中国大田无人农场关键技术研究与建设实践

智慧农业是现代农业的发展方向,无人农场是实现智慧农业的重要途径。为了探索和推广无人农场在现代农业中的应用,华南农业大学对大田无人农场的关键技术进行了深入研究,包括无人农场作业环境、作业对象和作业机械装备信息的数字化感知技术;土地整治、耕整、种植、播种、田间管理和收获方案的智能化决策技术;农机自动导航和农机精准作业的精准化作业技术;农作物生长、农机运维和农场经营管理的智慧化管理技术。2020年在广东增城创建全球首个无人农场,实现了五大功能,包括耕种管收生产环节全覆盖,机库田间转移作业全自动,自动避障异况停车保安全,作物生产过程实时全监控,智能决策精准作业全无人。取得了显著的经济、社会和生态效益,2021年广东增城水稻无人农场种植的优质丝苗米十九香产量达到9934.35 kg/hm^(2),比当地的平均产量高32%;2023年湖南益阳千山红镇再生稻无人农场两季产量达到17988 kg/hm^(2),说明了人不下田也能种地,也能种好地。截至2023年11月,在国内15个省启动了30个无人农场的建设,包括水稻、小麦、玉米和花生4种作物,实践结果证明了无人农场和智慧农业发展的巨大潜力,为解决“谁来种地”和“如何种地”提供了重要途径。

基于电动方向盘的拖拉机自动导航转向控制方法

为提高轮式拖拉机自动导航过程中转向控制的精度与稳定性,该研究以雷沃欧豹M704-2H拖拉机作为试验平台,采用电动方向盘作为转向执行机构,分析转向机械间隙对控制精度的影响,针对转向间隙特性设计转向控制算法。首先,为了获得准确的转向角,利用GNSS(global navigation satellite system)与二轮车模型快速标定虚拟轮转角,标定结果表明:虚拟轮转角的最大误差为1.3°,平均误差为0.11°。然后,对转向系统的机械间隙进行分析,设计一种带有间隙补偿的模糊PD(proportional derivative)转向控制算法,并在Simulink中验证算法的可行性。实车试验结果表明,该算法跟踪方波转角信号的响应时间为1.1 s,最大稳态误差为0.65°,平均稳态绝对误差为0.132°。跟踪正弦波转角信号的平均延时为0.5 s,最大误差为1.91°,平均绝对误差为1.09°。与无间隙补偿算法相比,有间隙补偿算法跟踪方波信号最大稳态误差减小了0.022°,平均稳态绝对误差减少了0.112°,角度误差在±0.2°内的时间提升了71%;跟踪正弦波信号最大误差减小了0.68°,平均绝对误差减小0.23°。田间直线导航转向控制试验结果表明,转角跟踪的绝对平均误差为0.61°,最大跟踪误差为2.82°,转向控制跟踪精度较高,稳定性好,满足导航作业需求。

脑卒中患者心理弹性影响因素的Meta分析

目的通过Meta分析明确脑卒中患者心理弹性的影响因素。方法计算机检索PubMed、Embase、Web of Science、PsycInfo、SinoMed、知网、万方、维普等数据库中脑卒中心理弹性相关研究。采用RevMan 5.4和Stata 18软件进行Meta分析。结果共纳入33篇文献,提取到23个影响因素。脑卒中患者心理弹性受社会人口学因素、疾病因素、心理因素和环境因素的多元影响。结论医疗专业人员可根据上述因素识别出心理弹性较低的患者,并进行针对性干预。

