轻简电动履带运输车的设计与试验

针对山地果园作业环境复杂,对运送装备的通过性要求高的特点,设计了一种轻简电动履带运输车,具有遥控和手动控制两种控制方式,远程遥控距离可达200m。实地样机试验结果表明:运输车的最大载荷为300kg,最大爬坡度为25°,最高车速为1.5m/s,具备原地差速转弯能力;其越障能力较强,对地形复杂、路况恶劣的山地果园环境适应性较好,能够满足山地果园的运输要求。

电针联合右侧正中神经刺激对弥漫性轴索损伤患者动作运用及视运动组织障碍的影响

目的探索电针联合右侧正中神经刺激治疗对弥漫性轴索损伤(DAI)Ⅱ型患者动作运用及视运动组织障碍的疗效和可能的作用机制。方法采用随机数字表法将97例DAIⅡ型青少年患者分为治疗组49例和对照组48例。对照组采用西医常规治疗,连续6周。治疗组在常规治疗基础上加用电针联合右侧正中神经刺激,每次30 min,每日2次,7 d为1个疗程,共4个疗程,疗程间隔1 d。比较2组治疗前后第2版洛文斯顿作业疗法认知量表(LOTCA)动作运用及视运动组织评分、P3潜伏期和波幅;比较2组治疗前后血清脑源性神经营养因子(BDNF)、微管相关蛋白(Tau)、核因子E2相关因子2(Nrf2)及乙酰胆碱脂酶(AchE)浓度和活性。结果治疗过程中治疗组脱落4例,对照组脱落6例。与本组治疗前比较,2组治疗后LOTCA动作运用及视运动组织评分升高,P3潜伏期缩短,血清BDNF、Tau、Nrf2浓度升高,AchE浓度下降(P<0.05),P3波幅、AchE活性比较差异无统计学意义(P>0.05);2组治疗后比较,治疗组LOTCA动作运用及视运动组织评分均显著高于对照组(P<0.05),P3潜伏期显著短于对照组(P<0.05),血清BDNF、Tau、Nrf2浓度均显著高于对照组(P<0.05),AchE浓度显著低于对照组(P<0.05),P3波幅、AchE活性比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论电针联合右侧正中神经刺激对DAIⅡ型患者动作运用及视运动组织功能障碍有明显改善作用,Tau、Nrf2、BDNF、AchE可能在其机制中发挥一定作用。

“吴炳煌浅针术”治疗慢性失眠的随机对照研究

目的:探讨“吴炳煌浅针术”对慢性失眠患者的临床疗效。方法:选取2021年1月至2022年5月福建省晋江市医院收治的慢性失眠患者60例作为研究对象,按照随机数字表法分为观察组和对照组,每组30例。观察组采用吴炳煌浅针进行治疗,对照组予以常规西药治疗,干预时间为4周。干预前后分别采用匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)评分、多导睡眠图(PSG)评估患者的客观睡眠相关参数,包括睡眠潜伏期、觉醒时间、睡眠效率和总睡眠时间。并评价2组的临床疗效。结果:干预前,2组患者的PSQI评分和PSG客观睡眠相关参数比较,差异无统计学意义(P>0.05)。治疗4周后,2组患者的PSQI评分和PSG客观睡眠参数较干预前均改善,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗4周后,观察组在PSQI评分中的睡眠时间和PSQI总分优于对照组,在PSG客观睡眠参数中的总睡眠时间优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组和对照组的总有效率分别为83.3%和73.3%,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:“吴炳煌浅针术”能显著改善慢性失眠患者的症状,提高其睡眠时间。

“开四合”针法治疗心脾两虚型失眠的临床研究

目的:研究“开四合”针法对失眠心脾两虚证患者睡眠的改善效果。方法:选取2021年8月至2023年8月晋江市医院收治的心脾两虚型失眠的临床病例15例和健康对照者15例作为研究对象,按照是否失眠分为观察组和对照组。观察组进行“开四合”针法治疗,以匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)为主要的观察指标。结果:在治疗初期,差异无统计学意义(P>0.05);治疗10次以后,观察组PSQI评分低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:“开四合”针法对于治疗心脾两虚证的失眠具有一定的积极作用。

