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基于遗传算法的被动式木窗材下料优化 被引量：1
1
作者 任长清 武子棋 +2 位作者 闫杰 丁星尘 杨春梅 《森林工程》 北大核心 2025年第3期595-602,共8页
在定制化被动式木窗加工过程中,减少边框材下料过程中的原料浪费是降低成本的关键。为此,将该问题建模为一维下料问题,针对传统遗传算法中个体编码方式在迭代过程中容易导致切割模式被破坏和探索效率低下的问题,提出一种新的个体编码方... 在定制化被动式木窗加工过程中,减少边框材下料过程中的原料浪费是降低成本的关键。为此,将该问题建模为一维下料问题,针对传统遗传算法中个体编码方式在迭代过程中容易导致切割模式被破坏和探索效率低下的问题,提出一种新的个体编码方式,以保护进化过程中切割模式的完整性。同时,设计启发式策略和修正策略,用于个体修正和种群进化。仿真试验表明,在不同算例下,除末根外的原料平均利用率均可达到99%,且末根余料长度相较其他算法也有所提高。在2组企业的实际生产数据中,与企业现有软件相比,该算法不仅达到了理论下界,还在除末根外的平均利用率上分别达到99.49%和99.66%,优于企业软件的计算结果。该算法有助于降低成本,能为工程实践提供可靠的解决方案。 展开更多
关键词 一维下料问题 遗传算法 启发式算法 种群编码 可用剩余物
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新工科背景下林业工程学科研究生导师团队协同指导模式的探索 被引量：1
2
作者 左迎峰 李新功 +2 位作者 郭鑫 吕建雄 吴义强 《中国林业教育》 2025年第2期27-31,共5页
导师是研究生成长的引路人和培养过程中的主要负责人,导师指导模式直接关系到研究生的培养质量。针对林业工程学科“单导师制”对研究生指导有限、对研究生创新和实践能力培养不足,“双导师制”存在校内外导师职责划分不清晰、对校外导... 导师是研究生成长的引路人和培养过程中的主要负责人,导师指导模式直接关系到研究生的培养质量。针对林业工程学科“单导师制”对研究生指导有限、对研究生创新和实践能力培养不足,“双导师制”存在校内外导师职责划分不清晰、对校外导师监督管理和支持不足以及校内外导师之间未建立完善的沟通机制等问题,提出了基于新工科背景的林业工程学科研究生导师团队协同指导模式。该指导模式不仅能全面提升研究生的学术创新能力,而且能有效提高导师的学术指导能力和水平,还有利于促进多学科间的交叉融合与创新。为确保导师团队协同指导研究生的效果,根据研究生培养类型和研究方向,组建了不同研究方向的导师团队,构建了导师团队成员遴选、考核与奖惩体系以及管理与监督体系,建立了多元融合的研究生培养载体,形成了多维互促的研究生培养环境,为培养创新实践型林业工程研究生提供了重要保障。实践证明,导师团队协同指导模式的实施,显著提升了林业工程学科导师团队的教学和科研能力,培养了一大批具有显著学术创新能力的人才,强化了研究生的工程实践能力。 展开更多
关键词 新工科 林业工程 研究生 导师团队 协同指导 人才培养
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油茶苗自动嫁接成型装置设计与工艺参数优化 被引量：1
3
作者 杨春梅 单重阳 +5 位作者 周建波 吴晓峰 张北航 李全罡 羿宏雷 李芝茹 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第2期202-215,共14页
