自动巡航草方格固沙机结构设计分析及试验

针对荒漠化治理对草方格固沙机的需求,提出了一种集底盘、开沟机构、草箱机构、插草机构、覆压沙机构、播种及洒水机构、升降机构与一体的多功能草方格固沙机。分析了“T+一”式草方格种植模式的优势,提出了自动巡航草方格固沙机整体结构方案,并对开沟机构、草箱机构、插草机构、覆压沙机构、播种及洒水机构、升降机构等关键组件的功能和结构进行了详细分析。应用三维建模软件建立虚拟机构模型,对推草和插草机构进行了运动仿真分析,并对整机进行了作业性能试验。结果表明:各机构构件间无干涉,构件运动仿真轨迹符合功能要求,杆件尺寸参数设计合理,机器作业效率高,可有效保证草方格铺设的准确性和有效性,满足机械化固沙的要求,具有良好的通用性和适应性。

基于数字孪生的果园虚拟交互系统构建

针对果园种植管理系统存在可视性低、实时性差、适应性弱和交互方式单一的问题,提出一种面向种植管理过程的果园数字孪生系统六维模型。从管理要素实体建模、管理过程动态建模、管理系统仿真建模和管理策略优化建模4个方面论述了系统模型构建理论与技术体系。以六维模型为基础,理论与技术体系为支撑,设计了基于数字孪生的果园虚拟交互系统架构,并对系统开发过程的关键技术进行了阐述。借助Unity3D仿真平台搭建了果园虚拟交互系统,实现对果园的三维可视化监测。实验结果表明:该系统在农业物联网平台数据共享基础上,通过数据驱动、三维展示、人机交互、重构事件和智能决策方面提升了果园种植管理系统监测能力,为建设智慧果园提供参考。

基于日志聚类的基础设施故障智能诊断技术研究

随着油田信息化的快速建设与发展,油田机房规模庞大、设备类型复杂多样,存在人工巡检成本高、故障诊断时效低等问题。本文提出了一种基于日志聚类的基础设施故障智能诊断方法,利用机房设备设施具有的大量实时监控数据和运行日志,实现基础设施故障的智能诊断,防止油田信息系统宕机或下线。通过现场应用测试,该方法能够有效提高油田信息系统的稳定性、可靠性,具有极高的经济效益与社会效益。

基于GNSS+IMU的草方格固沙机自动巡航控制系统

为了实现草方格固沙机的智能化工作,提出了一种基于GNSS+IMU的草方格固沙机自动巡航控制系统。系统以STM32F407VGT6作为主控芯片,将GNSS(全球导航卫星系统)和IMU(惯性测量单元)的位置、速度和航向角数据通过卡尔曼滤波算法融合,得到最优估计数据;然后,将最优估计数据输入增量式PID算法,以实现草方格固沙机在预定义区域内稳定的导航工作。同时,设计了Android APP终端,实现了用户终端对草方格固沙机的智能监控。研究结果表明:系统导航工作直线航向角偏差RMS不超过0.45,最大偏差不超过1.5°,满足草方格固沙机自动巡航工作的基本需求,体现了草方格固沙机在智能化定位导航方面的可行性与稳定性,可为草方格固沙机实现荒漠化治理提供依据。

