摘要:茎秆是农作物的主要副产品，也是世界范围内丰富的生物质资源。茎秆切割是刚性体与柔性体的直接互作过程，是茎秆处理的重要工序。茎秆切割与农作物高效低损伤收获及茎秆资源化利用密切相关，开展割刀与茎秆切割互作过程的研究是农艺农机深度融合的重要方面，对于农业生产与生态发展具有现实意义。为此，本文围绕茎秆切割的相关问题进行了国内外研究进展的综合评述与分析，具体为：围绕茎秆力学参数与本构模型，阐述了茎秆生物学特征与力学参数的关系、测试方法与设备、茎秆本构模型的建立及应用；结合割刀结构参数与型式、耐磨性能、自磨锐性能，介绍了割刀的结构型式与材料特性；针对割刀与茎秆的切割互作过程，系统介绍了切割原理，以及高效率、低功耗、低损伤等切割技术研究目标；从试验研究的具体参数及目标值到仿真研究的不同类型，梳理了两种研究方法在茎秆切割中的应用概况。在此基础上，结合现有问题，着重探讨了茎秆切割领域未来的发展方向，为农业生产中茎秆切割问题的深入研究提供了参考。

摘要:为获取土壤离散元仿真模型的土壤颗粒物理参数和接触参数，本文采用试验与仿真相结合的方法，以桑园土壤为例，对土壤颗粒的接触参数进行了仿真标定。首先利用粉体仪、斜面仪、等应变直剪仪等，分析了试验地不同深度土壤的粒径分布，测量了试验地不同深度土壤休止角、滑动摩擦角、剪应力、内聚力、内摩擦角；然后，根据实测土壤粒径分布，利用EDEM软件建立了非等直径土壤球形颗粒模型。在此基础上，以土壤颗粒间及土壤与65Mn钢间的静摩擦因数、滚动摩擦因数、恢复系数为试验因素，土壤休止角、土壤-65Mn钢滑动摩擦角为目标值，建立了基于中心组合试验设计（CCD）方案，并利用Design-Expert软件对仿真试验结果进行了分析，得到了仿真标定的土壤-土壤间静摩擦因数、滚动摩擦因数和恢复系数的最优值分别为0.89、0.45和0.43；标定的土壤-65Mn钢间静摩擦因数、滚动摩擦因数和恢复系数的最优值分别为1.15、0.05和0.4。利用以上标定的最优参数对桑园土壤进行了休止角与滑动摩擦角仿真试验，试验结果表明，休止角仿真值与试验值相对误差为1.69%，土壤-65Mn钢的滑动摩擦角仿真值与试验值相对误差为2.88%。在此基础上，依据实测的土壤剪应力，采用试错法，以实测土壤内摩擦角为目标值，优化标定了土壤-土壤颗粒Hertz-Mindlin with Bonding接触模型中的粘结参数，标定法向粘结刚度、切向粘结刚度分别为1×108、5×107N/m3，临界法向应力和临界切向应力均为10kPa，接触半径为1.1倍颗粒半径，直剪仿真得到内摩擦角为30.24°，仿真值与直剪试验内摩擦角平均值相对误差为5.53%。本文提出的土壤颗粒建模方法、标定方法及其所标定的参数值，可用于砂质壤土桑园耕作机械触土部件与土壤相互作用的离散元仿真分析及其结构优化。

摘要:针对深松作业阻力大、牵引能耗高、作业效率低等问题，提出了一种针对低含水率、高紧实度耕作土壤的曲面深松铲主动润滑减阻和土壤改良复合作业方案。首先，在三维扫描获得曲面深松铲三维模型的基础上，通过离散元法分析了曲面深松铲作业过程中深松铲与土壤颗粒间的互作特性，确定了铲体最大摩擦接触面作为主动润滑减阻面；其次，提出了主动液体润滑减阻思路，并借鉴蚯蚓体液分布构形与体表织构，分别在铲面和铲尖的最大摩擦接触面上，设计了沟槽形式的表面构型与节流孔等润滑面结构以及润滑介质泵送系统，形成了主动润滑减阻曲面深松铲；最后，以作业速度、润滑液流量为试验因素，以水平方向作业阻力为主要指标，在两种土壤条件下进行了大田试验。试验结果表明：在褐土地作业环境下，当作业速度为3km/h、润滑液流量为12L/min时，减阻率可达13.48%；在盐碱地作业环境下，当作业速度为1.87km/h、润滑液流量为12L/min时，减阻率可达19.87%；初步证明主动润滑减阻作业模式在低含水率、高紧实度土壤中具有较好减阻效果。

摘要:秸秆在土壤中的空间分布质量会对秸秆腐解速率、土壤养分分布等产生显著影响。为了探究不同旋耕作业参数对秸秆空间分布质量的影响，本文基于离散元法构建旋耕仿真模型，模拟秸秆旋耕还田作业过程，并结合田间试验对不同前进速度和刀辊转速下的秸秆空间分布质量进行对比验证。对仿真及田间试验区域进行垂直分层和水平划分的空间分割处理，计算各区域内秸秆数量并以秸秆占比变异系数为指标评价不同旋耕作业参数下的秸秆空间分布质量。结果表明，在垂直分层处理中，刀辊转速的增加会使得各层秸秆占比变异系数呈递增的趋势，其中240r/min时最小，仿真值与试验值分别为60.09%和80.65%，而随着前进速度的增加，变异系数呈先减少后增加的规律，其中0.50m/s时变异系数最小，仿真值与试验值分别为61.00%和79.90%；在水平划分处理中，刀辊转速的增加对各层秸秆占比变异系数无明显规律性影响，但前进速度的增加可以减小纵向划分区域内的变异系数，最小值为0.75m/s时的11.36%和20.12%，仿真值与试验值变化趋势基本一致。垂直分布和水平分布秸秆占比变异系数仿真值与试验值间差值平均最大分别为22.13%和12.23%，误差在可接受范围内。离散元仿真能够模拟不同旋耕作业参数下的秸秆空间分布状态，可以为旋耕秸秆还田作业质量的快速预测评价研究提供支持，也可为旋耕机械的作业参数选择提供理论依据。

摘要:不断拓展的秸秆资源应用途径丰富了亚地块尺度下秸秆信息丰度的研究，但界定和表达亚地块尺度下秸秆信息丰度尚缺乏科学规范。本文以机收小麦原茬地的秸秆信息丰度为研究对象，设计系列指标（立茬与碎秸的质量分布、碎秸堆叠层数、立茬侧影覆盖度），分别探讨原位网格取样称草、平板匀铺图像处理、背景板图像处理、碎秸筛分、人工观察计数等手段与方法，进行原茬秸秆信息的指标化。将获取的多维秸秆信息进行归一化处理，并运用图像相似度分析法研究信息指标间的相关性。结果表明，本文提出的秸秆信息参数及测试方法增加了亚地块尺度下的秸秆信息丰度，秸秆信息图像间的相关分析也能反映出各指标间的内在联系。所得信息反映了收获机的留茬状态与碎草性能，碎秸质量集中分布在割幅中间区域。立茬质量分布受作物行间距影响，碎秸堆叠层数表达了机排草口的排草状况，立茬侧影覆盖度分布可反映收获机的留茬碾压破坏情况。秸秆信息指标间的相关分析表明，地表秸秆总质量与碎秸质量的相似度为0.89、与立茬质量相似度为0.43，碎秸质量与碎秸堆叠层数相似度为0.64，立茬质量与立茬侧影覆盖度相似度为0.48。本文界定的亚地块尺度下秸秆信息丰度及其参数化研究结果可为系统开展亚地块尺度下秸秆信息技术研发提供参考。

