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《农业机械学报》 CSCD 北大核心

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本刊是国家级学术期刊，农业工程类中文期刊，为美国工程住处公司（EI）收录期刊。查看详情>>
  • 主办单位中国农业机械学会；中国农业机械化科学研究院
  • 国际标准连续出版物号1000-1298
  • 国内统一连续出版物号11-1964/S
  • 出版周期月刊
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播种机星齿球面盘式覆土装置设计与试验
1
作者 卢琦 刘立晶 +1 位作者 刘忠军 靳文停 《农业机械学报》 EI CAS 2024年第4期23-31,73,共10页
针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒... 针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒的运动学分析,确定了影响覆土作业质量的主要结构参数,并对星齿球面覆土盘主要结构参数和安装参数进行了设计。借助EDEM离散元仿真技术,建立了土壤与覆土装置的互作模型,以星齿球面覆土盘安装倾角、安装间距、入土深度为试验因素,以覆土量与覆土量变异系数为评价指标,分别进行了单因素与Box-Behnken试验,确定了星齿球面覆土盘的最优结构参数组合为安装倾角25.03°、安装间距196.66 mm、入土深度77.65 mm。取安装倾角25°、安装间距197 mm、入土深度77 mm进行了田间验证试验,试验结果表明:最优参数组合下,覆土量平均值为241.46 g,与仿真结果基本一致,相对误差为5.12%,覆土量变异系数为3.71%,覆土均匀,作业质量好,覆土作业后种子播深满足农艺要求,星齿球面盘式覆土装置能有效改善播种机的覆土性能。 展开更多
关键词 播种机 覆土装置 星齿球面盘 EDEM仿真
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可变形磨损模型下微型离心泵复合磨损研究
2
作者 王田田 李俊宏 +3 位作者 南玲博 陈帝伊 曹东亮 韩伟 《农业机械学报》 EI CAS 2024年第4期136-145,共10页
为了探究微型离心泵在不同颗粒体积分数下的复合磨损类型与磨损变化,基于计算流体动力学与离散元耦合的方法,通过可变形磨料磨损Archard模型与可变形冲蚀磨损Oka模型对离心泵在不同颗粒体积分数(2%、4%、6%、8%、10%、12%)下的颗粒-部... 为了探究微型离心泵在不同颗粒体积分数下的复合磨损类型与磨损变化,基于计算流体动力学与离散元耦合的方法,通过可变形磨料磨损Archard模型与可变形冲蚀磨损Oka模型对离心泵在不同颗粒体积分数(2%、4%、6%、8%、10%、12%)下的颗粒-部件碰撞占比率、磨损分布与演化进行了研究。通过对比实验发现颗粒体积分数在4%附近时颗粒与叶轮叶片、蜗壳碰撞占比率呈现不同的变化趋势。离心泵磨损以磨料磨损为主,磨料磨损中蜗壳为磨损最严重的部件,占总磨料磨损量的68.5%,随着颗粒体积分数的增加,蜗壳处磨料磨损由断面Ⅷ向断面Ⅰ演化,蜗壳前后端先后磨损。冲蚀磨损高磨损区域主要集中于叶轮叶片,占冲蚀磨损总量的95.83%,蜗壳处冲蚀磨损断面演化规律与磨料磨损变化规律近似,但蜗壳后端最先被磨损。颗粒体积分数对蜗壳磨料磨损变形量影响较大,蜗壳、叶轮磨料磨损变形量与冲蚀磨损变形量具有相似的变化趋势。 展开更多
关键词 微型离心泵 磨料磨损 冲蚀磨损 可变形磨损 颗粒体积分数 CFD-DEM
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基于模型预测控制的菇房空调节能控制方法
3
作者 张馨 孔祥书 +3 位作者 郑文刚 王明飞 单飞飞 鲍峰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期352-361,共10页
当前工厂化食用菌生产菇房空调控制方法存在节能效率低、室内温度波动大等问题,提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)、门控循环单元神经网络(Gated recurrent unit neural network, GRU)与注意力机制(Attent... 当前工厂化食用菌生产菇房空调控制方法存在节能效率低、室内温度波动大等问题,提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)、门控循环单元神经网络(Gated recurrent unit neural network, GRU)与注意力机制(Attention)的菇房空调节能控制方法。