羊粪与化肥减量配施对西瓜形态建成、生理特性及土壤微环境的影响

为探究适宜西瓜种植的有机肥与化肥减量配施的合理施肥模式,以西瓜杂交组合“M17×F26”为试材,采用2因素随机区组设计,研究羊粪与化肥减量配施对西瓜形态建成、营养品质、果实性状、产量及土壤微环境的影响。结果表明,羊粪与化肥合理减量配施能够使伸蔓期、开花期西瓜茎粗、蔓长、叶片数达到或超过常规化肥单施S0C1处理,且以S1C2处理表现相对较好,而S1C3处理使西瓜表现出一定的旺长倾向。羊粪与化肥合理减量配施能够提高西瓜营养品质,且以S1C2处理最佳,其中,心糖含量、边糖含量、糖酸比、维生素C含量较S0C1处理分别增加5.04%、10.81%、18.41%、21.22%,中边差、有机酸含量、硝酸盐含量较S0C1分别降低12.59%、10.00%、22.27%,与S0C1差异显著(P<0.05)。羊粪与化肥合理减量配施能够使西瓜果实性状、产量达到或超过常规化肥单施S0C1处理,且以S1C2处理效果最好,其单瓜重、产量较S0C1分别提高7.80%、10.58%,与S0C1处理差异显著(P<0.05)。与化肥单施相比,羊粪与化肥配施能够显著提高西瓜根际土壤细菌、放线菌、真菌、好气性纤维素细菌数量,提高细菌在微生物群落中的占比,降低真菌在微生物群落的占比,使微生物群落结构向更加健康稳定且易保持平衡的细菌型转变,其中,S1C1处理下的细菌、放线菌、真菌、好气性纤维素细菌数量较S0C1分别提高69.86%、60.04%、35.69%、64.00%,与S0C1差异显著(P<0.05)。表明根际土壤微生物数量的增加对西瓜茎粗、蔓长的增加有显著或极显著的正向促进作用。羊粪×化肥配施的交互作用对西瓜植株的形态建成、营养品质的提高、果实性状的改良、产量的增加及土壤微环境的改善有积极影响。综合而言,S1C2处理下的羊粪与化肥减量配施方式是适宜西瓜种植的施肥模式,它能够促进西瓜的形态建成、提升西瓜营养品质、改良果实性状、增加单瓜重和产量,改善根际土壤微环境,在生产中可以替代常规的化肥单施模式,实现化肥减施和西瓜提质增效。

同步相移横向剪切干涉中偏振器件的误差建模

为了对同步相移横向剪切干涉系统中偏振器件的选型、装调以及误差补偿提供可靠的理论依据,本文根据琼斯矩阵原理,构建了系统中1/4波片和偏振片阵列误差对测量结果影响程度的误差模型,对四分之一波片的相位延迟误差、快轴方位角误差以及偏振片阵列透光轴方位角误差对测量结果的影响进行了定量分析。仿真结果表明:1/4波片的相位延迟误差在±1°以内时,波面测量误差为0.00002λ(PV)和0.000062λ(RMS);1/4波片的调整精度在±2°以内时,波面测量误差为0.0001λ(PV)和0.00006λ(RMS);偏振片阵列方位角误差在±1°以内时,测量误差为0.003λ(PV)和0.001λ(RMS)。根据仿真结果对测量系统中偏振元器件进行选型,同时选择两种不同精度的偏振元器件进行对比实验。实验结果的残差值与仿真结果的残差值的PV以及RMS值偏差均小于λ/20,可以在一定程度上验证模型的有效性。本文提出的数学模型可以为同步相移横向剪切干涉系统中偏振器件的选型提供可靠的理论依据。

基于双分支串行混合注意力的输电线路缺陷检测深度神经网络模型

检测输电线路缺陷并及时维修可以确保电网的安全稳定,具有重大的实际意义。但输电线路图像背景复杂、元件尺寸小,导致现有的目标检测模型不能取得很好的效果,因此文中提出了基于双分支串行混合注意力的输电线路缺陷检测深度神经网络模型。该模型设计了DBSA(Dual-branch Serial Attention)双分支串行混合注意力,从而将更多的权重放在缺陷上,并提出了WCFPN(Well-connected Feature Pyramid Network)特征金字塔,让经DBSA提取的特征充分融合,从而增强模型检测小目标的能力。DBSA将特征图沿高度和宽度两个分支压缩并用一维卷积提取注意力,WCFPN设计了一种包含跨尺度融合和跳层连接的新型融合路径,让经DBSA提取的高层语义信息和低层空间信息进行更充分的交互。最后在绝缘子自爆、防振锤损坏、鸟巢异物、水泥杆破损和输电线路缺陷5个数据集上进行实验,结果显示所提模型取得了最佳的检测效果,在5个数据集上的平均AP50和AP分别为84.3%和46.1%,相比目前最先进的模型YOLOv7分别提升了3.7%和3%。