基于高光谱图像的龙眼叶片叶绿素含量分布模型

针对传统高光谱单点法检测叶绿素含量效率低、精度不足等问题,提出一种基于高光谱图像和卷积神经网络(CNN)多特征融合的深度学习龙眼叶片叶绿素含量分布预测模型。首先进行Savitzky-Golay光谱去噪,然后通过奇异值分解(SVD)和独立成分分析(ICA)提取特征光谱,再对特征光谱图像提取灰度共生矩阵(GLCM)和CNN纹理特征,最后建立粒子群优化(PSO)支持向量回归(SVR)、深度神经网络(DNNs)分布模型。结果表明,基于特征光谱建模的PSO-SVR预测效果最佳,全期的校正集和验证集模型决定系数R2为0.822 0和0.815 2。对比多种主流模型,基于特征光谱、GLCM纹理、CNN纹理特征的ICA-DNNs模型预测精度最高,校正集和验证集R2分别为0.835 8和0.821 0。试验结果表明,高光谱图像可快速无损地对龙眼叶片叶绿素含量分布进行检测,可为龙眼树实时营养监测和病害早期防治提供理论依据。

远射程风送式喷雾机气流场分布及喷雾特性试验

由于远射程风送式喷雾机的空间风场及喷雾特性尚未明确,该文利用风速测量定位网架,进行了远射程风送式喷雾机空间风场特性试验和喷幅试验。试验结果发现,远射程风送式喷雾机轴心上的纵向时均风速随采样点距喷嘴距离的增加而衰减,两者呈负对数关系,这一特征符合淹没射流的流速变化规律;远射程风送式喷雾机轴心方向同一采样点上的风速与风机供电频率之间呈线性正相关,决定系数最低为0.609 1;远射程风送式喷雾机的水平喷幅关于喷筒轴心方向左右对称;而垂直喷幅在喷筒轴心方向的上下方呈现为不对称;远射程风送式喷雾远射程风送式喷雾机的送风量及出风口气流的时均风速均与风机供电电源的频率成正比;采用纸卡法测量了喷雾机的水平作业幅宽,该试验样机的水平作业幅宽为22 m。卷吸引起的伯努利效应和附壁效应是形成垂直喷幅不对称的重要原因,采用喷筒仰角喷雾可消除此效应。研究结果为远射程风送式喷雾机的生产和使用提供理论基础与参考。

山地果园机械化:发展瓶颈与国外经验借鉴

果品经济是大部分地区尤其是丘陵山地地区农业经济的增长来源,但面临着机械化程度较低、雇工成本过高的发展难题,导致经济效益难以实现。为此,一方面基于广东省典型山地果园的实地调查,分析山地果园机械化的发展瓶颈与生产者的实际需求;另一方面梳理国外文献,归纳国外一些国家与地区的果园机械化发展情况。在前面的基础上,针对我国山地果园机械化发展提出了改善建议与措施,以期为更好地促进山地果园机械化发展、推动农民增收与乡村发展提供参考。

基于模糊PID的山地果园运输机动力稳定系统的设计与试验

以提高华南农业大学研制的山地果园轻简化轮式运输机作业动力控制稳定性为目标,设计加装了一种成本较低的动力稳定系统。系统由制动手柄、电推杆、电磁阀、制动油泵、制动钳组成。根据控制策略在Simulink中建立动力独立控制模型,经过仿真分析,在稳态之后非受控的动力轮速度与受控动力轮的速度相等,整车驱动力增大,提高了运输机在路况参数多变路面的通过性,并在动力稳定系统的基础上加入了自适应模糊PID速度控制器,对其进行了仿真分析。结果表明,在3.5 s时,两侧动力轮纵向速度之差进入稳定响应,稳态绝对误差绝对值最大值为0.422 2,最小值为0.004 7,响应到达并保持在终值±5%误差内所需的最短时间为3.0 s,稳态条件下(t→∞)的误差为0,加快了系统响应速度,提高了调节精度与稳定性。对运输机实车测试,受控后稳态车轮速度的绝对误差为0.178 1~0.396 1 km/h,相对误差为0.71%~5.27%,与仿真结果一致。

基于山地果园路谱的轮式运输车钢板弹簧悬架优化设计

为提高山地果园轮式运输车的运输效率和疲劳寿命,以丘陵山区典型路面不平度激励信号为振动激励,研究钢板弹簧悬架的振动特性并进行结构优化。系统以LabVIEW为上位机平台,通过数据采集卡NI 9234和加速度传感器PCB 352C33设计加速度信号采集系统,对原始加速度信号滤波处理后再进行积分和FFT变换得到位移频域图。将采集到的路面不平度激励信号导入ADAMS/VIEW中,得出山地果园轮式运输车在丘陵山区草地、山地和水泥地运行时,路面不平度激励信号在钢板弹簧悬架处作用的频率主要集中在3~10、4~9和2~7Hz,与原悬架第一阶频率5.95Hz存在重叠容易产生共振,疲劳寿命T为9.4×10~4。增加簧片数量可以提高悬架的刚性,优化后悬架第一阶频率为18.59Hz,疲劳寿命T为3.5×105,避免了与路面输入激励产生共振且疲劳寿命提高了3.7倍。