该方法以CNN-GRU-Attention组合神经网络为预测模型,结合预测误差补偿和预测模型数据集动态更新机制,实现对菇房室内温度精准预测;建立以空调控制量为状态量的目标函数,分别利用熵权法、主观法明确目标函数权重系数,运用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithmⅡ, NSGA-Ⅱ)求解出空调在控制时域内最优控制序列,集成滚动优化和反馈机制,实现菇房环境的精准及节能控制。试验结果表明,提出的CNN-GRU-Attention菇房室内温度预测模型,以历史30 min数据预测未来10 min室内温度效果最好,选取的典型日内预测最大均方根误差为0.122℃、最小决定系数为0.807、最大平均绝对百分比误差为0.611%;菇房空调模型预测控制方法对天气波动具有较好的抗干扰能力。与阈值开关法和PID法相比,在空调节能方面,能耗分别减少21%和14%;在控制温度精度方面,RMSE可分别降低72%、46%。 展开更多
关键词 菇房 预测模型 模型预测控制 多目标优化 神经网络
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番茄钵苗移栽探出式取钵机构设计与试验
4
作者 辛亮 王明成 +3 位作者 孙国玉 张浩 孙铭翼 王航 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期96-105,共10页
为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出... 为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出入钵、移动送苗及收回推秧工序。根据钵苗移栽取钵过程分析与设计要求,建立了探出式取钵机构力学分析模型,并获得影响秧针扎入钵土时驱动杆受最小驱动力的因素。基于Matlab App Designer平台开发了取钵机构计算机辅助分析设计软件,获得满足番茄钵苗移栽要求的取钵机构设计参数集。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以驱动杆斜杆夹角、钵体含水率、入钵深度为试验因素,以钵体完整率和取苗成功率为评价指标,试制样机并搭建台架实施参数组合优化及验证试验,结果表明:探出式取钵机构可有效地配合取苗机构完成各项性能工作要求,在参数组合为驱动斜杆间夹角112°、钵体含水率57.5%、入钵深度28.4 mm时作业效果最佳,钵体完整率为96.44%,取苗成功率为97.06%,满足钵苗移栽作业性能。 展开更多
关键词 番茄 钵苗移栽 探出式 取钵机构 力学分析
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基于HER-TD3算法的青皮核桃采摘机械臂路径规划
5
作者 杨淑华 谢晓波 +3 位作者 邴振凯 郝建军 张秀花 袁大超 《农业机械学报》 EI CAS 2024年第4期113-123,共11页
针对青皮核桃和树枝等障碍物无序生长导致机械臂采摘环境复杂、训练任务量大、稳定性差等普遍存在的问题,本文设计了一种同步带模组与机械臂协作的采摘装置,并采用基于事后经验回放的双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin delayed deep de... 针对青皮核桃和树枝等障碍物无序生长导致机械臂采摘环境复杂、训练任务量大、稳定性差等普遍存在的问题,本文设计了一种同步带模组与机械臂协作的采摘装置,并采用基于事后经验回放的双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin delayed deep deterministic policy gradient with hindsight experience replay,HER-TD3)对采摘机械臂进行路径规划,通过HER算法提高智能体的探索能力,缓解稀疏奖励的问题;通过TD3算法提高智能体的稳定性,减少了训练中出现的震荡现象。为了证明HER-TD3算法的可行性和泛化能力,引入TD3、HER-DDPG算法进行对比,采用降维训练方法对3种深度强化学习智能体进行训练,结果表明HER-TD3算法模型在完成路径规划任务中成功率达到98%,与HER-DDPG算法相比提高4个百分点,与TD3算法相比提高19个百分点;在CoppeliaSim软件中搭建三维模型仿真环境,设计初始姿态和碰撞检测,使用YOLO v4识别青皮核桃,通过该算法模型能够引导虚拟采摘机械臂避开树枝障碍物达到目标位置,完成无碰撞路径规划,无障碍物和有障碍物时路径规划成功率分别为91%和86%;利用物理样机进行青皮核桃采摘试验时,仍能较好地完成路径规划任务,无障碍物时采摘路径规划成功率为86.7%,平均运动时间为12.8 s,有障碍物时采摘路径规划成功率为80.0%,平均运动时间为13.6 s,验证了HER-TD3算法对复杂环境具有较好的适应性和稳定性。 展开更多