摘要:由于存在包衣配方不统一、包衣机自动化水平低等问题，目前我国种子包衣合格率检测精度和效率较低。为此设计了一套丸粒化包衣种子识别检测系统，针对形状为类球体的包衣种子进行识别。首先，搭建拍摄平台，拍摄的图像传输至识别控制系统中进行图像前期处理。其次，根据图像处理后不同类型包衣种子特征提出了一种识别检测算法，根据破损包衣种子与其它包衣种子图像面积比例的差异，利用高级形态学处理实现破损包衣种子的识别。根据多籽种子与合格种子颗粒像素值的差异实现对多籽种子以及合格种子的识别。最后，对种子总数、合格数、多籽种子数及破损种子数进行检测，计算得到包衣合格率。以红三叶种子进行试验，结果表明：整套系统图像采集、处理与识别时间约为3s；运用高级形态学处理识别破损包衣种子准确率达98.8%；当试验样本为200粒时，总数识别算法的准确率达到99.1%；对合格包衣种子以及多籽包衣种子识别相对误差分别为1.18%与3.36%。该识别检测系统实现了拍摄、图像处理、检测识别以及结果保存等功能，实现了包衣种子的无损检测。

摘要:为进一步提高蔬菜穴盘苗高速自动移栽机的栽植效率，提出了三臂轮系式栽植机构，并基于遗传算法对其进行了近似多位姿运动综合设计。首先，以理想栽植轨迹上关键位姿（位置与姿态）数据为约束，由杆长不变条件建立轮系式栽植机构简化模型（平面RR机构）近似多位姿运动综合优化模型，并利用Matlab遗传算法工具箱求解获得机构最优结构参数；然后，由平面RR机构两转动副的运动参数计算轮系机构总传动比并分配，从而实现轮系式栽植机构的设计。最后，对三臂轮系式栽植机构进行了结构设计、仿真分析和试验验证，结果表明：机构实际运动轨迹姿态与理论设计基本一致；栽植频率120株/(min·行)、理论株距为300mm时，栽植成功率96.7%，〖JP3〗实际株距均值298mm，平均穴口宽度70mm，满足高速移栽要求，验证了所提出方法的正确性和三臂轮系式栽植机构的实用性。

摘要:针对现有机械离心式集排器高速作业时供种能力不足，供种量难以实现精量可调等实际问题，设计一种具有“螺旋进种条”结构的油菜旋转盘式高速集排器。基于油菜种子机械物理特性及播量需求，开发螺旋供种装置，构建种子供种过程的力学模型并分析确定了其主要结构参数。采用三元二次回归正交组合试验建立供种速率、供种速率稳定变异系数、破损率与转速、叶片宽度、导程之间的数学模型，分析得到影响供种速率的因素主次顺序为导程、叶片宽度、转速，影响供种速率稳定性变异系数及破损率的因素主次顺序为转速、导程、叶片宽度；且较优参数组合为：转速81r/min、叶片宽度4mm、导程15mm。在较优参数组合下的台架验证试验得到供种装置的供种速率为92.7g/min，供种速率稳定性变异系数为0.32%，破损率为0.29%；供种速率为36.55~190.94g/min时，供种速率稳定性变异系数均低于1.29%，破损率均低于0.5%。田间试验表明机组作业速度为10km/h时，油菜播种均匀性变异系数为9.4%，种植密度为48~60株/m2，可实现高速播种，满足油菜种植农艺要求，可为旋转盘式集排器结构改进提供参考。

摘要:对行喷雾技术可提高农药的利用率，有利于保护环境和减少农药残留。本文搭建基于机器视觉的大田甘蓝对行喷雾控制系统。通过改进的ExG算法提取颜色信息，采用最大类间方差法和形态学的开闭运算分割作物与背景。提出甘蓝作物行定位与多作物行自适应ROI提取方法，在条带分割的ROI内基于限定阈值垂直投影对特征点集进行采集，通过最小二乘法对特征点集进行线性拟合得到作物行中心线。利用中心线几何关系得到作物行偏移信息，根据对行机构的运动特性建立对行偏移补偿模型，并设计基于PID轨迹追踪算法的对行喷雾控制系统。试验结果表明，实验室作物行识别准确率为95.75%，算法平均耗时为77ms。在田间试验中，识别算法在时间段09:00—11:00、14:00—16:00内测试效果最佳，识别偏差均值保持在2.32cm以下。针对不同范围的杂草测试中，算法平均识别成功率为95.56%，说明算法具有较强的鲁棒性。在与其他识别算法对比测试中，本文算法平均耗时最短，识别成功率最高，能够为实时作业提供视觉引导。在对行喷雾控制系统田间试验中，对行准确率达到93.33%，对行控制算法可将对行偏差控制在1.54cm，满足田间实际应用要求。

摘要:针对植保机械在大田对靶施药过程中雾滴沉积偏移导致准确率低的问题，本文基于大田对靶施药机器人，开展了雾滴定向沉积控制方法研究。以对靶喷施雾滴群体为研究对象，阐述对靶施药工作原理和作业特点，剖析雾滴群体沉积偏移成因；根据机器人空间结构位置关系，建立基于GNSS/IMU卡尔曼滤波信号的喷头运动状态感知模型与沉积位置预估模型，确定喷头响应控制准则；在此基础上以机车作业速度、喷头控制方法为试验因素，以对靶喷施准确率和沉积偏移距离为试验指标，开展平整场地对靶喷施模拟试验；选取满足作业需求的组别进行大田对靶施药作业验证。试验表明：作业速度0.5、1.0、1.5、2.0m/s下的平整地面对靶施药平均准确率分别为99.8%、98.4%、95.9%、76.5%，沉积偏移距离分别为3.8、5.4、7.5、10.0cm;作业速度0.5、1.0、1.5m/s下的田间对靶施药准确率分别为98.7%、96.7%、95.3%。结果表明，基于GNSS/IMU卡尔曼滤波的雾滴沉积位置预估喷头控制方法，满足大田对靶施药作业需求。

摘要:针对目前大田宽幅机械变量喷雾精准化程度低、农机车速变化对喷雾效果影响考虑不充分的问题，为了提高精准施药、施肥能效，基于3WF-1000型喷杆式喷雾机，设计了一种自适应跟随车速的变量喷雾系统。该系统采用传感器实时采集农机行进速度、出水管流量与压力、药箱液位高度等信息，运用Bisector模糊控制算法优化控制策略，实现了比例阀阀门变化角度的动态控制，达到了对出水管流量精准调控的目标。为验证Bisector模糊控制算法应用于本系统的优越性，利用Matlab构建仿真模型，与PID算法、Centroid算法对比分析，Bisector模糊控制算法在调节时间、超调量、稳态误差方面均表现优越。田间试验过程中，进行了非行走设定车速、恒定车速跟随、动态车速跟随以及单位面积喷雾量试验，结果表明，3种车速运行状态，变量喷雾系统适应扰动达到稳定运行的调节耗时分别为13.4、27.6、17s，单位面积喷雾量的最大绝对误差比率分别为1.20%、2.27%、2.87%，能够满足大田精准施药的精度要求。

