基于SSA-RFR算法的采棉机测产传感器研究

随着棉花种植和收获的机械化程度提高,获取准确的产量图,分析田间产量数据,变得尤为重要,而采棉机作业时在输棉管道处监测产量是一种有效、可行的方法。现有光电对射式棉花测产传感器在作业中会有粘液遮挡检测通道、环境光影响等问题,面对复杂的田间作业环境,传感器标定普遍采用线性或多项式模型,精度和抗干扰性表现不够理想。针对上述现状,本文首先在传感器的结构和电路设计上做了抗干扰改进。然后在传感器标定过程中,尝试使用随机森林回归模型(Random forest regression, RFR),对实验样本进行训练、测试。在分析模型的表现后,提出了麻雀算法(Sparrow search algorithm, SSA)改进的随机森林回归模型,以均方误差作为适应度,对模型进行优化。经过验证,在相同验证集下,优化后的模型有更好的检测精确度。通过研究寻优上下界范围,平衡运行时间和检测精度,得到最优检测模型。该模型在验证集上表现良好,决定系数R~2为0.99,平均绝对百分比误差(MAPE)为6.34%。台架实验结果表明,不同风速下最大误差为9.21%,平均误差为8.33%,改进后的传感器及检测模型性能良好,能够较准确检测采棉机作业时棉花产量。

棉花种植机械化关键技术与装备研究进展

作为棉花产业发展的基础环节,棉花种植机械化是制约棉花产业发展的重要瓶颈。实现棉花种植机械化是棉花产业发展方式转变、提质增效、提升国际市场竞争力的重要途径之一,也是棉花产业全程机械化和规模化的研究重点。该文总结了中国棉花种植现状和特点,阐述了国内外典型棉花种植机械化关键技术与装备的研究现状,重点剖析了棉花育苗移栽和直播2种主要种植技术与装备发展动态。在此基础上,结合精准农业背景和棉花产业生产发展要求,归纳了现有棉花种植机械化技术与装备面临的机会和挑战,提出未来的研究方向和发展建议,以期为棉花种植机械化技术研究与装备创新设计提供参考。

基于DBSCAN和BPAdaboost的农机作业地块划分方法

农业机械(农机)在多个地块作业,费用和效率有时需按地块统计,现有的农机监控系统仅能记录农机定位信息和作业状态信息,难以实现地块的自动精准划分。本文通过研究轨迹点属性特征,分析作业地块数量不确定性和轨迹点分布规律,采用基于密度聚类方法(Density-based spatial clustering of applications with noise, DBSCAN)和分类器集成算法(BP_Adaboost)结合的方法划分地块。根据DBSCAN算法对农机轨迹点多数有效、识别错误集中的特点,结合BP_Adaboost算法挖掘多维度信息关联、容错能力强、分类效果好等优势,先利用DBSCAN得到初步的轨迹点状态类别,再利用BP_Adaboost算法建立训练模型对农机轨迹点状态精准识别,根据时间序列和类别标记划分地块。本文方法既解决了只依靠阈值和经纬度信息聚类不准确的问题,也减少了大量样本标记工作。利用该方法轨迹点状态识别准确率达96.75%,地块划分准确率为97.74%。

基于多时相多参数融合的麦玉轮作小麦产量估算方法

为了进一步提高冬小麦产量预测的准确性,针对麦玉轮作体系缺乏直接把前茬作物信息纳入到当季作物的产量估算及管理中的研究状况,利用前茬玉米季中长势遥感信息及产量信息,融合小麦拔节期、灌浆期及成熟期长势遥感信息、播前施肥信息及土壤特性信息等多时相多模态数据,基于GPR算法,建立多时相多模态参数融合的麦玉轮作体系小麦产量估算模型,结果显示:基于多生育期的产量估算模型较单生育期最优产量估算模型性能有所提升,R2提高0.01~0.03。其中基于拔节期产量估算模型精度略低于多生育期产量估算模型,但精度相近。基于多模态参数融合的产量估算模型中,除玉米作物信息与土壤特性信息融合构建的产量估算模型,多模态参数融合的产量估算模型精度较相应低模态参数融合的产量估算模型精度高。四模态参数融合的GPR模型决定系数R^(2)为0.92,RMSE为213.75 kg/hm^(2),较其他模型,R^(2)提高0.02~0.41。对于小麦产量估算模型,各模态参数影响由大到小依次为施肥信息、小麦遥感信息、土壤特性信息、玉米作物信息。玉米作物信息对于多模态参数融合的小麦产量估算模型精度提升最小,R^(2)总体提升0.02~0.07。玉米作物信息在一定程度表征了收获后土壤肥力状况,是土壤特性信息的高空间分辨率补充,可以进一步提高量化土壤肥力的能力,与其他参数信息结合,提高了小麦产量估算精度,为麦玉轮作体系土壤-作物数据的综合利用及轮作体系的综合管理提供了科学依据和方法思路。