关键词 青皮核桃 采摘机器人 机械臂 HER-TD3算法 路径规划
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基于荧光光谱结合宽度学习的白菜农药残留量检测方法 被引量：1
6
作者 刘翠玲 李佳琮 +3 位作者 孙晓荣 殷莺倩 张善哲 吴静珠 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期198-204,共7页
为了高效监控蔬菜中农药残留情况,利用荧光光谱技术检测白菜中吡虫啉农药残留量。首先通过三维荧光光谱确定400nm为吡虫啉的最佳激发波长;其次通过分析6种预处理算法和2种降维算法,分别选出多元散射校正(Multiple scattering calibratio... 为了高效监控蔬菜中农药残留情况,利用荧光光谱技术检测白菜中吡虫啉农药残留量。首先通过三维荧光光谱确定400nm为吡虫啉的最佳激发波长;其次通过分析6种预处理算法和2种降维算法,分别选出多元散射校正(Multiple scattering calibration,MSC)和无信息变量消除(Uninformative variable elimination,UVE)作为最佳的预处理与波长选择方法;宽度学习系统(Broad learning system,BLS)用于荧光光谱建模,同时与偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLSR)、支持向量机(Support vector machine,SVM)和深度极限学习机(Deep extreme learning machines,DELM)等经典模型进行比较。结果显示BLS模型获得了最佳吡虫啉含量预测效果,测试集决定系数R^(2)_(p)达0.949,均方根误差(Root mean square error,RMSE)达0.347 mg/kg。表明了荧光光谱技术结合宽度学习预测农药残留量的可行性,可以为在线检测农药残留量系统的开发提供理论依据。 展开更多
关键词 白菜 农药残留 三维荧光光谱 宽度学习系统 波段选择
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基于参考轨迹实时修正的机器人轨迹跟踪控制方法
7
作者 肖帆 李公法 +3 位作者 章晓峰 陶波 蒋国璋 李光 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期441-449,共9页
针对动力学不确定性的机器人轨迹跟踪问题,本文提出一种基于参考轨迹实时修正的机器人轨迹跟踪控制方法。将轨迹跟踪中已产生的误差进行累加,实时前馈补偿到参考轨迹上即将被跟踪的点上。给出了该方法的控制框图,由控制框图导出跟踪误... 针对动力学不确定性的机器人轨迹跟踪问题,本文提出一种基于参考轨迹实时修正的机器人轨迹跟踪控制方法。将轨迹跟踪中已产生的误差进行累加,实时前馈补偿到参考轨迹上即将被跟踪的点上。给出了该方法的控制框图,由控制框图导出跟踪误差与命令误差之间的关系式。关系式表明只需控制器中的控制算法保证速度误差稳定,即可保证跟踪误差收敛。此外,提高补偿增益的值可以提高误差的收敛速度。分析PD控制律能满足所提方法的收敛条件。给出了所提方法中参数的调节方案。通过仿真和实验验证了该方法的有效性。实验结果表明,各个关节跟踪轨迹1得到的误差绝对值均不大于0.0087 rad;跟踪轨迹2得到的误差绝对值均不大于0.0059 rad。 展开更多
关键词 机器人 轨迹跟踪 参考轨迹 PD控制
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基于改进YOLO v4的荔枝病虫害检测模型 被引量：9
8
作者 王卫星 刘泽乾 +3 位作者 高鹏 廖飞 李强 谢家兴 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期227-235,共9页
为实时准确地检测到自然环境下背景复杂的荔枝病虫害,本研究构建荔枝病虫害图像数据集并提出荔枝病虫害检测模型以提供诊断防治。以YOLO v4为基础,使用更轻、更快的轻量化网络GhostNet作为主干网络提取特征,并结合GhostNet中的核心设计... 为实时准确地检测到自然环境下背景复杂的荔枝病虫害,本研究构建荔枝病虫害图像数据集并提出荔枝病虫害检测模型以提供诊断防治。以YOLO v4为基础,使用更轻、更快的轻量化网络GhostNet作为主干网络提取特征,并结合GhostNet中的核心设计引入更低成本的卷积Ghost Module代替颈部结构中的传统卷积,得到轻量化后的YOLO v4-G模型。在此基础上使用新特征融合方法和注意力机制CBAM对YOLO v4-G进行改进,在不失检测速度和模型轻量化程度的情况下提高检测精度,提出YOLO v4-GCF荔枝病虫害检测模型。