基于狮群优化算法的机床主轴热特性分析

热误差对于主轴的回转精度至关重要,而对流换热系数的精确计算是有限元稳态热分析获得精确结果的前提。通过利用狮群优化(Lion Swarm Optimization,LSO)算法对主轴的对流换热系数进行优化,LSO相对于遗传算法等其他优化算法有更快的收敛速度、更高的精度、更能较好地获得全局最优解。首先,通过使用Lion的热分析模块测量主轴系统的关键点温度和主轴的热伸长。其次,通过经验公式计算主轴不准确但接近真实的对流换热系数值,不准确的对流换热系数会导致不准确的有限元仿真温度结果,因此使用LSO对对流换热系数寻优,将对流换热系数被视为感兴趣的目标值,实验温度值与模拟温度值之间的均方根误差被视为适应度函数。在150代之后,搜索了误差最小的最佳对流换热系数。最后,通过对搜索到的最优对流换热系数进行主轴系统的有限元稳态热分析,并与实验结果进行比较,证明了所提方法的有效性。

虚拟荔枝果园建模与采摘行为仿真研究

随着5G技术的发展和应用,基于数字孪生技术的虚拟果园成为智慧果园管理的新模式。为此,基于物联网数据信息采集,提出了一种虚拟荔枝果园模型构建及采摘行为仿真平台构建方法。首先,分析了荔枝果园的组成要素,并使用3dmax、SolidWorks等工具进行了单元模型构建,运用面向对象技术搭建了荔枝果园虚拟场景平台。基于虚拟仿真软件Unity3D,综合三维建模软件与脚本代码,搭建了采摘机器人采摘试验平台,实现了采摘机器人路径规划仿真,并研发了虚拟荔枝果园三维全景虚拟漫游系统。通过虚拟实验平台设置不同的采摘场景,仿真分析获取优化的采摘决策,可预测采摘机器人的真实作业性能,降低采收作业成本。

张良皋先生西南民居双开间再探--黔东南民居双开间向三开间的演进

张良皋先生提出西南民居双开间是干栏式建筑向“一明两暗”三开间演化的中间形态,这一观点在近年黔东南民居研究中未得到应有的关注。通过文献研究和田野调查,探究双开间在黔东南的分布规律、基本平面、演化路径和演化机制。双开间是干栏式建筑到地面式建筑演进中不可或缺的平面形式,承载了苗侗民居的记忆。双开间向三开间的演进是黔东南少数民族与汉民族民居文化交融过程的体现。

怒江峡谷干栏民居的恒常与变异

文章基于拉卜普特提出的“恒常与变异”观点,探索一种理解和研究风土民居的框架。通过对滇西北怒江峡谷地区干栏民居的共有特性与区域差异性进行分析,总结出不因峡谷内民族与地区差异而变化的恒常性,以及怒江中游、怒江上游及独龙江流域3个区域民居的变异性。研究认为,怒江峡谷民居中的恒常性体现出怒江少数民族固有的价值认知、生活方式、仪式与文化,识别并尊重这种恒常性,即在变化中寻找不变,在多样性中寻找共性,有助于深入理解建筑与环境、文化、社会之间的复杂关系,为风土遗产的留存提供重要依据,从而为未来的建筑设计和遗产保护提供宝贵的理论指导。