基于半监督BP_Adaboost的农机作业效益评估

为提升农机管理水平和用户收益,该研究利用影响作业效益的因素,以每台农机一天的作业信息作为一条数据评估农机当天作业效益。作业信息包括农机作业效率、油耗、作业质量、重复作业率、遗漏作业率、有效作业时间占比等。使用半监督BP_Adaboost方法对农机作业效益进行评估,对部分数据进行人工评分,根据评分结果标记农机每天作业效益的好坏,其中一部分作为训练样本,另一部分作为测试样本,再利用BP_Adaboost方法训练模型后对剩余未评分数据预测,以减少训练样本的人工标记工作量和提高模型准确性。从32000条深松作业数据中选取1000条样本进行标记,其中500条作为训练样本,500条作为测试样本,使用BP_Adaboost方法得到的模型预测准确率为93.36%,使用半监督BP_Adaboost方法增加训练样本得到的模型预测准确率为97.03%。根据作业效益推荐最优农机机具组合,增强作业能力,提高效益。

广西北部湾沿海出土唐代陶瓷器的科技分析

2015~2016年开展考古调查的钦州雅子冲窑址和合浦英罗窑址,是广西北部湾沿岸现存的两处唐代中晚期窑址。采用便携式能量色散型X射线荧光光谱分析技术(PXRF)、光学相干层析成像技术(OCT)和超景深光学显微技术(OM),对具有代表性的瓷器标本进行科技分析,获取了标本釉层内部物理结构、表面微观形貌及胎釉化学成分等信息。分析结果表明,英罗窑址和雅子冲窑址母鸡坑、潭池岭两地点的瓷器标本在宏观特征和显微结构特征等方面具有一定的相似性,但采用了不同的制作工艺。由于瓷器生产尚处于起步阶段,生产能力不足,质量不高,致使在唐中晚期转型以瓷器为主要商品的海上丝绸之路贸易中,广西北部湾地区逐渐被边缘化。

广东炭步芋头软腐病病原菌的分离鉴定与生物防治

为明确为害广东炭步槟榔香芋软腐病的病原菌种类,研究配套生物防治技术,为其防治提供参考。采用组织研磨法进行病原菌分离,基于科赫氏法则进行致病性测定,根据形态学观察、16S rDNA序列与系统进化树分析及生物学特性测定明确致病菌种类,并将芋脱毒种苗与微生物菌剂及生物炭相结合进行芋软腐病的防治研究。结果表明,经组织研磨法分离到3株分离物,柯赫氏法则验证和菌落形态特征、16S rDNA序列与系统进化树的分析结果表明,菌株T2202为广东炭步芋头软腐病致病菌,属胡萝卜软腐果胶杆菌;菌株S1905和S1910属假单胞菌,可导致芋头内部空洞、干燥发黑。胡萝卜软腐果胶杆菌菌株T2202最佳生长的pH皆为7.0,可在5.0%的NaCl培养液和37℃下生长,氧化酶反应和吲哚反应呈阳性,明胶液化呈阴性,可发酵葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、甘露醇、乳糖产酸,可产H2S。使用脱毒种苗进行栽培,在栽培基质中适量添加生物炭,并在定植前就开始施用微生物菌剂,定植后再定期施用,对芋软腐病可以起到很好的防治作用。

履带式车辆动力装置道路模拟试验方法研究

针对现阶段履带式装甲车辆研发过程中缺乏系统级的动力装置总成试验验证,提出了动力装置道路模拟台架试验方法.分析介绍了履带式装甲车辆的动力学模型、惯量模拟方法及台架加载控制策略,并以某型号履带式装甲车辆为例,通过0-32km/h加速试验进行了试验模拟准确度测试,测试结果表明该方法的模拟精度较高,是实用和可行的.本方法的建立填补了目前动力装置总成台架试验的空白,完善了履带式装甲车辆部件—系统—整车的完整试验体系,为履带式装甲车辆研发提供了重要的试验能力保障.

