轻量级多场景群养猪只行为识别模型研究

针对现有猪只行为识别模型体积大、识别场景单一、部署应用硬件要求高等问题,本文提出轻量级多场景群养猪只行为识别模型YOLO v5n-PBR(YOLO v5n for pig behavior recognition)。首先通过拍摄和收集不同养殖场景、不同猪只数量及不同角度的群养猪只行为数据构建多场景群养猪只行为数据集,并根据该数据集中猪只行为目标的特点引入迁移学习方法和OTA(Optimal transport assignment)标签分配方法对YOLO v5n模型进行训练,加快模型收敛速度并提升模型精度,构建高精度多场景群养猪只行为识别模型;然后利用L1-norm剪枝算法筛选并删减模型中不重要的通道,去除冗余参数;最后通过微调训练和中间特征知识蒸馏去除剪枝带来的性能劣化,从而得到轻量级多场景群养猪只行为识别模型YOLO v5n-PBR并进行嵌入式设备部署。实验结果表明,YOLO v5n-PBR模型平均精度均值(mean average precision,mAP)为96.9%,参数量、计算量和内存占用量分别为4.700×10^(5)、1.20×10^(9)和1.2 MB,在两种不同系统和不同硬件配置的嵌入式设备上的部署实时识别帧率分别为12.2帧/s和66.3帧/s,与原始模型YOLO v5n相比,mAP提高1.1个百分点,参数量、计算量和内存占用量分别减少73.3%、70.7%和68.4%,部署实时识别帧率分别提高74.3%和83.1%。此外,基于多场景群养猪只行为数据集训练得到的YOLO v5n-PBR模型在4个单场景或双场景的群养猪只行为数据集上的mAP均能达到98.1%,对2种不同养殖场景的6段猪只行为视频的嵌入式设备部署识别统计结果与人工统计结果相近,平均精确率和平均召回率均为95.3%,以较少的参数达到较强的泛化性。本文提出的YOLO v5n-PBR模型具有精度高、体积小、速度快、泛化性强等优点,可满足嵌入式设备部署要求,为猪只行为的实时、准确监测及猪只行为识别模型的部署应用提供技术基础。

农业信息采集机器人关键技术研究现状与发展趋势

智慧农业是农业现代化的标志,农业信息采集是智慧农业的重要环节之一,相较于人工信息采集具有的低效、准确度不高等不足,利用农业信息采集机器人代替人工进行农情信息采集,可降低农作强度、提升生产效率。本文针对不同场景下的农业信息采集机器人,概括了近几十年国内外农业信息采集机器人的应用现状,总结了自主导航技术、机器视觉技术、智能控制技术、智能云处理技术四大关键技术的研究现状,并结合农业生产中环境非结构化、作业对象具有娇嫩性等特点,指出了目前关键技术存在的问题,并提出复合导航技术、多机智能感知、视觉监测算法优化、通用化智能控制、智能云管控平台是未来的发展趋势。

基于轻量化YOLOv4的死淘鸡目标检测算法

针对目前死淘鸡目标检测研究较少,高精度检测算法体积大难以部署至移动式设备等问题,提出一种基于YOLOv4的轻量化死淘鸡目标检测算法。采集大规模蛋鸡养殖工厂笼中死淘鸡图片,建立目标检测数据集;在算法中引入MobileNetv3主干提取网络与深度可分离卷积来降低模型体积;并在最大池化层前添加自注意力机制模块,增强算法对全局语义信息的捕获。在自建数据集中的试验结果表明,改进算法在死淘鸡目标检测任务中有更高的准确度,其mAP值与召回率分别达到97.74%和98.15%,模型大小缩小至原算法的1/5,在GPU加速下帧数达到77帧/s,检测速度提高1倍,能够满足嵌入式部署需求。