构建的数据集包含荔枝病虫害图像3725幅,其中病害种类包括煤烟病、炭疽病和藻斑病3种,虫害种类包括毛毡病和叶瘿蚊2种。试验结果表明,基于YOLO v4-GCF的荔枝病虫害检测模型,对于5种病虫害目标在训练集、验证集和测试集上的平均精度分别为95.31%、90.42%和89.76%,单幅图像检测用时0.1671 s,模型内存占用量为39.574 MB,相比改进前的YOLO v4模型缩小84%,检测速度提升38%,在测试集中检测平均精度提升4.13个百分点,同时平均精度比常用模型YOLO v4-tiny、EfficientDet-d2和Faster R-CNN分别高17.67、12.78、25.94个百分点。所提出的YOLO v4-GCF荔枝病虫害检测模型能够有效抑制复杂背景的干扰,准确且快速检测图像中荔枝病虫害目标,可为自然环境下复杂、非结构背景的农作物病虫害实时检测研究提供参考。 展开更多
关键词 荔枝 病虫害检测 目标检测 YOLO v4 轻量化
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农田耕后地表微地貌自走遥控测量装置设计与试验 被引量：1
9
作者 张青松 齐涛 +3 位作者 廖庆喜 王泽天 陈杰 朱龙图 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期73-82,119,共11页
针对油菜精量联合直播机作业后,田间作业厢面微地貌形状特征参数测量困难、传统测量方法存在测量效率和误差难以兼顾、现有测量装置操作便捷性不够的问题,设计了一种自走遥控地表微地貌测量装置。该装置主要由行走部件和微地貌测量系统... 针对油菜精量联合直播机作业后,田间作业厢面微地貌形状特征参数测量困难、传统测量方法存在测量效率和误差难以兼顾、现有测量装置操作便捷性不够的问题,设计了一种自走遥控地表微地貌测量装置。该装置主要由行走部件和微地貌测量系统组成,装置可以通过遥控操作到达指定测量区域并通过手机APP控制激光雷达扫描作业高度和扫描作业速度及实时显示测量装置测量状态信息,实现农田耕后地表微地貌特征高效测量。对装置行走部件悬挂避振机构和驱动机构行走驱动力进行了设计和分析,确定了弹簧避振器中圆柱螺旋压缩弹簧参数和驱动机构驱动电机参数;对微地貌测量系统控制单元硬件和软件进行了设计,确定了控制单元硬件电路和软件工作流程;对装置倾斜误差和系统误差进行了分析,消除了装置倾斜误差和系统误差。开展了装置田间测量试验,对地表厢面微地貌特征及畦沟沟型进行了测量,结果表明:相较于传统针板法测量方式,所开发的微地貌测量装置测量油菜直播机作业后的地表微地貌特征,获得的厢面平整度特征参数高度均方根、表面相关长度、畦沟平均沟宽、沟宽稳定性系数、平均沟深和沟深稳定性系数误差分别为4.01%、4.81%、3.70%、1.34%、2.09%和2.89%。研究为油菜精量联合直播机等机具农田作业后厢面地表微地貌特征测量提供参考。 展开更多
关键词 油菜直播 地表微地貌 测量装置 自走遥控 激光雷达
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玉米姿控驱导式排种器导向投种机构设计与试验 被引量：1
10
作者 董建鑫 高筱钧 +3 位作者 张仕林 黄玉祥 张崇勤 史江涛 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期25-34,共10页
针对玉米姿控驱导式排种器在高速工况下投种点位不一致,播种粒距均匀性不佳的问题,提出约束种子运动自由度并引导投种方向的方法,设计了一种新型导向投种机构,合理规划了待投种子的导种轨迹,进而确保投种点位及初速度恒定。完成了导向... 针对玉米姿控驱导式排种器在高速工况下投种点位不一致,播种粒距均匀性不佳的问题,提出约束种子运动自由度并引导投种方向的方法,设计了一种新型导向投种机构,合理规划了待投种子的导种轨迹,进而确保投种点位及初速度恒定。完成了导向投种机构的结构参数设计与待投种子的动力学分析,明确了影响排种性能的关键参数及其取值范围,通过单因素与双因素试验获取了排种器的最优参数组合,并进行性能对比验证试验。结果表明,约束运移弧面圆心角取35°时,投种点位较为集中;在作业速度8 km/h、引导投种弧面半径24.3 mm时,排种性能达到最优,粒距合格指数、重播指数和变异系数分别为91.5%、4.7%和13.6%;当作业速度由8 km/h提升至14 km/h时,较原排种器粒距变异系数的降幅由0.1个百分点增大至2.7个百分点,采用导向投种机构可有效提升原排种器的高速作业性能。 展开更多
关键词 玉米种子 机械式排种器 高速 导向投种机构
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溢流孔直径对轴流泵系统过渡过程的影响
11
作者 胡重阳 张校文 +3 位作者 汤方平 许旭东 黄从兵 金雷 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期181-191,共11页