山地果园植保技术与装备研究进展

我国山区与丘陵的面积占全国国土面积的65%左右。山地果园矮化密植水平低,病虫害诱导率高,喷施化学农药仍然是病虫害防治的主要方法。选择适宜的施药机械方式,不仅可以节省果园生产成本,提高水果品质,也有利于果园的绿色可持续发展。在劳动力不断减少和人工成本不断攀升的趋势下,果园只有大面积采用机械化作业,才能在未来的竞争中生存。为此,研究适用于山地果园农药喷施作业的省力化及自动化装备具有广阔的应用前景。本文重点介绍适用于山地果园植保作业的遥控喷雾、管道恒压喷雾、管道顺序自动喷雾及搭载于运输轨道上的喷雾技术及装备,指出在我国山地果园实现植保机械化进程中,千园千样与果树种植模式不统一是造成植保装备研发投入高、周期长及造价高等问题的主要原因,提出山地果园果树宜机化栽培,研发、推广应用先进适用的装备,是加快山地果园植保机械化的有效途径。

苗圃田间自走式电动双轨运输机设计与试验

为实现苗圃田间果树钵苗的快速搬运,研制了一种适用于苗圃田间的自走式电动双轨运输机。针对运输机的应用环境、果树钵苗质量大小等需求,分析提出运输机应具备的装载量、电机功率、运输速度等设计参数;并根据技术参数要求,提出运输机的总体结构并对关键部件进行设计;最后,对运输机进行了实验室与田间试验。试验结果显示,运输机载重能力为750 kg,空载每百米能耗为9.16 W·h,满载每百米能耗为27.6 W·h,运行速度为0.564~0.718 m/s,运输机从起步到匀速行驶所用时间小于2.5 s,紧急制动距离小于0.05 m,振动加速度振幅总体小于0.4 g。以上结果表明,研制的运输机可以满足实现苗圃田间作业需求,可以有效提高作业效率、降低劳动强度。

果园灌溉物联网实时监控系统的研制与试验

【目的】简化果园网络部署,延伸信号覆盖范围,提供精细、实时的灌溉监控,并提高其对传统设备的兼容性。【方法】通过窄带物联网(NB-IoT)和LoRa混合组网实现远程数据传输、延伸基站信号覆盖范围。采用终端电学参数检测电路及标定功率,结合异常检测算法,精准监测设备运行状态,并将异常状态即时上传,降低数据上传频率。同时在保证处理能力的前提下降低处理器主频,从而延长待机时长。【结果】果园现场监测系统实现了150 ms内上报异常状态,并将上报次数限制为每年2万次。校正检测功率后,功率的线性回归预测决定系数(R2)为0.9998。通过宏生成JSON数据,生成时长为cJSON方法的10%,进一步降低MCU计算需求。在满足计算和控制需求的前提下,2 MHz的微处理器主频和200 mA·H锂电池可以满足果园灌溉监控系统计算和持续工作的最低要求,采用低功耗微处理器可以进一步延长工作时间。【结论】监控系统延伸了NB-IoT网络的覆盖范围,可实现精准、低成本和实时的远程监控。

山地果园双履带微型运输车的设计、仿真与试验

设计一种非刚性底盘的以双轮毂电机驱动的山地果园双履带微型运输车,该运输车主体外形尺寸为2 150mm×1 040mm×1 100mm,采用战车式底盘作为行驶机构和双轮毂电机独立驱动及链传动方式。通过SolidWorks软件进行三维建模,创建虚拟样机模型和高台壕沟仿真地形;应用ADAMS软件对运输车底盘行驶机构进行高台和壕沟越障的仿真分析。仿真结果显示,在高台和壕沟越障过程中,质心横向位移的绝对误差在±5%范围内,质心纵向位移的绝对误差在±3%范围内。实地样车试验结果表明,运输车的最大载荷为250kg,最大爬坡度为20°,最高车速为1.8m/s,最小转向半径为0.7m,达到设计要求;其越障能力较强,对地形复杂、路况差甚至无路的山地果园的适应性更好,能较好地满足山地果园的运输要求。