滇西南少数民族民居中“火塘偏心”现象与形制演变关系

文章首先对早期民居形制问题的研究情况进行分析,指出火塘对空间秩序和空间形制演变的影响;然后,基于2022年7月在滇西南的实地调研并结合文献,提取仍在主室内使用火塘的民居案例,对火塘在主室内的位置偏移现象进行分析,并归纳为单向正中、略微偏心和偏至角落3种类型;最后,以“火塘偏心”为线索,进一步讨论滇西南地区民居形制演变过程,尝试探寻形制演变背后的推进机制。

梳齿式咖啡豆采收机器人的设计及试验

针对人工采收咖啡豆劳动强度大、采摘效率低的问题,研究提出了一套自动采收咖啡豆的机器人解决方案,满足咖啡豆精确快速采收的需求。创新设计了一种梳齿式末端执行机构,该机构由一对相位相差180度的左右梳齿条组成,由丝杆机构完成左右梳齿的闭合,将承载咖啡豆的枝条约束在左右梳齿中间,由凸轮机构带动梳齿条往复运动,固定在梳齿条上的胶棒对咖啡枝条进行振击,成熟咖啡豆在触碰力作用下从枝条上脱落,实现快速采收。对梳齿胶棒与咖啡豆之间的冲击特性进行了理论分析,建立了载荷与接触夹角之间的函数关系;对梳齿机构进行了有限元分析,确定了轻量化梳齿机构的结构尺寸参数。仿真分析结果表明,所提出的梳齿式咖啡豆采收机构对成熟咖啡豆振击式采收具有可行性。

科技人才涉农数字商务创业能力提升路径的扎根研究——基于政策契合、资源整合与技能拓展的视角

文章运用扎根理论对科技人才通过政策契合、资源整合等过程提升自身涉农数字商务创业能力的路径开展研究,结果发现:科技人才可以通过政策引领、创业需求识别、扶持政策匹配、项目资助申报这一过程完成对政府的政策契合;获得政策资助后,经过项目配套投入、创业资源优化、资源约束突破三个步骤实现资源整合,由此得到创业能力的提升。在此基础上,提出科技人才涉农数字商务创业能力包括政策机会把握能力、创业资源掌控能力、数字商务创新能力和创业执行运营能力四个维度。

薄壁装配单元并联结构设计及性能分析

薄壁件由于结构复杂刚性差且精度要求高,薄壁件装配主要由人工完成。存在自动化程度低、产品良率低、效率差、严重依赖工人的技术水平的问题。为了提高产品质量和生产效率,急需采用自动化装配设备。薄壁件的装配单元需要根据在线测量数据分类匹配装配,采用传统的工业机器人,占用较大的工作空间,并联机器人结构柔性,占用空间小,本文设计提出一种薄壁件自动化分拣装配单元设计方案,来代替传统人工分拣与装配的生产方式。首先根据薄壁件分类装配功能需求,设计了并联结构,建立了并联结构的动力学模型和运动学模型;分析了并联结构快速运动时速度及加速度的变化规律,3条主动臂和中间支链的角度数据曲线变化平稳,没有发生突变,角速度和角加速度相对平稳,保证了测量相机工作精度,并联机构的稳定性满足设计要求;动平台的位移曲线与预定轨迹重合,结果显示所设计的机构可以满足功能要求。该结构工作空间小,可以实现薄壁件装配的自动化,保证了产品的质量。

乡村振兴背景下农业科普教育的内涵与外延

新时代新征程全面推进乡村振兴,让更多的人关注农业、农村、农民,投身“三农”,加强农业科普教育是重要途径之一。农业科普教育是科普教育的一个分支,但其概念容易与农民教育、农村教育、农业教育等概念混淆。本文主要阐述了农业科普教育的概念、内涵、功能外延等,并展望了其发展前景,说明了乡村振兴背景下规范和开展农业科普教育的必要性。