摘要:针对目前国内胡萝卜联合收获过程中智能化水平低、无法对机具作业情况进行监测等问题，设计了一种可搭载在胡萝卜联合收获机上的智能监控系统。智能监控系统主要包括胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块、胡萝卜堵塞监测模块、胡萝卜果实计数模块、人机交互模块及位置信息模块等。监控系统以STM32F103单片机为主控制器，信息采用CAN总线传输，应用多种传感器融合技术，实现胡萝卜联合收获作业信息采集与调控。胡萝卜联合收获机自适应带速调节模块基于模糊PID控制算法，通过传感器收集机具作业速度、夹持输送带带速及夹持输送装置倾角，采用脉宽调制控制电磁阀开度调节夹持输送带带速，实现胡萝卜收获过程中机具自适应调节作业状态。运用Matlab软件进行胡萝卜联合收获自适应带速调节模型对比试验，仿真试验结果表明，该模型鲁棒性好，超调量低；田间试验表明，各模块监测精度均大于等于96%，自适应带速调节模块误差小于等于0.1m/s，带速响应时间小于等于0.8s，调整时间小于等于1.6s。该智能监控系统满足机具田间作业要求，实现了对胡萝卜联合收获作业的实时监测与夹持输送带带速自动控制。

摘要:为了解决联合收获机运输车协同作业时，运输车粮箱装载不均匀，导致粮箱装载利用率低的问题，提出了一种基于三维点云的动态均匀装载方法。该方法利用相机获取运输车粮箱内装载物的三维点云作为状态反馈信息，建立装载均匀性评估方式，以最均匀装载状态为目标，通过实时调整卸料装载点位置，使粮箱保持在均匀的装载状态。针对装载物相互遮挡对相机形成视觉盲区的问题，通过建立装载物的堆体模型和相机的遮挡模型，以最小期望误差为目标对盲区内装载物高度进行估计，并据此进行点云填充，从而得到能完整反映粮箱装载状态的三维点云。在搭建平台进行的实验中，对粮箱装载过程中可能出现的轻载、中载和重载3种装载状态进行测量，并对盲区点云位置进行估计，其盲区估计的平均误差低于5cm。仿真结果表明，动态均匀装载方法能在有限装载周期内，将粮箱从任意的初始装载状态装载为均匀状态。单次装载量的平均高度增量为2cm、粮箱的初始装载状态为空载时，装载物的最大高度方差为1cm2。单因素仿真结果表明，稳定状态下的装载物高度方差与单次装载量正相关。

摘要:针对现有马铃薯茎叶切碎机作业茎秆打碎长度合格率低、带薯率高、工作效率低等问题，设计了一种全垄仿形式茎叶切碎刀辊，对刀具工作过程进行分析，建立刀具运动、刀具-茎秆碰撞和茎秆捡拾数学模型，明确影响装置工作性能主要参数，完成全垄仿形式茎叶切碎刀辊总体结构与茎叶切碎刀具设计。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法，以作业速度、刀辊转速、刀辊离地距离为试验因素，打碎长度合格率、带薯率为评价指标，应用Design-Expert 8.0.6.1软件进行试验数据处理与参数组合优化，结果表明，各因素对打碎长度合格率均具有显著性影响，影响由大到小依次为刀辊转速、作业速度、刀辊离地距离；各因素对带薯率均具有显著性影响，影响由大到小依次为刀辊离地距离、刀辊转速、作业速度。在刀辊转速为1450r/min、作业速度为3.5～6.7km/h、刀辊离地距离为285～317mm时，打碎长度合格率大于90%，带薯率小于等于0.3%。本研究结果为马铃薯茎叶切碎机具作业质量和效率提升提供了设计理论与技术支持。

摘要:为提高猕猴桃采摘机器人导航效率，提出一种基于采样状态实时引导随机树扩展的改进方法（Straight-RRT）。首先，针对传统RRT算法盲目搜索的问题，引入评价指数与阈值划分采样状态，根据采样状态决定采样节点的选取方式，实时引导随机树的扩展。其次，为增强算法对不同环境的自适应性及快速避开不规则障碍物，引入动态阈值并优化最近节点选择机制。最后对路径进行优化处理，去除路径冗余点并采用贝塞尔曲线平滑路径减小路径复杂度。基于棚架式猕猴桃果园环境进行路径规划实验，实验结果表明改进后算法在猕猴桃果园环境中具有更好的适应性及规划效率，为提高猕猴桃采摘机器人导航效率提供了解决方法。

摘要:针对农业生产中种子精选的需求，设计了在线式单粒种子检测分选装置，实现流水线式种子上料、检测和分选。该装置由上料装置、检测单元、分选单元和控制系统组成。上料装置通过两级振动实现籽粒的平铺，配合传输带完成籽粒的单粒化。检测单元由高速工业相机实时获取种子图像，并传送至上位机检测分析。控制系统根据检测结果和种子在图像中的位置，控制分选单元完成分选。利用搭建的装置采集了1200粒正常种子、1200粒霉变种子和1200粒破损种子的图像，使用HALCON软件提取了单粒种子的18个颜色和12个形态特征，通过偏最小二乘判别分析法进行判别分析，分别构建了种子霉变和破损的检测模型，并利用搭建的装置和模型进行了验证试验。试验结果表明：在线式单粒种子检测分选装置分选速率大于300粒/min；其中霉变种子的分选准确率高于95%，破损种子分选的准确率高于89%。

摘要:清选系统是气吸式红枣收获机的重要组成部分，降低清选含杂率、损失率和破损率是实现红枣收获机械化的关键技术。利用枣、杂惯性和流体力学特性差异，设计了一种惯性气流式红枣清选系统，并对其关键部件及结构参数进行设计和分析。采用Fluent软件探明了该清选系统内气流运动形成的“∞”形旋流有利于枣、杂的清选。为获得清选系统最佳工作参数，以气流速度、调节板开度为试验因素，以含杂率、损失率和破损率为评价指标，设计二次正交旋转组合试验。建立试验因素与指标间的回归模型，采用多目标优化算法进行参数优化，确定清选系统最优参数组合：气流速度为32.0m/s，调节板开度为3.4cm。在该条件下开展验证试验，得到含杂率、损失率和破损率分别为1.38%、3.37%和0.60%，与优化参数相比分别增加了0.06、0.12、0.03个百分点。该清选系统满足枣、杂清选作业要求。

摘要:轴流泵叶顶泄漏流对水泵内外特性有重要影响，从控制叶片载荷角度建立了轮缘载荷分布型式与叶顶泄漏流的关系。基于三维反问题设计方法设计得到了具有前载、中载和后载3种典型轮缘载荷分布型式的轴流泵叶轮模型，采用三维湍流模拟技术研究了上述3种轮缘载荷分布型式对轴流泵叶顶泄漏流及其诱导的泄漏涡流动的影响。结果表明，相对于轮缘前载型叶轮和轮缘中载型叶轮，轮缘后载型叶轮可有效消除叶片进口附近低压区，有利于叶轮空化性能；小流量工况性能有所提高，有效抑制流量扬程曲线的驼峰现象；同时轮缘后载型叶轮具有更好的小流量工况压力脉动性能。