基于Zigbee的多节点管道喷雾压力控制系统研究

喷雾压力是衡量喷雾效果的重要指标之一。为此,针对山地果园现有管道喷雾系统(简称单节点系统)不控制压力和药液量的输出或只控制药液泵出药口压力的问题,设计了一种管道喷雾多节点药液压力控制系统(简称多节点系统)。该系统以单片机为核心,在喷雾管道上部署多个Zig Bee无线压力发送节点,采用Zig Bee无线模块进行通信,监测各节点药液压力。控制系统采用比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation,PID)算法控制变频电动机的转速,从而改变药液泵的药液量输出,以控制整个喷雾管道内的药液压力。试验结果表明:该系统在0. 6～1. 6MPa的压力范围内,单节点系统节点压力方差为0. 050～0. 31,压力吻合度为62.67%～65. 93%;多节点系统节点压力方差为0. 000 70～0. 003 5,压力吻合度为98. 29%～99. 85%。研究结果解决了现有管道喷雾对药液压力缺乏有效控制的问题,提高了喷雾效果,具有较高的推广应用价值。

基于叶墙面积的果树施药量模型设计及试验

变量喷雾技术是提高喷雾效果、降低农药使用率的有效手段,而准确的树冠特征参数检测及施药量模型是其关键。为克服果园变量喷雾中果树特征参数检测效率低和对环境要求高的缺陷,该文通过LiDAR(light detection and ranging)检测技术获取表征树冠特征参数的叶墙面积LWA(leaf wall area),并利用图像处理技术计算树冠参数参考值。为了表征树叶密度和LWA对变量喷雾的共同影响效果,研究基于LWA的决策系数KLWA,KLWA由反映果树冠层分区内点云在水平方向平均深度下的分布密度K1和分区内点云分布高度极差占分区高度的比值K2加权决定。通过计算垂直方向各分区内决策系数KLWA,并代入流量函数可得出基于KLWA的施药量计算模型,进一步计算电磁阀PWM占空比并调节水泵和电磁阀的工作状态,使喷头的流量对应冠层各区得到动态调整,实现基于LWA的变量喷雾。利用自制的室外变量喷雾验证装置,进行了多喷头变量喷雾试验,试验结果表明,果树的药液附着率均接近100%,说明基于LWA的变量喷雾模型可实现有效喷雾,与连续喷雾相对比,基于LWA的变量喷雾施药量模型的省药率为68.34%,与纯对靶定量喷雾比,基于LWA的变量喷雾施药量模型的省药率为32.77%。

山地轨道运载机牵引钢丝绳空间结构分析与几何建模

山地轨道运载机牵引系统主要包括驱动卷筒、钢丝绳及载物滑车,钢丝绳是其核心组成部分.目前还没有明确针对山地轨道运载机钢丝绳的空间数学模型,为了进一步研究钢丝绳力学模型及失效行为,需要推导空间几何数学模型与三维模型,从而避免大规模试验来探究钢丝绳的使用寿命及其损伤规律.首先,山地轨道运载机属于农业运载新式机械,作业环境复杂,因此本文对钢丝绳绳径进行了重新计算.然后利用微分几何学及空间坐标变换原理,推导了山地轨道运载机牵引钢丝绳在直立及弯曲状态的空间螺旋方程.最后,为更直观了解该类钢丝绳的结构,通过已建立钢丝绳空间数学模型,运用MATLAB参数化功能及Solidworks软件曲线、扫描和实体阵列等功能建立钢丝绳三维实体模型.结果表明,通过推导出的钢丝绳在直立及弯曲状态的空间螺旋方程,得出该类钢丝绳直线段和弯曲段的曲率与挠率呈明显的周期性变化规律,并在三维建模中得到钢丝绳股和丝参考点系列坐标.提出了适用于山地轨道运载机牵引钢丝绳的空间螺旋方程,为后续轨道运载机钢丝绳力学模型建立及损伤机理的研究奠定基础.

