称重传感器在精准农业装备中的应用研究综述

传感器是提升我国精准农业产业化水平的关键技术之一.在整个精准农业生产周期中,称重传感器在其中每个环节都有潜在的应用领域,文中从精准农业实施的4个不同阶段:土地准备、精准播种、作物管理、精准收获,对称重传感器在精准农业装备中应用和研究现状进行了总结.在此基础上,进一步分析了当前称重传感器在精准农业实际应用中亟待解决的3个主要关键问题:可靠性、稳定性和动态测量精度.最后,对解决这些问题背后所涉及的关键共性技术,包括敏感机理、制造工艺和计测技术等作了进一步阐述.

有限元法在农业物料力学研究中的应用进展

近年来,有限元法越来越多地应用于农业科学的研究领域。为此,概述了国内外应用有限元法研究农业物料力学性质的进展情况;总结了有限元法在坚果壳力学特性、谷物种子力学特性以及果蔬力学特性与力学模型中的应用;指出了当前研究所存在的问题,并对以后应用有限元法研究农业物料力学问题做了展望。

激光切割技术的发展现状及农业领域应用发展

激光切割技术是当今最具有竞争力的高新技术之一,是激光加工领域中的重要组成部分。为此,介绍了激光切割原理,并从工业金属和非金属以及医疗领域,对国内外激光切割技术的发展现状进行了综述,并指出了激光切割在农业领域的应用,最后总结了激光切割存在的问题和发展趋势。

风筛式清选装置中农业物料透筛概率的研究

建立了联合收割机风筛式清选装置单颗粒的透筛概率公式,指出了影响农业物料透筛的因素主要有物料颗粒在筛面上的跳动次数、下落倾角和相对粒度大小。采用高速摄像系统及数字图像处理技术对物料颗粒在清选装置中的透筛过程进行了试验研究,通过对试验结果进行极差分析,得出了振动筛主要工作参数与物料透筛概率之间的关系,为联合收割机清选装置的优化设计提供了依据。

农业机械风险评价研究

针对目前农机安全事故频发的现状,对农业机械的风险评价进行了研究。根据风险评价的有关理论,阐述了农机风险评价的基本程序和评价方法,并结合WSR系统方法论,提出了基于WSR的农机风险减小策略。农业机械产品关乎农民的生命财产安全,农机风险评价的有效开展可以保障农业机械化又快又好的发展,并且可以为农机安全监理提供科学依据。

“5S”技术在数字农业中的应用浅谈

在科学技术高速发展的今天,数字农业已得到了迅猛的发展。阐述了数字农业的涵义、"5S"技术的内容及特点,概述了"5S"技术在数字农业中的应用,为"5S"技术在数字农业上的进一步应用提供了参考。

基于ADAMS的虚拟样机技术及其在农业机械设计中的应用

虚拟样机技术的出现为现代农业机械系统的研发提供了一个全新的设计方法,ADAMS软件是目前世界上最权威、使用范围最为广泛的多体动力学仿真分析软件。基于ADAMS软件,以门形取苗执行机构为原型,建立了其虚拟样机模型,进行了运动学和动力学仿真分析,通过实例阐述了应用虚拟样机技术进行农业机械机构设计的过程。

基于光谱分析技术的作物中杂草识别研究

除草剂的精确喷施、物理方法精确除草皆依赖于杂草的自动识别。光合色素和结构差异导致作物、杂草的光谱反射率不同,因此不同植物可以利用光谱特性来区分。利用ASD光谱仪在室内分别测量了棉花、刺儿菜、水稻、稗草等四种植物在350-2500 nm波段范围内的光谱反射率。运用SAS统计软件的STEP-DISC过程筛选能够区分作物和杂草的波长;判别模型中加入筛选所得特征波长,利用Discrim过程进行判别分析。实验结果表明,利用3个特征波长385,415和435 nm有效地从双子叶植物棉花中识别出双子叶杂草刺儿菜,其识别率为100%,波长415和435 nm的组合对识别模型的贡献最大;利用5个特征波长375,465,585,705和1035 nm可有效地从单子叶植物水稻中识别出单子叶杂草稗草,其识别率也为100%,黄色到橙色的过渡波长585 nm和“红边”内的波长705 nm的组合对识别模型的贡献最大。

醋糟和苇末有机基质的理化性状及配套栽培技术研究

对自行研制开发的醋糟和芦苇末基质的理化性状进行了分析,基质的容重、总孔隙度等物理指标良好,EC值远远高于泥炭,但醋糟基质的大小孔隙比偏大,芦苇末的pH值略高。针对基质的特点,从基质配方、水分和养分管理等方面提出了有机基质的配套栽培技术及适宜栽培模式。