中国国际关系定量研究十年发展与进路

中国国际关系定量研究经过近十年的持续发展已经形成了具有集体特征、共享规范和对学科产生整体影响的研究类型,并在学界持续的关注、讨论和争论中被界定为非严格意义上的“研究领域”。对于任何一个研究领域而言,定期进行回顾总结和进路探讨是一项必要而重要的学术工作,有助于凝聚共同努力、形成和强化学术共识、及时发现和纠正偏误、保证可持续创新。清华大学国际关系数据与计算实验室和北京大学全球风险政治分析实验室组建联合研究团队,搜集并分析近十年在中文学术期刊上发表的国际关系定量研究论文,并结合定性观察和扩展性思考,形成本文,供学界同仁进一步讨论。本项研究旨在发现问题、寻找改进方案、避免误区、发挥潜力,推动我国国际关系定量研究自身的健康发展,促进其对我国国际关系学科建设作出更加积极的贡献。

输电线路断股捋回修复机器人设计

传统断股线路修复方法为人工高空修补,该方法工作强度高、风险大且效率低下。在现有断股线路修复装置的基础上,设计一种输电线路断股捋回修复机器人,通过PLC系统驱动机器人沿架空地线行走,在地线断股处通过驱动齿轮带动断股输电线路同环绕套筒旋转,并通过捋线套筒内弹簧圆柱件挤压断股电线,到输电线路凹陷部分,实现断股捋回与压接,从而修复断股输电线路。最终,通过实验验证了断股捋回修复机器人具有稳定与可靠的断股导线修复能力。

具备穿越障碍物功能的断股线路修复装置

高压架空输电线是弥补我国电能地理分配不均的重要部件,因此及时修补长时间外界应力作用或不可控雷击等对输电线路带来的断股与损伤具有重要意义。目前对输电线路的维修主要还是风险系数较大的人工修补方式,尽管已有研究设计了相关断股修复装置以替代人工作业,但在存在障碍物的空间受限场合缺少相关讨论与设计。为了增大修复装置在空间受限场合的适用性,全面实现输电线路的自动修补,提出了一种具备穿越障碍物功能的输电线路断股修复装置,通过调节机构与固定、绕线机构的分块设计实现了空间受限场合下的线路可靠修复。最后,通过试验验证了断股修复装置的可行性与有效性。

多旋翼无人机不同作业参数对花生冠层雾滴沉积分布特性的影响

为探究无人机航空喷施时花生冠层雾滴沉积分布规律,设计无人机不同喷雾作业参数对花生冠层的雾滴沉积分布影响的试验。该试验以DJ T20型多旋翼电动无人机进行作业,以清水代替农药喷施采集雾滴沉积数据,以图像处理软件Depositscan来分析采集来的水敏纸数据。结果表明:各组试验的雾滴沉积分布趋势均相似,在靶区内雾滴沉积大致呈正态分布,受环境风场的影响,大量雾滴在中心航线左侧沉积,受无人机起飞时速度和高度的影响,各区域内第一条采样带R1的雾滴沉积效果较好;从雾滴沉积量、沉积密度均匀性分析可知,当飞行速度为2.5 m/s、喷雾流量为1.6 L/min,飞行高度为3.5 m时,喷雾效果最佳,为最佳作业组合;飞行高度、飞行速度对靶区内雾滴沉积量、雾滴沉积均匀性影响均显著。该研究对提高无人机喷施效率具有十分重要的指导意义。

温室作物生长信息检测相机的电驱平台设计

设施园艺作物精准调控,需利用高光谱、多光谱等相机检测作物生长状态信息,而开发出可搭载相机的电驱平台,提高检测的效率和效果,已成为开展设施园艺作物精准调控工作的迫切需求。为此,介绍了一种采用功能拓展设计方案的电驱平台:在现有设施园艺移栽机装备上合理增设一套以三菱PLC为控制器,采用伺服驱动的相机搭载平台,其机械架构由同步带轮组、丝杠丝母副、不规则升降平台,行走装置及双层横梁轨道等组成。测试结果表明:拓展设计的电驱平台,可搭载多种相机开展作物生长状态信息定点检测,节省了开发成本及占地空间,有效提升了设施园艺装备的功能水平,具有较高的示范推广价值。