FOLFOX化疗方案联合斑蝥相关抗癌制剂治疗中晚期结直肠癌的效果和安全性的meta分析

目的系统评价FOLFOX化疗方案联合斑蝥相关抗癌制剂治疗中晚期结直肠癌的化疗效果和安全性。方法系统检索知网、万方、维普、PubMed等数据库,检索时间从建库至2022年7月6日。搜索FOLFOX化疗方案联合斑蝥相关抗癌制剂治疗中晚期结直肠癌的临床随机对照试验(RCT),采用Cochrane偏倚风险评价标准对文献质量进行评价,采用Revman 5.3进行meta分析。结果本研究共纳入9项研究,共计867例患者。结果显示FOLFOX化疗方案结合斑蝥相关抗癌制剂能够显著提高化疗的完全缓解率(CRR)、部分缓解率(PRR)、客观缓解率(ORR)和疾病控制率(DCR),降低疾病进展率(PDR),同时能够提高患者的生活质量。同时,二者联合用药不提高化疗产生的恶心呕吐、腹泻、脱发,神经毒性等不良反应,反而能够降低肝酶异常和骨髓抑制的发生率。结论FOLFOX化疗方案联合斑蝥相关抗癌制剂治疗中晚期结直肠癌能够提高化疗效果,提高生活质量,且不良反应发生率未升高。受纳入文献的质量和数量限制,上述结论有待更多高质量研究进一步验证。

不同槟榔香芋品种淀粉粒径的比较研究

不同的用途需要不同品种的芋头,为了研究不同品种芋头淀粉的粒度分布特性。以文冈香芋、张溪香芋和荔浦香芋为试材,比较主芋的淀粉粒数目、体积和表面积的分布特性。结果表明:3个槟榔香芋品种的粒径分布在1.2~35.3μm,且92.56%~96.74%的粒径小于5μm;3个品种香芋的数量分布都呈单峰分布,且主要是由粒径<5μm的小型淀粉粒组成;其体积和表面积分布存在差异,但主要都是由粒径<10μm淀粉粒组成,其中文冈香芋与张溪香芋淀粉粒表面积呈单峰分布,荔浦香芋淀粉粒表面积呈双峰分布,荔浦香芋与文冈香芋的体积分布均呈单峰分布,张溪香芋的体积分布呈双峰分布。在适宜槟榔香芋生长的地区栽培不同品种的槟榔香芋对淀粉粒分布的影响不大,说明槟榔香芋淀粉粒度的分布主要受基因型影响。

拖拉机自动转向系统容错自适应滑模控制方法

为提高拖拉机自动转向系统的可靠性,该文提出了一种具有前轮转角容错检测能力的径向基函数(radial basis function,RBF)网络自适应滑模控制方法。综合考虑拖拉机姿态信息和控制输出,基于卡尔曼滤波算法推导得出拖拉机前轮转角的两个估计值,并结合角度编码器实际测量值设计了前轮转角容错检测输出算法;以容错输出算法的输出值作为状态量,提出一种利用RBF网络进行干扰补偿的前轮角度自适应滑模控制方法,并通过仿真试验验证了算法的有效性。开展了拖拉机前轮转角容错检测和自动控制试验,结果显示:基于侧向加速度的转角预估值最大误差为2.94?,均方根误差为0.81?;基于横摆角速度的转角预估值的最大误差为1.73?,均方根误差为0.12?;当人为施加故障干扰时,算法可以提供容错的转角输出;拖拉机转向控制系统可以快速跟踪期望前轮角度且超调量较小,最大控制误差为0.21?,均方根误差为0.07?。试验结果表明,容错自适应滑模控制方法提高了自动转向控制系统的可靠性和准确性,有助于解决拖拉机前轮转角测量装置故障率高的问题。

拖拉机自动驾驶系统上线轨迹规划方法

为解决现有拖拉机自动驾驶系统上线距离较长,且在上线目标点附近跟踪误差较大的问题,提出了一种基于量子遗传算法优化的B样条理论局部上线轨迹规划方法。综合考虑最大曲率约束、起止点航向约束和最大转向角约束,把最优轨迹规划问题转化为B样条控制点参数优化问题,采用量子遗传算法对目标函数进行寻优,从而求得距离最短的可行驶上线轨迹。设计了4种典型作业工况,仿真结果表明,对于不同作业工况,算法均可通过优化配置B样条控制点得到满足约束的上线轨迹,曲率和等效前轮转角变化平缓,有利于路径跟踪控制器进行曲线跟踪控制。田间试验结果表明,针对设计的复杂作业工况,单独采用纯追踪算法的上线距离为78.6 m,基于上线轨迹规划方法的上线距离为23.7 m,且后者在上线点附近的横向跟踪误差更小。