摘要:为了揭示贯流泵装置正转全特性分区中各种临界工况点的外特性和压力脉动特性，以某比转数1179的灯泡贯流泵装置为研究对象，对该泵装置进行了涉及临界工况点的外特性及压力脉动试验。试验采集了共64个流量工况点的外特性参数和压力波动，着重分析了灯泡贯流泵装置正转全特性分区中各种临界工况点的外特性和压力脉动特性。试验结果表明，关死点为逆流制动工况与常规泵工况的分界点，泵装置靠近关死点处的扬程为6.41m，为设计点扬程的3.27倍，轴功率为15.39kW，为设计点功率的2.67倍。叶轮进口的无量纲压力脉动峰峰值为1.26，叶轮中部为0.99，叶轮出口为0.84，导叶出口为0.23，分别为设计点的2.3、2.8、4.9、23倍。零扬程点为常规泵工况与正流制动工况的分界点，近零扬程点处的流量为设计点流量的1.42倍，轴功率为2.41kW，为设计点功率的0.42倍。叶轮进口的无量纲压力脉动峰峰值为0.21，叶轮中部为0.21，叶轮出口为0.15，导叶出口为0.01，分别为设计点的0.38、0.6、0.88、1倍。零扭矩点为正流制动工况与水轮机工况的分界点，近零扭矩点处的流量为设计点流量的1.63倍，扬程为-1.36m，为设计点扬程的-0.69倍。叶轮进口的压力脉动峰峰值为0.37，叶轮中部为0.31，叶轮出口为0.20，导叶出口为0.04，分别为设计点的0.67、0.89、1.18、4倍。

摘要:尾水管涡带是混流式水轮机流动不稳定的表征，严重时甚至会导致机组疲劳破坏。为准确捕捉不同工况下尾水管内流体流动的瞬态湍流特性，采用滑移网格技术以及SST k-ω湍流模型，通过现阶段最新进展的Liutex涡识别方法对尾水管涡带进行捕捉并对比分析，着重分析了不同来流对尾水管涡带的形成、发展、破裂和低频压力脉动的影响。结果表明：与文献实验结果的对比，验证了结果的准确性；上游不同来流条件下，尾水管涡带形态各异。最优工况时仅形成一个稳定的旋流结构，即纺锤形涡带，对流场影响较小。流量降低到设计流量的81%时，形成螺旋形涡带，涡带的偏心运动对主流产生了较大干扰作用，涡流、回流和流动分离等不稳定现象明显。由于涡带对主流的排挤作用，造成涡带与壁面之间出现明显的高速区，平均脉动压力系数幅值也比最优工况增加了1.36~4倍，压力脉动呈现出典型的低频、高幅特征；随着开度的继续降低，涡带体积大幅度增加，形成一个较大的空腔涡带，占据流域范围较广，与肘管壁面发生直接“冲击现象”；开度越小尾水管内产生的涡流越杂乱，流场越不稳定，当开度降至最低时，有形涡带消失，破碎后的杂涡充据着整个直锥段和弯肘段。

摘要:为及时准确地掌握作物的植株氮含量(PNC)信息，监测作物生长状况，实现农田氮素施肥的科学管理，以马铃薯为研究对象，首先获取了现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期和成熟期的数码影像，并实测了各生育期的PNC、株高(H)和地面控制点(GCP)的三维坐标。其次利用各生育期的无人机数码影像与GCP结合生成试验区域的数字正射影像(DOM)和数字表面模型(DSM)，并从中提取冠层光谱特征和株高(Hdsm)。然后将各生育期提取的Hdsm和数码影像变量与地面实测的PNC进行相关性分析，从中筛选出相关性较好的影像变量和Hdsm作为马铃薯PNC估算模型的输入参数。最后分别基于影像变量和影像变量结合Hdsm利用多元线性回归(MLR)、误差反向传播(BP)神经网络和Lasso回归3种方法构建马铃薯PNC估算模型。结果表明：基于DSM提取的Hdsm与实测H具有较高的拟合度(R2为0.860，RMSE为2.663cm，NRMSE为10.234%)；各生育期加入Hdsm，均能提高马铃薯PNC的估算精度和稳定性；各生育期利用MLR方法构建的PNC估算模型优于BP神经网络和Lasso回归。该研究可为马铃薯PNC状况的高效、无损监测提供技术支撑。

摘要:针对物理模型抗噪能力差且容易过拟合的问题，提出一种PROSAIL模型结合VMG（VARI（Visible atmospherically resistant index）、MGRVI （Modified green red vegetation index）、GRRI （Green red ratio index））多元回归模型反演冬小麦叶面积指数（Leaf area index，LAI）方法。实验基于无人机影像（Unmanned aerial vehicles，UAV），选择河南省焦作市东南部的山阳区为实验区，结合实测2个生育期冬小麦LAI数据。首先，构建RGB植被指数模型，选取其中最优VMG模型反演冬小麦LAI；然后，对PROSAIL参数敏感性进行分析，得到参数最优值，反演冬小麦LAI；最后，采用快速模拟退火（Very fast simulated annealing，VFSA）算法将两种模型结合，获得最优冬小麦LAI。结果表明：VFSA可以有效将PROSAIL模型和VMG模型结合，提高了反演精度，且优于VMG模型和PROSAIL模型，决定系数R2高于0.8，均方根误差（RMSE）低于0.4m2/m2。综上所述，冬小麦生长过程中，地面覆盖度增高，本文方法具有较强的辐射传输机理，为LAI反演提供一种有效的反演方法。

摘要:科学、高效地获取作物不同叶位叶绿素含量的垂直分布信息，可监测农作物长势状况并进行田间管理。基于冬小麦抽穗期获取的不同叶位叶片的高光谱反射率和叶绿素含量实测数据，将原始光谱、一阶微分光谱、二阶微分光谱、植被指数和连续小波系数与叶绿素含量进行相关性分析，筛选相关性较强的光谱特征参数，然后分别采用偏最小二乘回归、支持向量机、随机森林和反向传播神经网络4种机器学习算法构建冬小麦上1叶、上2叶、上3叶和上4叶的叶绿素含量估算模型，并根据精度评估结果筛选不同叶位叶绿素含量估算的最佳模型。结果表明，上1叶、上2叶和上3叶采用小波系数结合偏最小二乘回归构建的叶绿素含量估算模型精度最高，建模和验证R2分别为0.82和0.75、0.80和0.77、0.71和0.62；上4叶采用植被指数结合支持向量机构建的叶绿素含量估算模型效果最佳，建模和验证R2为0.74和0.79。研究结果可为基于遥感技术精准监测作物营养成分的垂直变化特征提供理论和技术支撑。