基于改进YOLOv3-LITE轻量级神经网络的柑橘识别方法

柑橘识别是实现柑橘园果实自动采摘、果树精细化管理以及实现果园产量预测的关键技术环节。为实现自然环境下柑橘果实的快速精准识别,该文提出一种基于改进YOLOv3-LITE轻量级神经网络的柑橘识别方法。在采摘机器人领域,果实识别回归框的准确率直接决定了机器手的采摘成功率,该方法通过引入GIoU边框回归损失函数来提高果实识别回归框准确率;为便于迁移到移动终端,提出一种YOLOv3-LITE轻量级网络模型,使用MobileNet-v2作为模型的骨干网络;使用混合训练与迁移学习结合的预训练方式来提高模型的泛化能力。通过与Faster-RCNN以及SSD模型对比在不同遮挡程度的测试样本下模型的识别效果,用F1值与AP值评估各模型的差异,试验结果表明:该文提出的模型识别效果提升显著,对于果实轻度遮挡的数据集,该文提出的柑橘识别模型的F1值和AP值分别为95.27%和92.75%,AverageIoU为88.65%;在全部测试集上,F1值和AP值分别为93.69%和91.13%,Average IoU为87.32%,在GPU上对柑橘目标检测速度可达246帧/s,对单张416×416的图片推断速度为16.9 ms,在CPU上检测速度可达22帧/s,推断速度为80.9 ms,模型占用内存为28 MB。因此,该文提出的柑橘识别方法具有模型占用内存低、识别准确率高及识别速度快等优点,可为柑橘采摘机器人以及柑橘产业产量预测提出新的解决方案,为柑橘产业智能化提供新的思路。

基于实例分割的柚子姿态识别与定位研究

采用Mask R-CNN和YOLOv3算法对复杂背景场景下的柚子进行目标识别和分割,通过微调方法训练了2个实例分割模型,并应用于柚子相关目标的识别和分割。结果表明,YOLOv3模型的帧速率为18~20 FPS,Mask R-CNN模型的帧速率为0.5~2 FPS,YOLOv3模型的目标检出率比Mask R-CNN模型少30%以上,包围框定位精度比Mask R-CNN模型偏离10%以上。基于Mask R-CNN模型输出的Mask提出的外形估算方法,免标定像素尺寸,时间复杂度为T(n),便于轮廓对比。基于目标边框对柚子角度进行计算,角度动态范围为±5°。说明基于实例分割的柚子外形估算和品质评价方法,能适应复杂图像背景,具有较强的泛化能力。

采用改进YOLOv4-Tiny模型的柑橘木虱识别

黄龙病是一种以柑橘木虱为传播媒介的毁灭性病害,其关键预防措施是在果园现场环境对柑橘木虱识别监测,辅助果农进行早期防治。该研究基于YOLOv4-Tiny模型提出一种适用于嵌入式系统的柑橘木虱识别模型。通过改进YOLOv4-Tiny模型的颈部网络,利用浅层网络的细节信息以提高模型识别柑橘木虱的平均精度;采用交叉小批量归一化(Cross mini-Batch Normalization,CmBN)方法代替批归一化(Batch Normalization,BN)方法,通过累计卷积层的输出,提升统计信息的准确度;针对柑橘木虱易被遮挡的问题,模型训练时使用Mosaic数据增强,提升模型对遮挡目标的识别能力。通过自行建立的柑橘木虱图像数据集完成模型的试验验证。结果表明,该模型的柑橘木虱平均识别精度为96.16%,在图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)上的推理速度为3.63 ms/帧,模型大小为24.5 MB,实现了果园环境下快速准确地识别柑橘木虱,可为黄龙病防治技术的进一步发展提供参考。

表层穿透雷达在月球和深空探测中的应用

对月球以及更远天体或者空间环境的探测是人类航天活动的重要方向。开展月球和深空探测有利于研究太阳系起源、演化与现状,以及生命起源与演变等重大科学问题,有利于催生基础性、前瞻性的学科与技术。相比光学探测方法,雷达具有强穿透性、极化特性以及不受光照限制等优势,是探测天体特性的有效手段之一,在月球和深空探测中发挥了重要作用。电磁波能够穿透几米到几千米的次表层,可用于探测月球和深空目标的表层介电常数、次表层结构、电离层及水冰等。按照探测方式的不同,表层穿透雷达探测主要包括地基雷达、环绕器雷达及巡视器雷达3种方式。针对不同的科学目标,不同的探测方式具有各自的优势和不足。回顾了表层穿透雷达在月球、火星以及小行星等探测中的科学应用,总结了已经投入使用以及计划中的各种雷达科学载荷的探测任务、参数设计、工作原理和探测结果,展望了在未来利用表层穿透雷达进行月球和深空探测的发展趋势。