沿海泵站使用的大型轴流泵系统(LAPS)往往需要配备溢流孔以提高过渡过程的品质,但由于LAPS过渡过程中增设溢流孔的机理尚不明确,因此在设计和应用上存在很多困难。本文设计了6种不同直径的溢流孔,在Flomaster软件二次开发的基础上,用瞬... 沿海泵站使用的大型轴流泵系统(LAPS)往往需要配备溢流孔以提高过渡过程的品质,但由于LAPS过渡过程中增设溢流孔的机理尚不明确,因此在设计和应用上存在很多困难。本文设计了6种不同直径的溢流孔,在Flomaster软件二次开发的基础上,用瞬态模拟方法研究了不同直径的溢流孔对LAPS的同步启动、异步启动、同步停机和异步停机过渡过程的影响。结果表明:在异步启动过程中,当溢流孔直径达到2 m时,最大冲击扬程为1.67H_(r),最大冲击功率为1.34P_(r),进一步增加溢流孔直径对降低LAPS的最大冲击扬程和功率无明显增益。在异步停机过程中,溢流孔可以有效延缓LAPS流量的衰减,降低瞬时水头和功率,然而,当溢流孔直径达到2 m时,最大冲击扬程为1.18H_(r),最大冲击功率为1.1P_(r),进一步增加溢流孔直径对降低LAPS异步停机过程中的最大冲击水头和功率没有明显的作用。溢流孔直径越大,对于提高过渡过程质量的效果越好,但是当溢流孔直径增大到一定程度后,继续增加溢流孔直径效果没有明显提高。 展开更多
关键词 沿海泵站 大型轴流泵系统 过渡过程 溢流孔 数值模拟 模型试验
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基于改进ResNeXt50残差网络的锦鲤选美方法
12
作者 王军龙 宣魁 +2 位作者 熊海涛 王峰 李娟 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期330-337,共8页
锦鲤选美的不同等级之间具有高相似度的特点,目前都是人工进行选美分级。为解决人工选美所存在的效率低、主观性强、成本高的问题,提出了一种基于迁移学习和改进ResNeXt50残差网络的锦鲤选美方法。本文首先构建了红白、大正、昭和3种锦... 锦鲤选美的不同等级之间具有高相似度的特点,目前都是人工进行选美分级。为解决人工选美所存在的效率低、主观性强、成本高的问题,提出了一种基于迁移学习和改进ResNeXt50残差网络的锦鲤选美方法。本文首先构建了红白、大正、昭和3种锦鲤的选美等级数据集。其次,采用迁移学习策略提高训练速度,并从SE注意力模块、Hardswish激活函数和Ranger优化器3方面对ResNeXt50模型进行了改进,构建了SH-ResNeXt50锦鲤选美分级模型。试验结果表明:SH-ResNeXt50模型有效提升了锦鲤选美的等级分选能力,模型准确率达95.6%,损失值仅0.074,优于常用的AlexNet、GoogLeNet、ResNet50和ResNeXt50网络模型。最后,采用Grad-CAM分析SH-ResNeXt50模型的可解释性,结果表明SH-ResNeXt50模型和人工识别的感兴趣区域基本一致。本文所提出的方法实现了具有高相似度的锦鲤不同等级的智能分选,对其它具有高相似度的生物等级分选具有借鉴意义。 展开更多
关键词 锦鲤选美 等级分选 迁移学习 深度学习 目标识别 目标分类
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金银花静电除杂装置设计与试验
13
作者 王凤花 林玉红 +3 位作者 赖庆辉 王永杰 田保宁 苏微 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期143-154,共12页
针对金银花除杂过程中编织袋丝去除效果不佳的问题,本文基于静电分离技术,设计了一种金银花静电除杂装置。通过理论分析,推导了静电场中金银花和编织袋丝产生轨迹分离的临界条件,验证了静电分离技术用于金银花除杂具有一定的可行性。基... 针对金银花除杂过程中编织袋丝去除效果不佳的问题,本文基于静电分离技术,设计了一种金银花静电除杂装置。通过理论分析,推导了静电场中金银花和编织袋丝产生轨迹分离的临界条件,验证了静电分离技术用于金银花除杂具有一定的可行性。基于单因素试验和COMSOL电场仿真,进一步探究了各影响因素对除杂性能的影响,确定了静电极形状为圆弧形、静电极角度α为45°。以高压静电发生器的输出电压U、静电极与辊筒的间距L和辊筒转速N为试验因素,开展Box-Behnken试验,分别建立了除杂率和误除率的二次回归方程。采用响应面分析法探明了各试验因素对试验指标的影响规律。通过参数寻优,确定了该装置的最优工作参数为U=11.9 kV、N=28 r/min以及L=60 mm。台架试验结果显示,除杂率和误除率分别为94.47%和0.89%,满足金银花除杂要求。 展开更多
关键词 金银花 静电除杂 电场 COMSOL