入侵植物南美蟛蜞菊不同组织部位浸提物的化感作用研究

以油菜和番茄为受试植物,以立枯丝核病原菌和西瓜枯萎病病原菌为受试菌种,研究了南美蟛蜞菊干茎、干叶、湿茎、湿叶酒精浸提物对这两种经济作物种子萌发时的化感作用活性以及对这两种病原菌生长的影响。结果表明,这4种浸提物对油菜种子的活力指数均有不同程度的抑制作用,干叶、湿叶浸提物对番茄种子的活力指数有不同程度的抑制作用;这4种浸提物对立枯丝核病原菌的生长均有明显的抑制作用,干叶、湿茎浸提物对西瓜枯萎病病原菌的生长有抑制作用,但干茎、湿叶浸提物对西瓜枯萎病病原菌的生长存在促进作用。

基于高光谱成像技术的生菜叶片水分检测研究

[目的]探索利用高光谱图像技术检测作物含水率的方法。[方法]以意大利全年耐抽苔生菜为试材,利用高光谱成像系统采集生菜叶片的高光谱图像,用ENVI V.4和Matlab V.7.0软件对高光谱图像进行处理。[结果]采用自适应波段选择法从所采集的生菜叶片高光谱图像数据中优选出特征波长1 420 nm;对每个样本特征波长下的图像进行分割,反转以及形态运算等操作得到目标图像;从每个目标图像中提取灰度均值、灰度标准差作为灰度特征,能量、熵、惯性矩、相关性的均值和标准差作为纹理特征;采用GA-PLS法选出最优特征子集,并建立基于最优特征的偏最小二乘回归模型,以检测生菜叶片的含水率。[结论]模型的预测值与实测值的相关系数R为0.902,精度明显高于基于灰度特征或纹理特征的预测模型。

太湖流域农业结构多目标优化设计

该文运用线性规划模型,以农业面源污染削减、粮食及副食品供应安全和农业经济发展为多重目标,设置了流域6大分区农、牧、渔共72个变量,进行了太湖流域农业结构的优化设计。研究结果得到了流域及其6大分区不同农田利用方式、畜禽和淡水养殖结构的优化方案,可以在保证流域粮食及副食品安全和目前产值水平的前提下,达到农业面源污染35.1%的削减率。根据优化设计结果,提出了保持水田面积、旱地栽培大幅压缩,蔬菜生产设施化、园地生产保持稳定、猪与家禽养殖明显压缩、淡水养殖"压中有保"的太湖流域农业结构调整方向,并对不同分区的调整重点进行了分析。

光谱技术结合BiPLS-GA-SPA和ELM算法的生菜冠层氮素含量检测研究

氮素是影响生菜产量和品质的重要因素,光谱技术是检测作物氮素含量最有效的手段之一。通过获取不同氮素水平下生菜冠层的反射光谱,对其进行FDSGF(first-order derivative based savitzky-golay filt)滤波后,利用后向区间偏最小二乘算法(BiPLS)、遗传算法(GA)及连续投影算法(SPA)对特征波长进行梯度提取,最终从2 151个波长点中提取了8个与生菜氮素最为相关的特征波长。分别利用多元线性回归(MLR)、径向基函数神经网络(RBFNN)及极限学习机(ELM)三种算法建立了基于特征波段或特征波长的8个生菜冠层氮素含量检测模型。结果表明:BiPLS-GA-SPA-ELM模型(RMSEC=0.241 6%,Rc=0.934 6,RMSEP=0.284 2%,Rp=0.921 8)的预测结果优于其他模型,为指导合理施肥和开发便携式仪器提供了理论基础。

八爪除草机构的设计与实验——基于虚拟样机技术

为了实现田间株间精确机械除草,设计了一种八爪式智能除草机构,并重点研究了在实现不同株距株间除草时所需的前进速度和转速,进行了ADAMS动力学仿真实验和土槽中的物理样机实验。仿真和实验结果表明:该结构的设计能使工作爪端的割刀伸入株间进行除草,仿真实验中的割刀中心轨迹能够有效完成株间除草,并在样机试验中得到了验证。

农药变量喷施技术的研究现状及发展趋势

农药精确变量喷施技术是智能化植保机械的重要研究内容,一直是精细农业领域的研究热点,它牵涉到农药有效利用率、农产品安全、环境污染和操作者的人身安全等众多问题。如何按照农艺要求快速准确地进行喷施作业,并使其具有良好的雾化特性和均匀性是变量喷施技术的关键。农药变量喷施过程主要包括喷施决策的生成和喷施决策的执行两个阶段。为此,分类阐述了其国内外研究现状和实现方法,并对其现存问题和发展趋势进行了讨论。