中美大陆区域气溶胶成分消光贡献研究综述

气溶胶消光作用是影响大气能见度的主控因素,气溶胶浓度、成分与其散射和吸收特性的非线性关系导致其对能见度的影响存在较大不确定性。1988~2008年美国IMPROVE(Interagency Monitoring of Protected Visual Environments)能见度监测网络各区域的重构细颗粒物(RCFM)浓度范围为1.4~19.4μg m^(-3),重构气溶胶消光系数为10.0~172.5 Mm^(-1)(1 Mm^(-1)=10^(-6) m^(-1))。2006~2018年中国各地区已有观测的平均细颗粒物PM2.5浓度为14.3~188.3μg m^(-3),对应的重构消光系数为52.6~1044.0 Mm^(-1)。美国地区PM2.5浓度水平与我国三亚地区相当;硫酸盐是气溶胶消光的最大贡献成分,占比可高达77%;其次是有机物,最大可达50%;而硝酸盐只有在南加州对气溶胶消光的贡献较大,超过了30%。同时,由于东部的相对湿度高于西部,东部和西部的消光差异比气溶胶浓度的差异更显著。在我国,硫酸盐和有机物同样是消光的主要成分,贡献分别为21%~57%和21%~39%;硝酸盐只在华中地区是主要的消光成分,超过了30%。我国气溶胶浓度和消光水平显著高于美国地区,当前广泛使用的气溶胶消光IMPROVE方程存在较高误差,消光系数低值高估和高值低估范围可达-60%~35%;并且污染越严重,消光低估越显著。采用较大误差的气溶胶消光算法将直接影响我国大气污染防治与蓝天计划的准确实施,随着我国大气污染防治工作的深入开展,急需针对我国各类环境和气候区域进行气溶胶成分消光的精准核算与溯源研究,为我国大气能见度提升提供关键科技支撑。

边界层高度的不同诊断方法在京津冀及周边地区的适用性分析

利用2016~2021年京津冀及周边地区7个站的探空数据,分析了传统的位温梯度法、改进的位温梯度法、相对湿度梯度法、比湿梯度法和理查森数法5种大气边界层高度的诊断方法在京津冀及周边地区大气边界层高度计算的适用性。结果表明:5种方法计算的边界层高度差距在40~1000 m,传统的位温梯度法、相对湿度梯度法、比湿梯度法诊断的边界层高度普遍偏高,且存在较大的结构不确定性,理查森数法和改进的位温梯度法诊断的边界层高度偏低,前者的不确定性最小;5种方法在乐亭、北京、太原3个代表站得到的边界层高度具有明显的季节性和季节内差异,两种湿度法在乐亭呈现夏秋高、春冬低的特点,在北京和太原呈现春夏高、秋冬低的特点,其他3种方法在3个站均是春夏高、秋冬低的特点;相对湿度梯度法和比湿梯度法参数不确定性较大,传统的位温梯度法和改进的位温梯度法次之,理查森数法最小;在边界层高度计算结果月均值的时间一致性上,晚上各方法间的相关性明显高于白天,两种湿度法之间的相关系数始终最高,但与另外3种方法间的相关性均较差,理查森数法和改进的位温梯度法相关性较高,传统的位温梯度法因站点不同,与其他方法间的相关性波动较大。

强内涵 促发展——现代中医医院建筑形态布局研究

结合中医医院建筑的发展历程和时代需求,对我国当今中医医院建筑形态布局的类型进行归纳,分析总结各类形态布局特点,探讨中医医院建筑形态布局的设计方法,提出与自然环境有机结合、传承创新建筑文化、功能布局高效便捷、弹性设计等设计策略,为现代中医医院建筑形态布局设计提供参考。

新见十九祀免簋历日与王年考

据新见十九祀免簋铭文“隹王十又九祀,正月既生霸庚戌”之记载,可知该器是一件王年、月份、日干支及月相四要素俱全的西周时期重要青铜器。文章在学界判定该器为西周中期之器的基础上,以月相定点说,采用“四分历”的古天文历术为技术手段,考定免簋所载王年与历日应当是:周穆王十九年(前988)正月十五日,正月初一朔日为乙未,实际用历司历应取为丙申朔。