两大之间难为小?——当前中小国家的国际影响

大国政治长期以来是国际政治学界关注的重点。在外交谈判、国际战争等重要场合,大国的综合实力有助于该国在国际政坛发挥关键影响。相较而言,中小国家发挥自身影响力的资源和渠道有限,其外交回旋空间也相应较小,因此,先贤一度发出“两大之间难为小”1的感慨。然而近期乌克兰和以色列在俄乌冲突与巴以冲突中的重要作用使学界意识到,国关学者们还需加强对中小国家的重视程度,深入探究中小国家在国际政坛发挥影响力的背后机理与作用路径,以便更好理解当前国际关系中纷繁复杂的乱象。

测控类课程混合式教学改革研究

针对原有测控类课程学时有限、教学方式单一、无法激发学生学习兴趣的问题,采用在课程教学中引入慕课资源提高课堂效率、引入仿真软件增强课程内容直观性、利用雨课堂提高课堂互动性等措施,提高了课堂教学效率,有效地激发了学生深入学习的兴趣。

基于PLC的屋顶绿化雨水滞蓄效能自动监测系统及应用

[目的]屋顶绿化通过植被层涵养和基质层滞蓄等作用可减少和延缓暴雨的径流峰值,通过实时监测降雨量、土壤含水量和溢流量等参数,对屋顶绿化雨水滞蓄效能进行科学研究。[方法]以可编程控制器(Programmable logic controller,PLC)为硬件控制核心组件,结合触摸屏技术研制屋顶绿化雨水滞蓄效能的自动监测系统,对降雨事件、降雨量、空气温度、空气湿度和风速进行自动监测。[结果]实时监测系统的测量结果与气象部门观测数据吻合,表明该系统能有效实现溢流量和基质土壤相对湿度的自动测量。不同植被的植物槽溢流量和基质土壤相对湿度存在差异,在试验过程中的一个连续降雨时期,大花马齿苋Portulaca grandiflora植物槽的滞蓄率为54.75%,南美蟛蜞菊Sphagneticola trilobata为26.63%,佛甲草Sedum lineare为38.34%;基质保水性存在季节差异,8月降雨后基质相对湿度普遍达70%以上,而9月南美蟛蜞菊基质相对湿度均低于70%,10月则更低。[结论]该监测系统可实现对室外屋顶绿化滞蓄效能及生态环境因子的有效、准确和实时动态监测。屋顶植物槽系统的雨水滞蓄效能、产流特征及基质土壤的保水性能与气象气候条件、降雨强度、降雨量、植物类型、季节变化和基质组成等密切相关。

现代化生猪养殖环境测控技术现状与发展趋势

针对现代生猪规模化养殖带来的养殖场舍内环境污染对猪生长不利的问题,阐明了猪舍内温湿度、有害气体(CO、CO2、H2S、NH3)、粉尘和气流速度等环境因子对生猪健康生长的影响,及各环境因子间的相互影响、相互作用的关系;综述了国内外猪舍环境测控技术的现状,并分析了生猪养殖舍内环境测控技术的发展趋势,为我国生猪养殖业规模化、工程化、工厂化和自动化发展提供参考,推进生猪健康福利养殖。

基于组态软件的PLC控制系统半实物仿真

针对PLC控制系统软件现场调试中需要连接执行器,调试成本高、调试周期长的缺陷,提出一种利用组态软件与PLC工业控制系统的半实物仿真方法。通过组态王软件与FX2N系列PLC电梯控制仿真系统,构建了组态王6.5图形界面设计、数据库建立、动画连接,并设置了组态软件与PLC间的通信格式。对3层电梯PLC控制系统的仿真运行和分析表明:上位监控计算机可以在脱离实际物理控制对象的情况下,实现对PLC控制程序的调试和半实物仿真运行。

基于组态软件的 ＰＬＣ电梯控制仿真

本文在介绍组态软件与PLC构建工业控制系统基础上,着重介绍了组态王与FX2N系列PLC构建的电梯控制仿真系统,介绍了组态王6.5图形界面设计、数据库建立、动画连接、及组态软件与PLC间的通信格式设置,该控制仿真系统可以实现上位PC对实际电梯控制系统运行的实时监控,也可以在脱离实际物理的控制对象情况下,实现对控制程序的调试和仿真运行。

