优化模型进行高层次的特征提取,并将提取的特征进一步拼接融合,最后将拼接后的特征经分类器分类。针对Self-Attention-DSC-CNN6优化模型,基于CNN6算法进行了改进,将传统卷积层替换为深度可分离卷积(Depthwise separable convolution,DSC)来达到减少计算复杂度的效果,并引入Self-Attention注意力机制以增强特征提取能力。实验结果显示,本文所提出的多模态融合框架鲈鱼摄食强度分类准确率达到90.24%,模型可以有效利用不同数据源信息,提升了对复杂环境中鱼群行为的理解,增强了模型决策能力,确保了投喂策略的及时性与准确性,从而有效减少了饲料浪费。 展开更多
关键词 鲈鱼 摄食强度分类 多模态融合 Self-Attention-DSC-CNN6
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丘坡地水平圆盘式玉米精量排种器设计与试验 被引量：1
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作者 和贤桃 齐浩君 +4 位作者 张东兴 杨丽 崔涛 张凯良 桑兴超 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期151-163,共13页
为提高排种器在大坡度倾斜工况下的播种质量,设计了一种丘坡地水平圆盘式玉米精量排种器。通过分析影响水平圆盘式排种器性能的因素,设计了异端面斜向型孔和环形分区壳体,并确定了其关键结构参数;设计了排种盘双侧充种斜面以提高种子群... 为提高排种器在大坡度倾斜工况下的播种质量,设计了一种丘坡地水平圆盘式玉米精量排种器。通过分析影响水平圆盘式排种器性能的因素,设计了异端面斜向型孔和环形分区壳体,并确定了其关键结构参数;设计了排种盘双侧充种斜面以提高种子群流动性和充种性能。以型孔小端面直径、导种斜面倾角、排种盘转速为试验因素,以合格指数、漏播指数和重播指数为评价指标,开展二次正交旋转回归组合试验并进行参数优化,结果表明:当小端面直径为11.25 mm、导种斜面倾角为57.43°、排种盘转速为10.56 r/min时,合格指数为94.77%、漏播指数为1.47%、重播指数为3.86%,满足玉米精量播种要求。在优化参数下进行了排种器倾斜工况性能试验(倾斜方向设置为前倾、后倾、左倾和右倾,倾斜角为6°、12°、18°),结果表明:对比无充种斜面的排种盘,带有双侧充种斜面的排种盘无论倾斜方向或角度如何变化(0°~18°),排种器合格指数均大于93%,漏播指数均小于4%,且差异性较小。该排种器可为丘陵山区玉米播种机研发和应用提供参考。 展开更多
关键词 玉米 水平圆盘式排种器 丘陵坡地 精量播种
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残膜回收机铲齿式起膜装置设计与试验
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作者 蒋永新 曲衡 +3 位作者 刘旋峰 张海春 周欣 张丽 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期282-289,共8页
针对残膜回收机捡拾装置寿命低以及作业过程中存在漏膜等问题,为提高残膜回收率及作业效率,设计了一种铲齿式起膜装置。设计起膜齿结构及排列方式,并进行起膜齿力学分析计算,确定起膜装置影响因素。使用EDEM软件对边膜齿开展离散元仿真... 针对残膜回收机捡拾装置寿命低以及作业过程中存在漏膜等问题,为提高残膜回收率及作业效率,设计了一种铲齿式起膜装置。设计起膜齿结构及排列方式,并进行起膜齿力学分析计算,确定起膜装置影响因素。使用EDEM软件对边膜齿开展离散元仿真,建立边膜齿-土壤的作业模型,选取边膜齿入土角、边膜齿铲片形状作为试验因素,以边膜齿所受合力以及磨损量作为评价指标,采用两因素三水平仿真试验。试验结果表明,当边膜齿入土角为35°、边膜齿铲片形状为SP_(2)时,作业性能较优,合力为228.83 N,磨损量为2.81 mm,较优组合下对土壤挠动情况进行分析,土壤表层呈驼峰状可有效抬起土壤,通过ANSYS结构静力学模块与EDEM耦合,得到边膜齿最大应力为48.513 MPa,最大变形量为0.416 mm,仿真结果表明起膜齿结构设计和作业情况满足设计要求。田间试验结果表明,铲齿式起膜装置平均起膜率为94.2%,研究结果可为残膜回收机起膜装置设计提供参考。 展开更多
关键词 残膜回收机 起膜装置 铲齿式 离散元
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基于改进DeblurGANv2模型的小麦条锈菌夏孢子离焦模糊显微图像复原方法
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作者 雷雨 陈旭 +4 位作者 阮超 钱海明 李劲松 黄林生 赵晋陵 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期366-376,共11页
针对复杂工况下孢子捕捉设备显微成像易出现离焦模糊导致高频信息缺失和夏孢子边缘模糊等问题,提出了一种改进DeblurGANv2模型的小麦条锈菌夏孢子离焦模糊显微图像复原方法。首先,在DeblurGANv2模型特征融合模块后设计引入一个自底向上... 针对复杂工况下孢子捕捉设备显微成像易出现离焦模糊导致高频信息缺失和夏孢子边缘模糊等问题,提出了一种改进DeblurGANv2模型的小麦条锈菌夏孢子离焦模糊显微图像复原方法。首先,在DeblurGANv2模型特征融合模块后设计引入一个自底向上的5层特征增强模块,缩短浅层特征向深层特征的传播路径,增强不同尺度特征信息的相互融合,提升模型对高频和孢子边缘等信息的复原效果;同时,在特征提取主干网络部分引入卷积注意力机制(Convolutional block attention module,CBAM),在空间和通道2个维度增加夏孢子特征信息权重,提升模型对夏孢子的特征表达能力,丰富复原图像中夏孢子细节信息;最后,选取4种主流目标检测模型YOLO v5、Faster-R CNN、CenterNet和YOLO v8对复原前后的图像进行夏孢子检测,对比改进DeblurGANv2复原模型对检测性能的影响。试验结果表明,改进后DeblurGANv2复原模型均方误差、峰值信噪比和结构相似性指标分别为0.0014、28.88 dB、0.966,相较于原始DeblurGANv2模型性能分别提升17.65%、3.29%、0.35%;4种目标检测模型在结合改进DeblurGANv2复原模型去模糊后,检测性能指标均有不同程度提升,其中结合改进DeblurGANv2复原的YOLO v8模型性能表现最优,精确率、召回率、平均精度均值分别为96.1%、95.1%、97.7%,与直接使用YOLO v8检测模型相比,分别提升3.0、5.0、23.6个百分点,验证了本文提出的改进DeblurGANv2复原模型可复原出显微图像中离焦模糊夏孢子信息,显著提升了夏孢子目标检测模型检测性能,为气传小麦条锈菌夏孢子检测提供了技术支持。 展开更多
关键词 小麦条锈菌 显微图像 离焦模糊 孢子检测 图像复原 特征融合
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