光伏直流配电故障诊断及火灾风险评估技术

长期服役的光伏发电系统直流配电故障概率高、火灾风险及危害大,严重影响光伏电站的运行安全、发电与出力能力,并对电站运维提出故障与火灾精准检测的技术挑战。为此,从生产现场直流配电柜故障分析入手,揭示接触不良、绝缘劣化、故障电弧、电气火灾的演变机理;分析国内外故障电弧诊断与火灾检测技术的理论成果应对在运电站电弧火灾的有效性,提出故障电弧预诊断与火灾检测技术的应用解决方案。研究结果表明,提出的故障电弧诊断与火灾检测技术应用方案,弥补直流继电保护对串联电弧故障无法保护的不足,能够有效诊断故障电弧并检测烟雾和高温,避免火灾及其扩大事故的发生。

基于灰狼算法和极限学习机的风速多步预测

为了提高风速的多步预测水平,提出了一种基于数据信号分解和灰狼算法优化极限学习机的混合预测模型。首先,使用具有自适应噪声的完全集成经验模态分解算法将原始风速时间序列分解为若干本征模态函数和一个残差序列,并使用偏自相关函数法对模型输入进行特征选择;其次,在分解子序列上分别建立模型并进行预测,构造多输入多输出策略的极限学习机神经网络,使用灰狼优化算法求解其中的最优化隐含层权值和偏置;最后,对子序列进行重构并得到最终的预测结果。使用时间分辨率为15 min的多组实测资料开展模拟实验,所提模型在3个风电场的均方根误差分别为0.859、0.925、0.927 m/s,均低于其他对比模型,验证了该模型在未来4 h风速预测即16步预测中的有效性。

炎症性肠病患者营养障碍的研究

炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一组累及消化道的慢性非特异性炎症疾病,主要包括克罗恩病(Crohn′s disease,CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)。近年,我国IBD发病率呈现上升趋势,疾病负担沉重。营养障碍在IBD患者中十分普遍且是影响患者疗效及预后的重要因素之一。因此,及早有效地识别和诊断IBD患者中的营养障碍,并开展有效的临床干预,是当前IBD诊治的重要课题。本文就IBD患者营养障碍相关研究进行概述,以期促进IBD患者相关营养障碍的防治、评估和护理。

考虑可聚合资源的虚拟电厂低碳联合交易优化策略研究

为了提高能源利用效率,促进可再生能源的开发利用,考虑虚拟电厂可聚合资源规模,进行虚拟电厂低碳交易优化策略研究。首先,一方面,考虑源侧技术开发量与经济开发量分析源侧可聚合资源的上限值;另一方面,考虑荷侧可调节能力分析荷侧可聚合资源的上限值。然后,设计低碳虚拟电厂运行交易框架,分别对虚拟电厂中各单元建模。其次,基于碳交易机制,构建虚拟电厂参与电能量市场、碳交易市场与调峰辅助服务市场的低碳联合交易优化策略。最后,以某一地区为例进行算例分析,验证了模型的有效性。

生成式人工智能开创机器翻译的新纪元了吗?——一项质量对比研究及对翻译教育的思考

以ChatGPT为代表的生成式人工智能技术一经问世,就引发了应用热潮,同时也对广大语言内容工作者的创作和服务模式构成了巨大冲击。本研究将机器自动评价和人工评价相结合开展译文质量评测实验,对当前GPT技术在翻译领域的应用表现进行了分析。结果表明,目前GPT技术在翻译领域中尚不构成对神经网络机器翻译技术的更迭,但在汉英翻译、术语翻译、文学翻译等领域已经表现出一定程度的质量提升。在此基础上,本研究对翻译教育如何应对人工智能技术带来的变革给出了建议。