摘要:以丹江流域（河南段）2008、2018年Landsat遥感影像数据为主要数据源，采用差分演化算法对研究区2028年的土地利用结构进行优化，并对优化结果进行分析验证，然后将得到的土地利用结构优化结果作为数量约束条件嵌入粒子群算法，设置基本栅格、空间集聚度、土地类型转换、地形坡度规则等多种约束条件进行粒子更新优化，构建了土地资源优化配置的DE-PSO模型。研究结果表明，优化后的2028年土地利用空间格局与研究区实际相符合，且优化后的土地利用空间集聚程度增加，土地利用空间格局在总体上趋于合理；水域面积由406.61km2增长到448.07km2，主要表现为丹江口库区库容扩大，其发展趋势符合丹江口水库调水规划和水源地相关政策；模型总体精度为89.54%，Kappa系数为0.8593，说明建立的模型具有良好的性能。研究结果可为研究区土地资源可持续利用、水源地保护与管理、生态环境保护提供科学依据。

摘要:为方便小麦模型算法比较与多算法集成模拟，本研究参考国内外主流作物模型CERES-Wheat、APSIM-Wheat、WheatSM、WOFOST、SWAT等的主要算法，集成了发育期、生物量、产量形成等模块的多种算法，构建了小麦模型算法集成平台（Wheat model algorithm integration platform, WMAIP）。发育期模块集成了小麦钟模型和热时两种算法；生物量模块集成了群体光合作用、光能利用效率和二氧化碳同化率3种算法；产量形成模块集成了籽粒灌浆、生物量转移和收获指数3种算法。基于模型平台组成了6个具有代表性的模拟模型。利用河北省吴桥县2017—2019年两年播期试验的田间观测数据结合2011—2014年3年播期耦合水分文献资料对模型进行参数校准与验证，并对特定模块的不同算法进行比较。结果表明，各模型的模拟结果与实测值均吻合良好，模拟误差在合理范围之内，其中发育期、地上部生物量、产量和土壤贮水量模拟值和实测值的归一化均方根误差（NRMSE）分别在0.56%~4.00%、16.13%~18.72%、12.48%~18.95%和10.78%~11.63%之间，模型集合的模拟效果优于单一模型。通过算法比较发现，发育期模块中热时法模拟播种至拔节阶段较优，小麦钟模型模拟播种至开花阶段和播种至成熟阶段较优；生物量模块中3种算法均为模拟小麦生物量的较佳模型，但在高辐射条件下，群体光合作用法模拟的生物量较高；产量模块中3种算法模拟的产量变化趋势较为一致，但生物量转移法效果略好。该平台集成了特定模块的多种算法，能较好地模拟土壤贮水量和冬小麦的生物学指标，在小麦模型算法比较与改进、集成模拟及气候变化影响评估方面具有较大的应用潜力。

摘要:提早预知植物生长发育是智能育种过程的重要组成部分，针对植物表型难以精准预测和模拟的问题，利用植物生长发育的空间和时间依赖性，提出了一种基于时空长短时记忆网络（Spatiotemporal long short-term memory，ST-LSTM）的植物生长发育预测模型，实现植物生长发育的预测。首先，通过微调Mask R-CNN模型实现识别、提取植物掩模，预处理具有时空相关性的植物生长发育图像序列，构建植物生长发育预测数据集。然后，基于ST-LSTM建立植物生长发育预测模型，利用历史生长发育图像序列，融合时空深度特征，预测植物未来的生长发育图像序列。研究结果表明，所提出模型预测的图像序列与生长发育实际图像序列具有较高的一致性和相似性，首个预测时间节点的结构相似度为0.8741，均方误差为17.10，峰值信噪比为30.83，测试集的冠层叶面积、冠幅和叶片数预测R2分别为0.9619、0.9087和0.9158。该研究实现了基于植物生长发育图像序列的生长发育预测，有效减少了田间反复试验的时间、土地和人力成本，为提高智能育种效率提供了参考。

摘要:准确分割单个杨树叶是无接触提取杨树苗叶表型参数的前提，针对大田杨树苗的复杂种植环境，本文提出一种基于SegNet与三维点云聚类的大田杨树苗叶片分割方法。首先对Kinect V2相机进行标定，对齐RGB与深度数据，滤除背景，获得RGB与深度数据融合数据；然后针对RGB与深度融合数据采用语义分割算法SegNet对杨树苗叶与杨树干进行分割；为了更好地分割出单个杨树叶，对分割的杨树叶区域重构出三维点云，采用基于几何距离的kd-tree对单个树叶进行分类。对采集的单株树苗与多株树苗数据进行了实验分析，采用SegNet与FCN分别对杨树苗叶区域与茎区域进行分割，结果表明，SegNet对叶、茎检测准确率分别为94.4%、97.5%，交并比分别为75.9%、67.9%，优于FCN；对叶区域采用不同距离阈值的kd-tree算法进行单叶分割分析，确定了适合杨树叶的分割阈值。实验结果表明，本文提出的分割算法不仅能分割出单株杨树苗的叶片，也能分割出多株杨树苗的单个叶片。

摘要:为提高马铃薯幼苗叶芽检测识别的准确率，提高自动育苗生产系统的工作效率，提出了基于YOLO v4网络的改进识别网络。将YOLO v4特征提取部分CSPDarknet53中的残差块（Residual Block）替换为Res2Net，并采用深度可分离卷积操作减小计算量。由此，在增大卷积神经网络感受野的同时，能够获得叶芽更加细小的特征信息，减少马铃薯叶芽的漏检率。设计了基于扩张卷积的空间特征金字塔(D-SPP模块)，并嵌入和替换到特征提取部分的3个特征层输出中，用于提高马铃薯叶芽目标识别定位的准确性。采用消融实验对改进策略的有效性进行了验证分析。实验结果表明，改进的识别网络对马铃薯叶芽检测的精确率为95.72%，召回率为94.91%，综合评价指标F1值为95%，平均精确率为96.03%。与Faster R-CNN、YOLO v3、YOLO v4网络相比，改进的识别网络具有更好的识别性能，从而可有效提高马铃薯自动育苗生产系统的工作效率。

摘要:现有大田土壤电导率检测装置主要以手持式为主，存在检测效率低、实时性差等问题。基于电流-电压四端法原理设计了一种车载式大田土壤电导率在线检测系统，系统主要由恒流信号源电路、信号处理电路、Arduino控制器、GPS定位模块及车载传感器等组成，可在线检测大田土壤电导率。通过实验室和大田试验对系统性能进行了验证，试验结果表明，系统具有较好稳定性，动态响应时间约为540ms，开机预热引起的温漂最大偏差为3.70%，不考虑温差影响下系统检测精度R2为0.7342，消除温差影响后检测精度R2为0.8645~0.9156，均高于商用手持式电导率检测仪，其R2为0.6095；探究了拖拉机振动、传感器插入深度、作业速度和土壤坚实度对系统检测精度的影响，振动状态相对静止状态，检测数据最大误差为10.37%，且误差主要集中在0~10μS/cm范围内；当作业速度不大于5.0km/h和传感器插入深度大于等于10cm时，该系统可稳定进行大田土壤电导率在线检测，且检测地块土壤坚实度不应过小，以确保传感器电极与土壤充分接触。该系统可为开展基于土壤电导率在线检测的实时变量施肥技术研究提供技术支撑。