基于机器视觉的香蕉果柄识别及采摘试验研究

香蕉采摘是一个耗时费力的作业过程。为了实现香蕉的自动化采摘,首先,设计了一款香蕉智能采摘装置,主要包括叉剪升降机构、3-RPS并联机构和XY直线移动机构等,通过控制这3个机构的运动变化,满足其搭载的末端执行机构适应香蕉果柄的空间随机性要求;然后,搭建双目相机视觉识别系统,采用YOLOv5算法识别香蕉果柄,选择检测框的中心位置为采摘点;接着,根据采摘点位置反求3-RPS并联机构的位姿,驱动切割机构对香蕉果柄定位,完成香蕉串的自动采摘;最后,研制了香蕉智能采摘装置样机,开展采摘试验。试验结果表明,香蕉智能采摘装置的绝对位置误差小于8.66 mm,相对位置误差小于0.85%;γ角度误差小于1.10°,β角度误差小于1.25°,满足香蕉采摘的定位要求。

水利影响下的江南圩田地景格局变迁——以太湖中下游地区为例

回顾太湖流域圩田农业景观变迁历史,探讨今日太湖中下游地区圩田农业景观和乡村聚落格局形成的内在动因,认为地景格局受制于地方自然条件,也源自人类长时间的生产活动和文化积累。从时间和空间的维度解析地景格局的变迁,对今日的乡村发展具有重要借鉴作用。

全球页岩油形成分布潜力及中国陆相页岩油理论技术进展

全球非常规页岩层系油气资源丰富,富有机质页岩主要沉积在劳亚构造域和特提斯构造域的上侏罗统、渐新统—中新统、白垩系和上泥盆统4套页岩层系内。交汇分析北美典型页岩油区块产量与R_(o)数据关系,提出R_(o)为0.7%作为低熟页岩油和中高熟页岩油的界限,系统评价了全球116个盆地157套页岩层系中高熟页岩油、低熟页岩油技术可采资源量约2512亿t,主要分布在北美洲、南美洲、北非和俄罗斯,以前陆盆地中新界、克拉通盆地古生界、裂谷盆地和被动大陆边缘盆地的中生界为主。海相页岩油受显生宙以来的海侵影响,富集在稳定克拉通和前陆等类型盆地中,具大面积稳定分布、成熟度适中等特征;陆相页岩油受暖室期气候影响,主要在坳陷、断陷等类型盆地中发育,以微纳米级无机孔隙和微页理裂缝为主要储渗空间通道,具有沉积相横向变化大、“甜点区段”局部富集等特征。中国石油工业正经历从“陆相页岩生油”向“陆相页岩产油”转变,初步形成源岩油气“进源找油”地质理论、陆相页岩油高效勘探及低成本开发技术体系,推动中国陆相页岩油取得重要突破。着力加强应用基础理论研究与关键技术攻关,构建地质-工程一体化模式,强化全生命周期管理理念,加快中高熟页岩油“压裂人工油藏”工业化发展,加强低熟页岩油“加热原位转化”技术攻关与工业化试验,推动实现中国“陆相页岩油革命”,夯实“稳油增气”资源基础。

农业采摘机器人视觉感知关键技术研究

为了提高农业机器人在复杂野外环境下采摘油茶果的速度和准确性,针对机器人视觉感知的关键技术,设计了一种农业机器人果实检测、定位和采摘系统。首先,使用双目相机采集油茶果的左右图像;然后,应用先进的目标检测网络YOLOv4-tiny检测出左右图像中的油茶果;再次,不同于传统的双目相机图像的立体匹配技术,根据YOLOv4-tiny网络生成的预测框提取出油茶果图像的感兴趣区域,并根据预测框的生成机制自适应地进行立体匹配以求解出视差,为后续使用三角测量原理求出油茶果采摘点提供参考;最后,使用基于Eye-in-Hand手眼标定的农业机器人进行采摘试验,验证了本研究的可行性和准确性。试验结果表明:YOLOv4-tiny网络能够精确和实时地检测油茶果,提出的定位方法满足采摘机器人的应用需求,验证了本研究的可行性和准确性。研究可为果园环境中作业的农业采摘机器人视觉感知关键技术提供参考。