【目的】油茶种植具有良好的经济和生态效益,在近年来得到快速发展。油茶芽苗嫁接可显著降低种植成本,已成为油茶良种苗的主要来源,但传统手工嫁接作业质量可控性较差,成本高,且现有油茶苗木嫁接装置苗木机械损伤率高,限制了其推广应用... 【目的】油茶种植具有良好的经济和生态效益,在近年来得到快速发展。油茶芽苗嫁接可显著降低种植成本,已成为油茶良种苗的主要来源,但传统手工嫁接作业质量可控性较差,成本高,且现有油茶苗木嫁接装置苗木机械损伤率高,限制了其推广应用。本研究设计了一种电机驱动、苗木损伤率低的油茶苗自动嫁接成型装置从而推动油茶种植业的持续发展。【方法】本研究基于嫁接原理分析和嫁接流程确定,依据随机取样所得的砧木和穗木几何参数设计关键部件,包括夹持固定、劈切拉削和对中装置。为了验证设计的有效性,使用Abaqus软件对嫁接过程中苗木的对中进行了动力学仿真。此外,本研究还结合Design Expert软件建立了响应面和多目标优化模型,对嫁接过程中的关键参数进行了优化分析。【结论】动力学仿真结果显示,在嫁接过程中砧木的最大变形量为0.4165 mm,确定苗夹直径的尺寸为3.0~3.7 mm,对中后砧木的平均偏移量为0.0667 mm,占其轴径的2.7%,显示出良好的对中稳定性和嫁接质量保证。参数优化分析确定了对中过程的最佳嫁接速度为30.52 mm/s,最佳嫁接深度为53.55%和较佳苗木开口角度为6.89°。【结果】本研究所设计的装置采用多个电缸联合驱动实现了对油茶苗木的自动嫁接、降低了苗木对中损伤率,可为油茶产业的发展提供技术支持,也能为其他农林植物自动化嫁接装置的设计提供思路。 展开更多
关键词 农业机械 油茶苗嫁接 自动嫁接技术 动力学仿真
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基于非支配遗传算法-Ⅱ的放大电路分立元件自动参数优化方法
4
作者 张佳薇 林舒杨 +5 位作者 莫冲 顾伟宏 冷欣 余佩龙 马勤波 黄建平 《森林工程》 北大核心 2025年第4期843-852,共10页
放大电路是林业智能装备的重要组成部分,其性能直接影响林业监测中微弱信号的监测精度。高性能分立放大电路结构复杂,传统人工选取模拟电路中分立元件参数方法效率低下,难以满足林火监测、木材探伤等领域的低噪声、高稳定性等要求。为此... 放大电路是林业智能装备的重要组成部分,其性能直接影响林业监测中微弱信号的监测精度。高性能分立放大电路结构复杂,传统人工选取模拟电路中分立元件参数方法效率低下,难以满足林火监测、木材探伤等领域的低噪声、高稳定性等要求。为此,提出一种基于非支配排序遗传算法-Ⅱ(nondominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)的电路分立元件自动参数优化方法。首先,建立放大电路的参数优化模型并根据需求提出设计指标;其次使用NSGA-Ⅱ对电路参数进行求解;最后对优化结果进行验证,通过仿真测试与电路板实物测试,将NSGA-Ⅱ与人工方法、粒子群算法、涡流搜索算法、遗传算法进行对比。试验结果表明,NSGA-Ⅱ电路参数优化方法在电路性能上显著优于人工方法,相较于经典单目标优化方面在收敛速度与优化稳定性方面也更具优势,为林业传感器的高精度放大电路设计提供高效方案,并在未来可以拓展至林业装备其他电路的设计优化。 展开更多
关键词 放大电路 参数优化 电路优化设计 NSGA-Ⅱ算法 传感器
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闽楠表型性状遗传多样性及其核心种质资源构建
5
作者 王洋 丁凯 +2 位作者 张毓婷 张俊红 童再康 《林业科学研究》 北大核心 2025年第4期154-164,共11页