摘要:针对苹果叶部病害程度识别准确率低的问题，构建了一种基于快照集成方法的苹果叶部病害程度识别模型。首先，通过多种数字图像处理技术对原始苹果叶部病害图像进行数据增强；然后，选取InceptionResNet V2作为基模型，引入CBAM模块提升网络的特征提取能力，使用焦点损失函数缓解苹果叶部病害数据集类别不平衡问题；最后，通过快照集成方法进行模型集成，得到苹果叶部病害程度识别模型。利用苹果黑星病和锈病的早期和晩期病害数据集进行了模型验证，准确率高达90.82%，比单一InceptionResNet V2模型的准确率提高了2.50个百分点。实验结果表明，基于快照集成的识别模型准确率较高，为苹果叶部病害程度识别研究提供了参考。

摘要:黑斑病是危害库尔勒香梨的真菌病害之一。若在黑斑病症状显证之前实现早期诊断，对于防止病害蔓延、减少经济损失具有重要的意义。结合高光谱成像技术和Stacking集成学习算法，构建了香梨黑斑病早期快速诊断模型。获取了健康、潜育期、轻度发病和重度发病的黑斑病库尔勒香梨的高光谱图像，提取感兴趣区域内的平均光谱，经标准正态变量变换、一阶导数、二阶导数及组合预处理后，利用主成分分析进行数据降维。然后，以K最近邻法（KNN）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）和随机森林（RF）算法为基学习器，以LS-SVM为元学习器，构建了黑斑病病害程度的Stacking集成学习预测模型。结果表明，随着病害程度加深，光谱反射率整体呈下降趋势，且存在显著性差异，为分类模型的建立提供了理论依据。所建模型对健康和不同病害程度黑斑病库尔勒香梨的总体判别准确率为98.28%，对潜育期香梨的判别准确率为100%。与利用单一分类器建模结果相比，总体判别准确率和潜育期香梨判别准确率分别上升5.18、23.08个百分点。结果证明，Stacking集成学习具有较强的特征学习能力，将其与高光谱成像技术结合，能实现库尔勒香梨黑斑病潜育期的识别。该结果为库尔勒香梨黑斑病的早期快速诊断和发病过程的实时监测提供了一种新的方法。

摘要:不同品种苹果之间往往存在较大的价格差异，为了防止从采购到销售过程中因苹果品种分类不当产生经济损失，提出了一种基于融合注意力机制的自动识别和分类模型EBm-Net（针对苹果类型）。该模型通过融合通道注意力和空间注意力机制充分提取了苹果表面的形状轮廓特征和颜色纹理特征，从而进一步增加苹果类型之间的特征距离。同时，从特征图和类别概率统计图2方面证明了EBm-Net在苹果品种分类方法上的有效性。实验结果表明，EBm-Net网络模型在红富士、乔纳金、秦冠、小国光、金冠、澳洲青苹、嘎啦上的分类准确率分别为96.25%、96.25%、100%、92.50%、98.75%、100%和93.75%，7种苹果类型的总体分类准确率高达96.78％。因此，将视觉图像与深度学习相结合对苹果品种进行分类和识别是可行的，为苹果品种的实时检测提供了一种新的方法。

摘要:针对目前人工识别羊个体疼痛过程中存在的经验要求高、识别准确率低、消耗成本高、延误疾病治疗等问题，引入当前主流图像分类网络VGGNet（Visual geometry group network）对有疼痛和无疼痛的羊脸表情进行识别，提出一种基于改进VGGNet的羊脸痛苦表情识别算法，改进后的网络为STVGGNet（Spatial transformer visual geometry group network）。该算法将空间变换网络引入VGGNet，通过空间变换网络增强对羊脸痛苦表情特征区域的关注程度，提高对羊脸痛苦表情的识别准确率。本文对原有的羊脸表情数据集进行了扩充，新增887幅羊脸表情图像。但是新的数据集图像数量仍然较少，所以本文利用ImageNet数据集进行迁移学习，微调后用来自动分类有痛苦和无痛苦的羊脸表情。对羊面部表情数据集的实验结果表明，使用STVGGNet实现的最佳训练准确率为99.95%，最佳验证准确率为96.06%，分别比VGGNet高0.15、0.99个百分点。因此，本文采用的模型在羊脸痛苦表情识别中有非常好的识别效果并且具有较强的鲁棒性，为畜牧业中羊的疾病检测智能化发展提供了技术支撑。

摘要:为了保证养殖水体溶解氧充足，水产养殖普遍采用全天大功率开启增氧机的生产方式，这造成了很大的能源消耗。针对上述问题，本文提出了一种基于建模预测与关系规则库的溶解氧调控方法，首先构建了一种自适应增强的粒子群优化极限学习机预测模型（AdaBoost-PSO-ELM），实现溶解氧含量的准确预测；然后进行增氧预实验，采用曲面拟合方法对溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间的作用关系进行精确量化，构建关系规则库；最后专家系统基于溶解氧含量预测值，调用已建立的关系规则库，合理控制增氧机的开启功率与时间。与其它常规的预测模型相比，AdaBoost-PSO-ELM模型的MSE、MAE和RMSE均为最优，分别为0.0055mg2/L2、0.0531mg/L、0.0745mg/L，可以实现溶解氧的准确预测。增氧实验结果表明，基于三次多项式的先验方程能够对〖JP2〗溶解氧初始含量、曝气流量和增氧机开启时间之间非线性关系进行准确量化，拟合R2均在0.99以上。由此可知，基于量化结果所构建的规则库与预测模型相结合能够合理控制增氧机的开启功率与时间，节省电能和提高养殖效率。

摘要:为解决现有农产品质量溯源系统存在的数据中心化存储、数据易篡改和数据信任等问题，以及保障农产品质量安全、维护消费者权益和提高生产企业品牌竞争力，在分析农产品产业链业务流程和区块链关键技术的基础上，设计了农产品可信溯源区块结构，确保农产品溯源数据不可伪造和安全可信；提出了“On-Chain+Off-Chain”农产品质量安全溯源信息协同管理存储策略，解决农产品溯源区块链网络中各节点数据存储压力大、查询效率低和数据爆炸等问题；采用Kafka共识机制实现多主体参与的共识操作，提供实时数据高吞吐量和低延时的处理能力；制定了农产品溯源智能合约规则集和合约触发条件，确保农产品数据的可靠性和溯源平台的公信力；基于Hyperledger Fabric区块链平台研制了农产品质量安全可信溯源系统，并对红茶产品质量安全溯源进行验证分析。结果表明，本文研制的农产品质量安全可信溯源系统，解决了农产品产业链生产、加工和流通多节点之间数据安全和溯源信息真实可信等问题，取得了较好的应用效果。