气相色谱-质谱联用结合化学计量法分析不同干燥方式对芫荽风味物质的影响

为探究不同干燥方式对芫荽挥发性风味物质的影响,采用顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)结合GC-MS技术对自然干燥、真空干燥、热风干燥、喷雾干燥和真空冷冻干燥制得的芫荽粉进行挥发性化学成分分析,并结合多元统计分析进行比较研究。结果表明,GC-MS共鉴定出119种挥发性化合物,可分为醛类(36种)、醇类(27种)、酮类(8种)、烷烃类(16种)、烯类(7种)、酯类(10种)、有机酸类(2种)、其他(13种)八大类。其中醛类物质含量最高。GC-MS离子流图和维恩图表明,不同干燥方式的芫荽挥发物的种类和相对含量有显著差异,其中新鲜芫荽的总挥发成分最高为31670.87μg/kg,其次是真空冷冻干燥(27577.26μg/kg),含量最低为喷雾干燥(7870.14μg/kg)。香气活性值(odor activity value,OAV)分析结果表明,OAV较为突出的有壬醛、癸醛、十一醛、十二醛、十四醛、芳樟醇和2-十二烯醛醇,是芫荽呈现独特气味的主要物质基础。采用偏最小二乘判别分析筛选出50种差异挥发性成分,可区分不同干燥方式的差异。该研究可以为高品质芫荽粉产品的开发提供理论支持和技术支撑。

中医外治法治疗功能性便秘的研究进展

围绕中医外治法治疗功能性便秘这一课题,系统阐述穴位贴敷、推拿、针灸、中药灌肠、耳穴压豆、穴位埋线、穴位注射等治疗功能性便秘的作用原理,探讨分析各疗法的优、劣势和临床应用现状。为提高功能性便秘的临床治疗效果,应规范各外治疗法的操作标准,增加大样本研究,并根据不同的病因病机及可行性,选择合适的外治疗法。

风光沼储交直流混合农村微电网经济技术优化

搭建了风光沼储交直流混合微电网系统模型,在满足系统供电可靠性的条件下,以新能源利用率最高、经济成本最优、碳排放最小进行多目标优化,研究了在某气候条件下,该微电网能源系统的经济技术最优配置。

水稻耐冷研究现状与黑龙江省粳稻耐冷生物育种策略

随着全球气候变化,极端天气事件发生概率显著上升。作为我国水稻商品粮重要生产基地,黑龙江省是低温冷害频发地区,黑龙江省粳稻在苗期和生殖生长期(含孕穗期、开花期和成熟期)都容易遭遇低温胁迫。低温胁迫是黑龙江省粳稻生产的重要限制因素,提高黑龙江省粳稻品种耐冷性对保障我国粮食安全生产具有重大战略意义。本文在回顾水稻耐冷鉴定方法和遗传研究同时,通过分析黑龙江省粳稻近20年(2006-2023年)育成品种的耐冷数据发现,随着近年来审定品种数量“井喷”,品种耐冷性呈现整体下降趋势;其次,通过基于参考基因组的比较作图发现,苗期和生殖生长期耐冷性大多受独立的位点或染色体区段控制,遗传重叠(包括一因多效位点和连锁区段)比例在21%左右,其中负调控位点占比20%。对当前黑龙江省粳稻耐冷育种工作而言,针对上述遗传重叠位点/区段和负调控位点开展深入研究,将有利于进一步提高育种工作效率。在此基础上,本文提出了黑龙江省粳稻耐冷生物育种策略以及苗期与生殖生长期耐冷性同步改良的具体建议。

芝麻发育期模拟模型参数敏感性分析与优化

作物发育期是制定作物田间管理决策的重要依据。为准确预测芝麻发育进程,通过量化芝麻生理过程对温度和光周期的响应规律,构建了以钟模型理论为基础的芝麻发育期模拟模型(Sesame phenology simulation model,简称SPSM),采用扩展傅里叶幅度检验法(EFAST)分析参数敏感性,以确定影响芝麻发育进程的高敏感性参数。采用蒙特卡罗寻优法率定4个芝麻品种的参数,并在河南、湖北、安徽和江西等芝麻主产区进行验证。结果表明,模型的7个品种参数中,发育阶段最适温度(T_(opt))、基本发育系数(k)和临界日长(D_(c))平均全局敏感性指数最高。经品种参数率定,豫芝4、中芝22、皖芝10和赣芝7的全发育期模拟值与观测值的R^(2)均为0.999,RMSE为0.50~1.32 d,NRMSE为1.06%~3.02%,Willmott一致度(d)均为0.999。经独立验证,上述4个芝麻品种发育期模拟值与观测值的标准差在0~7.65 d,R^(2)分别为0.978、0.984、0.992、0.989,RMSE分别为5.07、4.43、3.07、4.24 d,NRMSE和d值分别在5.87%~9.44%和0.996~0.997。优化后的SPSM能够较好地模拟我国芝麻主产区芝麻的发育动态。