基于多变异分组遗传算法的多机协同作业静态任务分配

为解决农业机械(简称农机)多机协同作业前的任务分配问题,提出了基于多变异分组遗传算法的同种农机多机协同作业静态任务分配方法。首先,根据农机合作社实际作业模式,基于农机性能参数和任务参数,综合考虑机群的作业时间、作业油耗和路程代价等因素,建立了多机协同代价函数;根据多机协同作业特点,构建了多变异分组遗传算法,设计了两段式编码、分组交叉算子和多种变异算子,并建立了农机多机协同作业静态任务分配模型;通过仿真试验对比分析了算法的性能,并采用不同的代价权重进行了任务分配仿真试验;最后,采用不同的权重对实际深松作业进行任务分配试验,对本文提出算法进行了验证。结果表明:在不同权重下,基于多变异分组遗传算法的多机协同静态任务分配的机群代价比实际作业代价降低了29.48%~55.00%,选取合理权重的静态任务分配具有较高的分配效率和分配性能,能够满足实际多机协同作业中任务分配的要求。

同种农机机群动态作业任务分配方法

为解决农机作业过程中因突发状况引起的作业时间增加、某些作业任务无法完成等问题,该研究提出一种基于改进合同网算法的同种农机机群动态作业任务分配方法。基于农机性能参数和任务参数综合考虑用时最长农机的作业时间、农机机群油耗和路上的路程建立机群代价函数,建立单个田块和地头相邻田块的路径规划方法,参考合同网算法中的招-投标过程,建立农机对任务进行投标的代价函数,基于降低服务器计算量、减少通信次数、任务均衡分配和减小非作业路程等原则,通过选择招标者、设定招标阈值、中标者任务再分配和农机间任务交换等方式改进合同网算法。在不同时间进行基于传统合同网算法和改进合同网算法的农机机群动态作业任务分配仿真试验和农场实际播种作业试验。仿真结果表明,基于改进合同网算法的动态任务分配仿真结果比基于传统合同网算法的动态任务分配仿真结果机群时间代价降低0.83%~12.89%,与服务器通信次数降低77.4%~85%。农场实际试验结果表明:在不同的任务分配时间,基于改进合同网算法的动态任务分配的机群时间代价比实际理论机群时间代价降低30.20%~34.09%。本文提出的动态作业任务分配法能够满足农业生产中同种农机机群动态作业任务分配需求。

蔗糖、多效唑和钾对广西小黄姜试管姜的诱导研究

为探究广西小黄姜试管姜的诱导条件,采用不同浓度的蔗糖、多效唑和钾营养对广西小黄姜试管苗进行诱导研究,比较分析了诱导的试管姜块大小、直径和植株生长情况。结果表明:广西小黄姜对蔗糖的耐受性较差,70 g/L浓度条件下出现了生长受抑制的现象,最佳的诱导浓度为50 g/L;在低糖浓度条件下添加多效唑并不能诱导广西小黄姜产生姜块,在多效唑添加浓度为6 mg/L时,试管苗的生长开始受到抑制;添加低浓度钾对广西小黄姜试管苗生长具有促进作用,但不产生姜块;添加高浓度的钾可诱导小黄姜试管苗产生姜块,但是生长会受到抑制。优组试验表明,最佳的蔗糖浓度为50 g/L、多效唑浓度为2mg/L、磷酸二氢钾浓度为60mmol/L,该组合诱导的试管姜植株粗壮,叶色翠绿,根系生长良好,诱导出的姜块大,有实际应用价值。