摘要:为提出有效措施预防黄土高原西部地区春小麦生产受到气象和农业干旱的影响，估算了1961—2018年期间、时间尺度1~6个月标准化降水蒸散指数（Standardized precipitation evapotranspiration index, SPEI）以及深度0~10cm和深度10~40cm的土壤水分亏缺指数（Soil moisture deficit index, SMDI），探究了气象和农业干旱时空变化规律；利用DSSAT-CERES-Wheat模型模拟了黄土高原西部7个站点春小麦1961—2018年的生长要素和产量数据，分析了其时空变化规律；并研究了气象和农业干旱对春小麦生长过程及产量的影响。结果表明：以甘肃临夏站为例，时间尺度1~6个月SPEI和SMDI的干湿状态总体上一致，SPEI总体呈现干湿交替，深度0~10cm的SMDI以及深度10~40cm的SMDI的变化基本一致，均呈现变湿润的趋势。DSSAT-CERES-Wheat模型模拟黄土高原西部春小麦生长过程和产量方面的效果良好（决定系数R2为0.65~0.84）；1961—2018年春小麦最大叶面积指数和地上生物量无明显变化趋势，而产量在2005年之后有增加的趋势。开花期和灌浆期的干旱对春小麦生长过程以及产量的影响更大，SMDI与春小麦生长和产量要素之间的关系比SPEI更为密切，表明农业干旱对春小麦生长和产量的影响更大，其中深度0~10cm的SMDI比深度10~40cm的SMDI影响程度大。时间尺度2个月的深度0~10cm的SMDI是干旱背景下影响春小麦生长和产量的关键时间尺度。本研究为黄土高原西部春小麦生产应对气象和农业干旱提供了参考。

摘要:为探究调亏灌溉条件下施氮量对辽宁地区花生农田CO2固定排放的影响，于2018、2019年设置测坑裂区试验，研究了不同灌溉模式（全生育期充分灌溉（F）和花针期、饱果期调亏灌溉（D））下施氮量（0kg/hm2（N0）、50kg/hm2（N50）、100kg/hm2（N100）、150kg/hm2（N150））对花生植株干物质积累量、固碳量及产量等的影响。研究结果表明，与F处理相比，D处理下花生植株干物质积累量、固碳量及产量分别提高了7.59%、15.08%和7.16%（2年平均）。两种灌溉模式下，花生植株干物质积累量、固碳量及产量均随施氮量的增加呈先增加后减小的趋势，在100kg/hm2施氮水平下达到最大值。从苗期至饱果期，花生农田土壤CO2排放量呈先升高后降低的趋势，在花针期达到最大值。与F处理相比，D处理显著降低了花针期、结荚期及饱果期土壤CO2平均排放量及全生育期CO2累积排放量。两种灌溉模式下，土壤CO2排放量均随施氮量的增加而显著增加。相同施氮水平下，调亏灌溉较充分灌溉处理显著降低了全生育期CO2累积排放量，DN100处理较FN100处理CO2累积排放量降低了7.51%（2年平均）。不同水氮处理下，DN100处理花生植株固碳量和产量最大，且CO2排放量较低，是花生农田生态系统固碳减排的最佳处理。

摘要:为实现多因素影响下土壤水盐、作物生产效益间的双层递进因果关系模拟，基于深度学习理论及方法将分级长短期记忆网络（HLSTM）与批标准化多层感知机（BMLP）耦合，且将Dropout与Adam优化算法耦合作为面向收敛的改进算法，构建了递进水盐嵌入神经网络（Progressive salt-water embedding neural network，PSWE）模型。评估了PSWE模型的有效性，并开展了多因素协同秸秆深埋下不同灌水量的土壤水盐及夏玉米生产效益的模拟。结果表明，PSWE模型具有多因素整体协同性，有效地模拟了土壤水盐运移规律、夏玉米生产效益及各变量间的内在依存关系。模型平均均方根误差为0.031，平均绝对误差为0.569，平均决定系数为0.987。模拟结果表明，单次灌水60mm的耕作层（0~40cm）含水率随时间推移持续降低，单次灌水135mm的耕作层含水率变幅较大，成熟期二者在秸秆隔层积盐率分别为49.2%和11.2%；单次灌水90mm和120mm的耕作层含水率保持在16%~24%之间，成熟期二者在大于40cm土层含水率保持平稳，秸秆隔层有脱盐趋势，脱盐率为6.1%和5.9%；夏玉米单次理论灌水量为89.3~96.8mm，耕作层理论含盐量为1.38~1.55g/kg。综上，多因素协同秸秆深埋下适宜灌溉量可实现抑盐提效的目标，PSWE模型可有效模拟土壤水盐运移和作物生产效益，为深度学习理论及技术在土壤水盐运移模型上的应用提供参考。

摘要:为深入了解干旱绿洲规模化节水治盐后区域尺度水盐时空分异特征，有效控制盐渍化，以焉耆盆地为研究区，选取2000、2005、2015、2020年长时序LandSat遥感影像和地表含盐量、土壤含盐量、地表灌水量、地下水埋深及矿化度等指标，借助ENVI和ArcGIS软件，获取各指标的时空分布栅格图件，将各栅格图件进行标准化处理，按照可拓层次分析法权重进行空间嵌套并叠加，定量化揭示区域尺度水盐时空分异进程。结果表明：研究区盐渍化经历了2000—2005年扩张、2005—2015年显著减少、2015—2020年趋于稳定3个阶段，从发展趋势看，研究区盐渍化处于减轻并趋于稳定态势；盐渍化严重的区域主要是博斯腾湖滨；由可拓层次分析法得出各指标因子权重由大到小依次为：地下水埋深（0.325）、地下水矿化度（0.282）、土壤含盐量（0.198）、地表含盐量（0.184）、地表灌水量（0.031），可见，地下水埋深和矿化度是影响区域水盐时空分异的主要驱动因素。研究为焉耆盆地控制盐渍化提供理论依据，同时为定量化揭示区域尺度水盐时空分异进程提供一种新的方法。

摘要:营养液配置及灌溉控制技术已成为无土栽培中的关键技术，然而目前营养液管理控制中存在配置流程繁琐、营养液配比不精准及灌溉策略单一等问题，阻碍了无土栽培技术的大面积推广应用。针对上述问题，设计了一种基于马利奥特装置的营养液管理控制系统，该系统主要由营养液配制系统与营养液灌溉控制系统两部分组成。通过EC（电导率）和pH值传感器实时获取营养液成分，建立配液系统，依据不同作物营养需求自动、快速配置目标营养液。根据不同用户的需求，结合作物栽培区的气象参数和应用环境，制定了3种不同的灌溉策略：参比蒸散灌溉模式、光照辐射灌溉模式、定时灌溉模式。实验表明，该系统可以快速、准确地实现营养液的管理控制，为作物的无土栽培技术的大面积推广应用奠定了基础。

摘要:阐述了从不同来源豆类的分离蛋白中提取亲脂蛋白的方法，并对这些不同来源的亲脂蛋白进行了结构验证与性质对比。通过电泳、溶解度、表面疏水性、热效应和二级结构相对含量等指标分别从结构和理化性质两方面分析提取出的蛋白是否为亲脂蛋白及这些蛋白的相似性和差异性。组分分析结果表明，4种提取物（大豆亲脂蛋白、黑豆亲脂蛋白、绿豆亲脂蛋白、豌豆亲脂蛋白）中蛋白质量分数在84%~86%之间、脂质质量分数在13%~13.5%之间。电泳、拉曼光谱及红外光谱的测定结果表明，4种蛋白组分中大豆亲脂蛋白、黑豆亲脂蛋白和绿豆亲脂蛋白结构相似，而豌豆亲脂蛋白略有不同，主要与二级结构稳定性的差异有关。差示扫描量热结果表明，4种蛋白组分仍然是混合物，变性温度范围为60~74℃，而从宏观角度测定的蛋白表面性能也证明了提取出来的4种蛋白均为亲脂蛋白组分。