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气候与种植结构变化对温室气体排放及灌溉需水的影响
14
作者 栾晓波 高子涵 +3 位作者 薛静 孙世坤 唐一荷 高飞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期327-337,共11页
针对气候变化和种植结构调整对黄淮海地区农业生产作用不明晰的问题,基于反硝化分解模型(Denitrification-decomposition, DNDC),采用情景分析法评估了气候与种植结构变化对黄淮海地区农业温室气体(CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O)排放和灌溉... 针对气候变化和种植结构调整对黄淮海地区农业生产作用不明晰的问题,基于反硝化分解模型(Denitrification-decomposition, DNDC),采用情景分析法评估了气候与种植结构变化对黄淮海地区农业温室气体(CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O)排放和灌溉需水量的影响。结果表明:从1995年到2015年,研究区气候向暖湿化方向发展,其中年均最高温度无显著变化,年均最低温度上升0.7℃,年降水量增长46.5 mm;1995年研究区玉米、小麦和水稻种植面积分别约为7.9×10^(6)、1.4×10^(7)、2.9×10^(6)hm^(2);2015年3种作物种植面积均增大,而水稻、小麦种植比例减小。气候变化影响下,黄淮海地区农业温室气体排放增加,灌溉需水量小幅减小。与1995年相比,2015年CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O排放强度分别增长至3 730.5、443.2、5.9 kg/hm^(2),增幅分别为4.7%、0.8%、26.2%,灌溉需水量减小为499.3 mm,减幅为6.6%。种植结构调整改变温室气体排放和灌溉需水量,黄淮海地区种植结构演变使CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O排放总量增加至9.9×10^(7)、1.4×10^(6)、1.3×10^(5)t,分别增加13.8%、8.6%、13.3%,同时,玉米作为高耗水作物,部分地区灌溉需水量随其种植比例的增大而增大。研究结果可为黄淮海地区未来农业节水减排政策的制定提供理论依据。 展开更多
关键词 种植结构 灌溉需水量 温室气体 DNDC模型
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丘陵山区自走式马铃薯联合收获机设计与通过性试验 被引量：1
15
作者 王法安 曹钦洲 +3 位作者 李彦彬 庞有伦 解开婷 张兆国 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期10-19,共10页
针对丘陵山区马铃薯联合收获机短缺、履带底盘通过性较差等问题,设计了一款包括底盘行走装置、多级输送分离装置的自走式马铃薯收获机,开展了底盘通过性和机器收获性能理论分析。首先,对收获机底盘坡地行驶、越障性能进行理论分析,获得... 针对丘陵山区马铃薯联合收获机短缺、履带底盘通过性较差等问题,设计了一款包括底盘行走装置、多级输送分离装置的自走式马铃薯收获机,开展了底盘通过性和机器收获性能理论分析。首先,对收获机底盘坡地行驶、越障性能进行理论分析,获得底盘通过性的临界参数;其次,对收获过程中马铃薯运动学进行分析,得到关键工作部件的相关参数。与此同时,运用RecurDyn仿真软件对整机进行多体动力学仿真分析,获得自走式马铃薯联合收获机适用于丘陵山区横向与纵向坡地及跨越壕沟与直壁的相关运动参数。仿真结果表明:纵向坡地行驶的最大爬坡角度为28°、横向坡地行驶的最大坡度角为20°、整机跨越垂直障碍的最大高度为150 mm、最大跨越壕沟宽度为300 mm。田间试验结果表明:收获作业时伤薯率为1.92%、破皮率为2.86%。收获机满足纵向坡度25°稳定行驶要求,跨越300 mm壕沟,翻越150 mm直壁,与仿真结果保持一致,验证了仿真的准确性,满足履带马铃薯收获机行驶通过性的设计要求。该研究可为丘陵山区根茎类履带式收获机的设计提供理论基础与参考。 展开更多
关键词 马铃薯 自走式联合收获机 丘陵山区 RecurDyn仿真 通过性
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基于改进ORB-SLAM2的果园喷药机器人定位与稠密建图算法
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作者 丛佩超 崔利营 +3 位作者 万现全 李佳星 刘俊杰 张欣 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期45-55,共11页