NF-752型履带式拖拉机自动驾驶系统

为了提高自动驾驶系统对车身纵向速度和滑移工况等影响因素的自适应能力,提出了一种基于航向预估模型的路径跟踪控制算法。首先对NF-752型履带式拖拉机进行适应性改造,将其手动转向机构和无级变速机构改造为大扭矩舵机控制,通过绝对值编码器测量两侧履带转速,利用RTK-GNSS定位系统测量车辆地理位置和车身速度,结合车载计算机和底层控制器搭建了自动驾驶系统试验平台。然后以车身速度和两侧履带速度为状态变量,考虑履带滑移率建立了航向预估控制模型,进而提出了一种基于航向预估模型的路径跟踪控制方法。最后在沥青路面分别以低速(1 km/h)、中速(5 km/h)和高速(9 km/h)进行了直线路径跟踪试验,结果显示,在不同作业速度条件下,路径跟踪误差无明显差异,最大跟踪误差为-2.00 cm,标准差为0.93 cm。进行了田间曲线路径跟踪试验,结果显示,当拖拉机以6 km/h速度跟踪曲线路径时,跟踪误差优于10 cm,在滑移区域无明显误差增大现象。试验表明,提出的航向预估控制方法对作业速度有较好的适应性,一定程度上克服了滑移现象对控制精度的影响,可满足履带拖拉机耕整地作业精度要求。

基于RTK-BDS的无沟铺管机作业高程控制系统研究

针对农田铺管装备采用传统激光高程控制技术控制精度低、适应性差的问题,设计了基于载波相位实时动态差分北斗卫星定位系统(RTK-BDS)的无沟铺管机高程控制系统。该系统以RTK-BDS为核心,以V型犁式无沟铺管机为作业对象,采用多模型UKF多传感器信息融合算法获取高精度海拔高度信息;利用多模态模糊PID算法控制高程油缸,从而满足犁头按照指定坡降指标工作的需求。田间试验表明,多模型UKF算法较无迹卡尔曼滤波(UKF)、粒子滤波的滤波效果更好,其波动幅度降低至0.885 cm,均方差降低至0.040 cm,多点相对误差在±0.2 cm之内;不同坡降高程控制的控制误差均在±2 cm之内,平均误差小于1 cm,满足无沟铺管机的作业需求。

拖挂式大载荷特种车辆导航控制系统设计与试验

针对拖挂式大载荷特种车辆作业自动化以及高精度安全作业需求,以大载荷牵引车为对象,设计了一套拖挂式机组自主导航控制系统。车载程控系统采用模块化分布式系统,通过CAN总线实现系统内各模块间通信,远程运管平台与车载程控终端之间采用TCP协议进行数据通信,实现远程运管平台与车载程控系统间信息交互。建立拖挂式特种车辆的运动学模型,分析牵引作业时被牵引机具的牵引状态和最小转弯半径。针对传统纯追踪算法中固定前视距离缺陷,本文根据当前牵引车实时速度、追踪路径曲率、航向等信息动态计算前视距离,将固定前视距离改进为动态前视距离追踪,由单参数变为多参数进行优化控制参数,显著提高了轨迹追踪精度;使用随机森林算法对轨迹追踪数据进行特征提取,根据各个特征重要性指标权重,修改算法参数。在试验场地为水平倾斜度最大为2°的空旷的水泥跑道上,牵引车质量2 t,被牵引机具质量10 t、长22 m,且牵引机组设计要求最大行驶速度为6 km/h、最大横向偏差为50 cm。根据复杂路径试验与数据分析,系统纠偏响应时延最大为84 ms,牵引机组绝对横向误差最大为37.14 cm,平均绝对误差为14.91 cm,满足大载荷拖挂作业中的实际应用要求。

基于PIC单片机的家禽在线自动称量分级控制系统

家禽在线自动称量分级技术是实现家禽屠宰加工自动化的关键技术之一。主要介绍了基于PIC18F25K80单片机的称量分级控制系统的工作原理、系统组成和实现方法,并对质量传感器的选择,电路设计和单片机软件设计等方面进行了阐述。

林果机械化采收技术与装备研究进展

机械化采收技术是制约林果产业发展的重要瓶颈。实现林果机械化采收是林果产业转变发展方式、节本增效、增强国际市场竞争力的重要途径之一,也是林果产业全程机械化和规模化的研究重点和难点。林果机械化采收的技术重点是高效低损采摘,最终目标是实现林果自动化、智能化、无人化采收。该文总结了中国林果种植分布情况现状,将现有林果机械化采收技术与装备系统地划分为一次性联合摘果采收和振动采收后集果捡拾,并对其研究现状和发展动态进行了阐述和剖析。在此基础上,结合林果产业发展要求和应用场景,归纳了国内林果机械化采收技术面临的机会和挑战,并提出兼顾不同需求发展高性能、高效率、高可靠的林果机械化采收装备建议,以期为促进林果业的现代化和高新技术推广提供参考。