摘要:针对目前研究的蛋壳膜清选装置存在蛋膜清洁率低、功耗大、结构复杂等问题，设计了气吸式蛋壳膜多级清选装置。在分析颗粒碰撞对蛋壳、膜颗粒运动影响的基础上，采用CFD-DEM耦合仿真研究在清选室进口挡板数量不同的情况下，蛋壳、膜的运动轨迹和清选装置内部流场特性，仿真结果表明：随着进气口挡板数量的增多，清选室内错流风区的气流速度增大、蛋膜损失率下降，清选室下出口无涡流产生，避免了因气流阻碍蛋壳下落而导致蛋膜清洁率下降。以喂入量和吸风机连接口风速为试验因素、以蛋膜损失率和清洁率为评价指标进行了两因素三水平正交试验，并进行了参数优化和试验验证。试验得到：当喂入量为200g/s、吸风机连接口风速为5.5m/s时，蛋膜损失率为9.4%，蛋膜清洁率为96.3%，吸风机功率为330W。

摘要:以大豆分离蛋白（SPI）、阿拉伯树胶（GA）及卡拉胶（CA）为原料，经物理混合成功制备不同多糖与SPI复合物，考察不同添加量（SPI与GA/CA质量比为20、15、10、5）对蛋白-多糖复合物结构、性能变化趋势及其乳液稳定性的影响规律，最终探明蛋白与不同多糖复合物的相互作用机制；运用红外光谱、荧光光谱及电子显微镜解析不同复合物的结构特征，采用乳化特性、粒径、Zeta电位、表面疏水性等指标明确不同复合物的理化特性，并通过探讨不同复合物乳液的乳化活性、乳化稳定性、表观粘度及乳析指数明晰其稳定特性。结果表明，两种多糖在酸性条件下可与SPI生成复合物，并且当SPI与CA质量比为20时，复合物的Zeta电位最高，为（20.47±0.82）mV，平均粒径最小，为（1.37±0.01）μm，分布均匀，乳化活性指数最高，为（106.46±4.75）m2/g，乳化稳定性指数为（145.33±8.53）min，此时复合乳液的稳定性较好，CA的加入显著降低SPI内源荧光强度并改变SPI的二级结构，SPI与CA结合形成了稳定的复合物。

摘要:为提高生鲜农产品气调保鲜配气过程的精确度及自动化水平，设计了一套气调保鲜配气远程控制系统，依托嵌入的PID控制算法和质量流量控制器实现对原料气体流量、浓度和混配比的控制；以4G网络作为远程数据传输途径，选择4G DTU作为网络数据收发器，通过手机小程序实现移动客户端的远程监控功能。系统在结构上设置了气体参数感知层、数据网络传输层和控制操作应用层；基于配气系统远程监控要求，在PLC内部嵌入Modbus RTU程序，保障DTU与PLC之间的通信；使用TCP协议，使其与云服务器之间进行数据传输。根据对系统稳定性、准确性及其通信性能的测试，在配气稳定时配气体积分数平均误差绝对值在0.22%浮动，平均误差较传统方法降低了约91.67%，且配气速度提高50%左右，极大改善了配气场地的工作条件和生产效率，为进一步完善生鲜农产品气调保鲜自动化配气生产线提供了技术支持。

摘要:针对目前姿态调整式丘陵山地拖拉机只能实现静态调平和差高调平、调平精度低等问题，设计了一种轮式丘陵山地拖拉机扭腰姿态调整装置，该装置通过调整前后车身的相对转动来实现丘陵山地拖拉机对复杂路面的适应。首先，根据丘陵山地特殊作业要求，对拖拉机坡地作业稳定性进行研究，设计了扭腰姿态调整装置；然后，对扭腰姿态调整装置进行动力学仿真，建立轮式拖拉机模型并进行多工况动力学仿真分析，仿真试验结果显示，扭腰姿态调整装置最大转动角为15.2°，拖拉机纵向坡行驶保持稳定的最大倾角为23.2°，横向坡行驶保持稳定的最大倾角为16.8°；最后，进行了样机田间试验，田间试验结果表明，扭腰姿态调整装置平均转动角为15.03°，拖拉机最大纵向爬坡角为25.6°，最大横向爬坡角为16.2°；在坡度为15°的地面上，旋耕作业平均生产率为0.65hm2/h，犁耕作业平均生产率为0.36hm2/h，该拖拉机能够较好地适应丘陵山地环境，满足丘陵山地正常作业需求。

摘要:针对拖拉机在高低垄犁地作业过程，驾驶舱倾斜导致驾驶员坐姿变化，影响驾驶员乘坐舒适性的问题，设计了结构紧凑的座椅椅面调平机械装置，并基于单片机开发了调平装置控制器，调平精度为0.67°。为了提高调平过程中驾驶员的乘坐舒适性，搭建了模拟拖拉机座椅倾斜状态试验台，研究了试验台中座椅倾斜不同角度情况下对驾驶员上躯干姿态的影响。试验结果表明人体胸椎和腰椎投影偏移随着座椅倾斜角度的增加而增大，但座椅倾斜3°时投影偏移远小于倾斜5°时投影偏移，由此确定座椅调平系统工作阈值为3°。通过主观评价试验，确定座椅调平的速度为6~8mm/s时，驾驶员的舒适性较高。在东方红LX754型拖拉机上开展实车试验，结果表明，座椅调平后驾驶员的腰部受力更加均匀、调平系统对于驾驶员的操作性及适应性有促进作用，验证了该系统的实用性。

摘要:针对目前装配机器人基于手工的特征检测易受光照条件、背景和遮挡等干扰因素的影响，而基于点云特征检测又依赖模型构建精度，本文采用深度学习的方式，对基于关键点预测的工件视觉定位技术展开研究。首先，采集工件各个角度的深度图像，计算得到工件的位姿信息，选取工件表面的关键点作为数据集。然后，构造工件表面关键点的向量场，与数据集一同进行深度训练，以实现前景点指向关键点的向量场预测。之后，将向量场中各像素指向同一关键点的方向向量每两个划分为一组，取其向量交点生成关键点的假设，并基于RANSAC的投票对所有假设进行评价。使用EPnP求解器计算工件位姿，并生成工件的有向包围盒显示位姿估计结果。最后，通过实验验证了系统估计结果的准确性和鲁棒性。

摘要:传统的阀控液压系统是利用液压阀节流孔来控制流量，存在很大的节流损失。基于数字液压的思想及受高速开关阀全开和全关状态理论上无节流损失的启发，本文提出二维脉宽调制转阀构型，将液压系统流量以流体脉宽调制的方式进行控制及分配，降低节流损失，同时通过主动溢流方式极大地消除溢流损失。在高压（负载）支路和低压（油箱）支路之间通过阀芯旋转快速高频切换输出离散流量；通过阀芯轴向位移控制占空比（恒定转速下，负载支路连通时间与回油支路总连通时间的比）以实现输出平均流量的控制。通过数学模型、仿真以及实验验证了高频二维脉宽调制转阀可将流体连续性流动转变为离散、可控的流动，从流体系统工作介质离散化的角度实现了一种新的流量控制方式。