秧草茎秆力学特性实验研究

秧草茎秆的力学特性是设计秧草收获机械收割装置的重要依据之一。为此,利用TA-XT2i物性测定仪对秧草茎秆的质量、抗剪切力和拉伸力进行了实验,通过实验得到秧草的平均质量为0.897g,秧草的平均高度为8.69cm,平均直径为0.946mm,平均抗拉应力为3.737MPa,平均抗剪应力为5.1MPa,并对直径大小与拉伸强度、剪切强度的变化规律之间的关系进行定性分析,可以指导秧草收获机械切割装置的设计。

水平圆管内盐析湍流流动特性的实验研究

采用相位多普勒粒子分析仪对圆管内碳酸钠溶液的盐析湍流流动进行了研究.实验结果表明,随温度的降低,颗粒相的相对数密度及平均粒径值均呈上升趋势,15℃时平均粒径值由30℃时的40μm增至60μm以上,表明在过饱和度增加的情况下盐析晶体颗粒不断析出与生长;在相同温度下,液相脉动强度低于颗粒相,在接近壁面处受壁面的影响而减小,但颗粒相却是越接近边壁越大;在盐析流动过程中,湍流具有明显的各向异性;不同温度下两相平均速度沿水平方向基本呈对称分布,且液相平均速度均略大于颗粒相,二者速度差值在主流平均速度值的3%以内,仍可以把这种状态下的流动看成平衡流;同时随温度降低,颗粒相平均速度减小.

江苏省设施园艺产业发展现状与对策

近年来江苏省委省政府大力发展高效农业,作为高效的主要产业的设施园艺产业得到了迅猛发展。现对江苏省设施园艺产业的发展现状从总体情况、结构类型、区域布局和生产规模及效益进行了总结。并结合江苏省"十二五"规划要求,提出了今后设施园艺产业发展的主要措施,以对江苏省设施园艺产业的进一步发展提供参考。

UKF滤波在农业车载北斗导航系统中的应用

我国自主研制的北斗卫星导航系统已开始应用于农业机械自动导航。针对广泛研究的无源北斗定位系统,由于定位接收机本身误差、环境噪声以及人为干扰等因素的影响,而导致相应的量测序列出现某些粗大的错误数据,使得导航定位不精确。用无迹卡尔曼滤波算法UKF(Unscented Kalman Filter)实现农业车载导航系统的非线性状态估计,避免了EKF方法的线性化近似过程及其引入的线性化截断误差,提高了算法的收敛速度和载体的定位精度。文中针对基于BD导航定位的喷雾机,对车载BD系统进行当前统计建模,用EKF和UKF方法分别进行了滤波仿真。仿真结果表明:在车载导航状态估计中,UKF滤波方法优于EKF滤波方法,定位精度可以达到1米左右。

无人机多光谱影像的小麦倒伏信息多特征融合检测研究

为探究多特征融合方法在作物倒伏领域快速精准识别中的适用性,利用无人机获取多田块冠层尺度的不同倒伏率麦田多光谱数据,对原始倒伏图像进行图像拼接、辐射校正、几何校正等预处理,并利用重归一化差值植被指数和阴影指数分别剔除土壤和阴影背景,提取小麦倒伏DSM模型和植被指数分别与多光谱图像进行多特征图像主成分变换融合,筛选差异性较大的纹理特征,采用支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)和最大似然法(MLC)监督分类模型对多光谱和DSM融合图像、多光谱和归一化植被指数(NDVI)融合图像、多光谱图像和纹理特征图像进行监督分类,并采用总体精度(OA)、 Kappa系数和提取误差综合评价各监督模型的分类性能和倒伏提取精度。分类结果表明:各监督分类方法在不同倒伏区域提取结果建模效果趋势一致,SVM和ANN整体提取精度高于MLC,在高倒伏区域,多光谱与NDVI融合图像的SVM监督模型(OA:92.63%, Kappa系数:0.85,提取误差:1.11%)提取效果最好;在中倒伏区域,多光谱与DSM融合图像的SVM监督模型(OA:90.35%, Kappa系数:0.79,提取误差:9.34%)提取效果最好;在低倒伏区域,均值纹理特征图像的ANN监督模型(OA:91.05%, Kappa系数:0.82,提取误差:8.20%)提取结果较好。本研究将DSM模型、植被指数、纹理特征与多光谱图像进行融合对比,并对多特征融合方法能否高精度有效提取小麦倒伏信息进行了探究,结果表明无人机多光谱遥感结合特征融合技术能有效提取小麦倒伏面积,提取效果优于单特征小麦倒伏图像。本研究结果可为助力小麦倒伏灾情调查数据的精确获取方法提供参考。