基于精确缩尺和粗粒化的颗粒材料FDEM模拟方法

颗粒材料具有非连续、离散性等特征,在进行数值模拟时面临着较大的计算压力。通过将精确缩尺准则和粗粒化方法引入到连续-离散耦合(combinedfinite-discreteelementmethod,FDEM)方法中,旨在为加速基于FDEM的颗粒材料数值模拟提供一种解决方案。基于精确缩尺和粗粒化等理论,推导了FDEM中应遵循的精确缩尺准则,在此基础上分别进行了等粒径颗粒体系及二元颗粒体系的三轴剪切数值试验。试验结果表明,在未引入精确缩尺准则时,粗粒化模型表现的力学响应特征会发生改变,结果出现失真,因此必须对粗粒化模型参数进行修正。引入精确缩尺准则后,粗粒化模型的力学响应特征会得到补正。试验结果论证了FDEM引入精确缩尺准则和粗粒化方法的有效性,即能在近似原始颗粒体系的条件下大幅度提升采用FDEM进行颗粒材料数值模拟的计算效率。基于数值试验结果进行了宏细观力学分析,宏观应力变形和细观接触力相互映证,揭示了精确缩尺和粗粒化方法的细观力学机理。

基于ARMAX-KF与速度补偿的拖拉机无前轮传感器转角估计方法

为了解决传统农机导航系统中前轮转角测量传感器不易安装、维护困难以及转角估计不准确等问题,本文提出了一种基于受控自回归滑动平均模型和卡尔曼滤波器的组合模型(Auto-regressive moving average with exogenous input-Kalman filter,ARMAX-KF)与速度补偿的拖拉机无前轮传感器转角估计方法。首先,利用Hammerstein非线性系统对拖拉机的转向系统建模,并采用递归最小二乘法(Recursive least squares method,RLS)将其辨识为ARMAX模型;其次,对后轮轴中心接地点速度进行杆臂误差补偿;最后,提出了ARMAX-KF方法,利用卡尔曼滤波器的校正特性,以拖拉机的运动学转角作为观测值,修正ARMAX模型预测的转角速度积分值,从而估计拖拉机的前轮转角。在速度杆臂补偿测量方法试验验证中,补偿后运动学转角平均绝对误差为1.110°,标准差为1.727°,相比补偿前分别减少61.13%和31.55%;在动态转角试验中,ARMAX模型预测的转角速度标准差为2.439(°)/s,相比采用固定传动比方法误差减少56.58%;采用基于ARMAX-KF的前轮转角估计绝对平均误差为0.649°,标准差为0.371°,相比采用固定传动比和卡尔曼滤波器的方法分别减少56.9%和78.82%;在直线导航跟踪试验中,采用基于ARMAX-KF的前轮转角估计标准差为0.649°,本文提出的方法提高了转角估计精度和农机导航作业质量。

基于二次分解和乌鸦搜索算法优化组合模型的超短期风速预测

针对风速的波动性和随机性等特点,提出一种基于二次分解和乌鸦搜索算法优化组合模型的超短期风速预测方法。该方法的基本思路是构造基于变分模态分解、样本熵和奇异谱分析的二次分解的方法,将原始风速序列分解为不同的子序列,并对这些子序列分别建立预测模型,最后重构。对变分模态分解的子序列建立基于长短时记忆网络的深度学习模型预测,而残差序列进行二次分解后的子序列建立乌鸦搜索算法优化的组合预测模型预测。最后,对子序列进行重构并得到最终的预测结果。使用实际的风速观测资料开展模拟实验,结果表明:在3个风电场中,所提模型与其他模型相比平均相对误差分别提升了30.07%、37.56%和37.40%,验证了混合模型在超短期风速预测中的有效性和稳定性,以及在不同数据集上的泛化性能。