定量分析的前景

本文是对《中外关系鉴览1950—2005——中国与大国关系定量衡量》一书出版以来相关书评的回应。笔者在反思国内定量分析较少的原因之后,针对书评意见进行了回应,分析了数据资料来源、事件统计方法、事件影响力的计算和影响力随时间衰减等问题。最后,本文尝试提出了学者可以应用《中外关系鉴览1950—2005——中国与大国关系定量衡量》一书所进行的研究,如直接应用数据进行数据分析、完善中国外交数据库或对双边关系定量衡量方法进行学理探究等。

无人机电控速度模糊PI双闭环控制仿真研究

【目的】针对农用无人机作业时,对速度的稳定恒速需求,研究无人机无刷直流电机的速度控制模糊PI闭环算法。【方法】分析无人机电控系统的结构原理,根据电控系统驱动无刷直流电机的速度控制要求,在Matlab/Simulink环境下,构建电控驱动无刷直流电机系统的仿真模型,采用速度电流双闭环控制策略,其中,速度环使用模糊PI控制器,电流环使用电流滞环控制。设置系统参数,进行仿真分析,搭建ARM电路仿真板,验证算法的有效性。【结果】采用模糊PI后,该系统加快了速度响应,减少了系统超调量,提高了系统的抗干扰能力,提高了系统的动态特性和鲁棒性。【结论】本研究提出的模糊PI控制策略是有效的,可为无人机实际电机控制系统设计和调试提供理论参考。

试析中美建交后美国对台军售——结构性矛盾和政党影响

中美建交后,美国始终坚持对台军售。为了探究其原因,学者们提出了各种解释。从国际层面看,有中美关系、中国崛起等角度,从国内层面看,则有政党派别和府会结构等视角。为了判断哪些因素起关键作用,笔者搜集了有关数据并进行了统计分析。根据回归模型,笔者发现:首先,美国对台军售的根源是中美之间的结构性矛盾;其次,美国对台军售受到美国国内党派政治的约束;最后,改善中美关系难以减少美国对台军售。因此,美国对台军售问题可能是未来长期困扰中国崛起和中美关系的隐忧。

基于PLC间通信的步进电机远程闭环控制

本文介绍一种PLC间通信的步进电机远程闭环控制的方案,主要介绍了系统构成、主站和从站的程序编制,步进电机的驱动实现,该方案简单、实用,适合用于作业与控制分离的场合。

基于LoRa的花生土壤水分监测系统设计与试验

花生的需水量根据不同生长阶段和环境条件而不同,开花期和结荚期需水量较多,而土壤水分含量会直接影响花生生长的水分供给,从而影响花生产量和品质。为了及时监测大田花生生长土壤水分状况,减小恶劣天气造成的影响,设计了一套基于LoRa的花生土壤水分监测系统。测试结果表明:在终端节点与网关相距800m远时,通信成功率可达94%以上。系统具有通信距离远、监测面积广的特点,能够应用于户外大面积的数据采集、监测中,具有一定的实用价值。同时,土壤水分监测试验发现同一田块不同位置的土壤水分差异明显,应该进行针对性的灌溉补水。

技术应用型自动化专业实践教学体系研究

实践教学各环节的设置和教学内容,应有连续性、科学性,前后应衔接。自动化科学是"系统"的科学,实践课离不开"系统与控制",以系统控制设计和系统自动控制为目标,自动化专业各专业实践环节,都离不开系统的控制。各实践环节具有连续性、综合性、交叉性,各课程设计、综合性设计性实验、创新实验都是系统的设计。应重视和加强实践教学教师队伍建设,重视各实践环节的内容设计与衔接,构建内容设计合理、各环节前后具有连续性、科学性、综合实践性的实践教学计划。开展多元化的实践教学形式,培养学生工程实践和工程应用能力,提高和加强学生科研和工程创新能力。完善实践教学体系,抓好各实践环节教学,实现教学目标。