针对果园喷药机器人视觉导航过程中定位精度低、地图构建效果差等问题,本文提出一种新的视觉定位与稠密建图算法。该算法基于ORB-SLAM2算法架构,首先,通过优化FAST角点、描述子阈值,并采取图像金字塔法与高斯滤波算法,剔除劣质ORB特征点... 针对果园喷药机器人视觉导航过程中定位精度低、地图构建效果差等问题,本文提出一种新的视觉定位与稠密建图算法。该算法基于ORB-SLAM2算法架构,首先,通过优化FAST角点、描述子阈值,并采取图像金字塔法与高斯滤波算法,剔除劣质ORB特征点,以提升图像关键帧质量和特征匹配精度。其次,引入稠密建图线程,利用点云恢复算法、统计滤波方法形成点云队列,采取点云拼接技术与体素滤波算法输出稠密点云地图,并在ORB-SLAM2算法的ROS节点中增加关键帧输出接口与位姿发布话题,通过NeedNewKeyFrame函数选取ORB-SLAM2算法所生成的关键帧,减少系统计算量。最终,由RGB-D相机实现果园喷药机器人的精准定位与稠密建图。为验证本文算法的有效性与实用性,进行TUM数据集仿真分析与真实场景测试,结果表明:相较ORB-SLAM2算法,本文算法的绝对轨迹平均误差降低44.01%、相对轨迹平均误差降低7.93%,ORB特征点匹配数量平均提升19.03%,定位精度与运行轨迹效果均有显著提升,此外,还能获取较高精度的果园喷药机器人工作场景信息。本文算法可为果园喷药机器人的自主导航提供理论基础。 展开更多
关键词 果园 喷药机器人 ORB-SLAM2 高斯滤波 精准定位 稠密建图
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油菜联合收获机滚筒筛式复清装置设计与试验 被引量：1
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作者 袁佳诚 杨佳 +2 位作者 万星宇 廖宜涛 廖庆喜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期99-108,共10页
针对油菜联合收获机脱粒分离作业后脱出物组分杂,籽粒细小不易分离,导致清选作业清洁率低、人工复清劳动强度大等问题,设计了一种挂接在粮箱上的模块化滚筒筛式复清装置。基于运动学与动力学分析了物料提升螺旋输送器和筛分装置的结构... 针对油菜联合收获机脱粒分离作业后脱出物组分杂,籽粒细小不易分离,导致清选作业清洁率低、人工复清劳动强度大等问题,设计了一种挂接在粮箱上的模块化滚筒筛式复清装置。基于运动学与动力学分析了物料提升螺旋输送器和筛分装置的结构参数与运行参数范围;以滚筒筛式复清装置的损失率、清洁率及筛分效率为评价指标,以滚筒筛转速、筛网内助流螺旋叶片螺距和筛孔直径为影响因素,基于EDEM开展了三因素三水平正交试验,确定了最佳参数组合,并利用收获关键部件试验台开展了验证试验。仿真结果表明:当喂入量为0.6 kg/s时,滚筒筛式复清装置的较优参数组合为筛孔直径5 mm、滚筒筛转速105 r/min、筛网内助流螺旋叶片螺距250 mm,此时滚筒筛式复清装置损失率为0.92%、清洁率为98.96%、筛分效率为95.12%。台架验证试验表明,带有滚筒筛式复清装置的清选系统工作顺畅,在最佳参数组合条件下,滚筒筛式复清装置的损失率为0.96%、清洁率为98.67%、筛分效率为95.36%,对比未增加滚筒筛式复清装置前清洁率提升了4.38个百分点。研究可为油菜联合收获机清选装置结构改进和优化提供参考。 展开更多
关键词 油菜联合收获机 清选系统 复清装置 滚筒筛 EDEM
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弧槽双螺旋式排肥器优化设计与试验 被引量：5
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作者 顿国强 刘文辉 +3 位作者 杜佳兴 周成 毛宁 纪文义 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期118-125,174,共9页
为实现排肥器的精量排肥,对采用错位叠加单螺旋排肥曲线原理的弧槽双螺旋式排肥器的排肥性能进行理论分析,确定其排肥量及影响其排肥性能的因素,以螺距S、弧槽半径R_(p)、中心距a为试验因素,并以均匀性变异系数、施肥精度为试验指标,进... 为实现排肥器的精量排肥,对采用错位叠加单螺旋排肥曲线原理的弧槽双螺旋式排肥器的排肥性能进行理论分析,确定其排肥量及影响其排肥性能的因素,以螺距S、弧槽半径R_(p)、中心距a为试验因素,并以均匀性变异系数、施肥精度为试验指标,进行了三因素三水平Box Behnken试验,得到最优参数:螺距S为35 mm,弧槽半径R_(p)为17.5 mm,中心距a为35 mm,在最优参数组合下制作排肥器并进行台架验证试验与对比试验,试验结果表明:台架试验的均匀性变异系数、施肥精度与仿真试验相对误差分别为5.07%、4.69%,仿真与台架试验吻合度较好,对比试验结果表明:优化后弧槽双螺旋式排肥器施肥精度为3.35%,施肥精度较高,优化后弧槽双螺旋式排肥器较未优化弧槽双螺旋式排肥器、单螺旋排肥器均匀性变异系数分别降低7.26、15.48个百分点,优化后的弧槽双螺旋式排肥器排肥性能良好。 展开更多
关键词 单螺旋排肥器 弧槽双螺旋式排肥器 均匀性 结构优化 离散元
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基于Sentinel的时间序列田块尺度LAI重建与冬小麦估产 被引量：5
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作者 周西嘉 张悦 +3 位作者 王鹏新 张树誉 李红梅 田惠仁 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期173-185,共13页
为了进行田块尺度的冬小麦单产估测,以陕西省关中平原为研究区域,基于Sentinel-1、Sentinel-2和Sentinel-3卫星数据反演叶面积指数(LAI),并利用增强的深度卷积神经网络融合模型(EDCSTFN)和增强的时空自适应反射率融合模型(ESTARFM)对Sen... 为了进行田块尺度的冬小麦单产估测,以陕西省关中平原为研究区域,基于Sentinel-1、Sentinel-2和Sentinel-3卫星数据反演叶面积指数(LAI),并利用增强的深度卷积神经网络融合模型(EDCSTFN)和增强的时空自适应反射率融合模型(ESTARFM)对Sentinel-1、Sentinel-2和Sentinel-3 LAI进行时空融合,进而重建尺度12 d的空间分辨率20 m LAI并用于冬小麦单产估测。结果表明,基于Sentinel-1后向散射系数和相干性能够准确地反演关中平原冬小麦种植区的20 m空间分辨率LAI,决定系数(R^(2))在冬小麦主要生育期可达0.70以上;相比于基于Sentinel-2和Sentinel-3的ESTARFM模型和EDCSTFN模型(EDCSTFN_S3),基于Sentinel-1和Sentinel-2的EDCSTFN模型(EDCSTFN_S1)可以明显提高距离参考影像获取日期较远的日期的LAI时空融合精度,ESTARFM、EDCSTFN_S3和EDCSTFN_S13个模型在5月下旬的融合结果对应的R^(2)分别为0.53、0.71和0.76;基于时空融合LAI的冬小麦估产结果与冬小麦单产数据具有良好的相关性(R^(2)=0.52,P<0.01),估产结果的均方根误差为358.25 kg/hm~2,归一化均方根误差为19%,平均相对误差为7.34%,并显示了丰富的田块尺度冬小麦单产分布细节特征,展现了进行田块尺度冬小麦精确估产的潜力。 展开更多
关键词 冬小麦 估产 叶面积指数 时空数据融合 田块尺度 时间序列重建
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小白菜正负气压组合式精量排种器设计与试验 被引量：5
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作者 刘海 廖宜涛 +3 位作者 王磊 王宝山 杜铮 廖庆喜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期54-65,共12页
针对小白菜精量复式播种机采用单体排种器播种时传动系统复杂、各行出苗效果差异明显等不足,设计了2个排种盘可同时播8行的小白菜正负气压组合式排种器,阐明了排种器的工作过程、原理及主要结构参数,理论分析确定了排种盘和排种口结构... 针对小白菜精量复式播种机采用单体排种器播种时传动系统复杂、各行出苗效果差异明显等不足,设计了2个排种盘可同时播8行的小白菜正负气压组合式排种器,阐明了排种器的工作过程、原理及主要结构参数,理论分析确定了排种盘和排种口结构参数及其种子迁移轨迹。利用DEM-CFD气固耦合动网格模型分析了排种盘转速、气室负压和气室正压对排种性能的影响,试验结果表明:负压对排种器合格指数、重播指数及漏播指数均有显著影响,负压为-3000 Pa、正压为300 Pa、转速为30 r/min、品种为中箕青605时,各行平均合格指数为93.12%、重播指数为3.59%、漏播指数为3.29%。利用JPS-12型排种器检测试验台开展了台架试验,试验结果表明:排种盘转速为30 r/min、负压为-3000 Pa、正压为300 Pa时,各行平均合格指数为91.32%、平均重播指数为6.19%、平均漏播指数为2.49%。以较优因素水平组合开展了田间试验,试验结果表明:小白菜平均苗数为10株/m、株距平均值为100.48 mm,各行苗数一致性变异系数为8.05%,满足小白菜种植农艺要求。 展开更多
关键词 小白菜 精量播种 正负气压组合式排种器
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