[目的]旨在分析闽楠种质资源的表型性状遗传多样性,并以此为基础比较不同方法构建的核心种质代表性性状差异,优化闽楠种质资源的保存策略,构建可靠的初级核心种质群体,以提升闽楠种质资源的开发与利用效率。[方法]基于来自福建、江西、... [目的]旨在分析闽楠种质资源的表型性状遗传多样性,并以此为基础比较不同方法构建的核心种质代表性性状差异,优化闽楠种质资源的保存策略,构建可靠的初级核心种质群体,以提升闽楠种质资源的开发与利用效率。[方法]基于来自福建、江西、湖南、浙江、广西的221个半同胞闽楠家系的生长性状和叶部性状,采用欧几里得法(欧氏距离)和马哈拉诺比斯法(马氏距离)计算样本间性状遗传距离,类平均法、离差平方和法、最长距离法和最短距离法进行层次聚类,随机取样法、优先取样法和偏离度取样法进行取样。通过4个核心种质代表性参数对各核心种质进行检验,并进一步比较7个取样比例(10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%),最终筛选出最优取样策略。通过主成分分析和样品分布图比较核心种质与原始种质的代表性。[结果](1)闽楠种质资源中9个表型性状的变异系数范围为23.70%~33.84%,遗传多样性指数均大于1,表明闽楠种质资源具有丰富的遗传变异和广泛的多样性;(2)通过马氏距离—离差平方和聚类—随机取样法(30%取样比例),构建的包含66个家系的闽楠核心种质,其均值差异百分率为0.00%、方差差异百分率为55.56%、极差符合率为96.00%、变异系数变化率为121.00%,能够最有效地代表原始种质群体;(3)原始种质与核心种质的样品主成分分布总体相似,核心种质重叠部分较少,表明核心种质在去除遗传冗余的同时,很好地代表了原始种质的总体遗传特征。[结论]闽楠种质资源各性状表现出丰富的遗传变异,筛选出的66个核心种质能够较好地代表原始种质群体,为闽楠种质资源的保存与优良种质的选育提供了材料基础。 展开更多
关键词 闽楠 表型性状 遗传多样性 核心种质 取样策略
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基于近景摄影测量技术的混交林空间结构分析
6
作者 王怡 胡文杰 +2 位作者 孙拥康 袁传武 吴文丰 《森林与环境学报》 北大核心 2025年第6期629-640,共12页
为探索近景摄影测量技术在混交林空间结构量化分析中的可行性,以九峰实验林场的针阔混交人工林为研究对象,提出一种基于智能手机影像的林分空间结构分析方法。通过采用多路径和多角度影像采集策略构建了样地林分冠层以下的三维点云模型... 为探索近景摄影测量技术在混交林空间结构量化分析中的可行性,以九峰实验林场的针阔混交人工林为研究对象,提出一种基于智能手机影像的林分空间结构分析方法。通过采用多路径和多角度影像采集策略构建了样地林分冠层以下的三维点云模型,采用最优圆算法识别并估测单木的位置和胸径。以样地调查获取的胸径、树高、冠幅实测数据和基于样地三维模型提取的胸径估测数据为权重因子,分别构建基于实测胸径、估测胸径和实测胸径、树高、冠幅平权综合后的加权Voronoi图,系统分析不同权重因子对混交度、大小比数和角尺度等关键空间结构参数的影响。结果显示,估测胸径与实测胸径具有较高的相关性(R^(2)=0.9772)。全林分估测胸径的均方根误差为1.4275 cm,相对均方根误差为8.2241%,偏差为0.5038 cm,相对偏差为2.9024%,全林分估测胸径表现为被低估的状态。结果还显示,不同权重因子的林分空间结构单元具有相似性,部分关键空间结构参数之间虽然存在显著差异,但并不影响林分空间结构在表达上的一致性,均能反映出研究区林分整体上处于中等竞争状态和中度混交程度,以及随机分布格局。 展开更多
关键词 近景摄影测量 混交林 三维点云重建 加权Voronoi图 空间结构
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对辊式叶林杜仲脱叶剥皮机设计与试验
7
作者 谷芳 宋明洋 +3 位作者 樊扬 冯腾辉 朱琳 朱铭强 《林业科学》 北大核心 2025年第10期201-210,共10页
【目的】设计开发一款对辊式叶林杜仲脱叶剥皮机,以实现连续化叶林杜仲细枝木脱叶剥皮作业,解决叶林杜仲规模化采收过程中机械化水平低的难题。【方法】在测定目标物料基本特性参数的基础上,以整机工作性能要求为主要准则,利用EDEM软件... 【目的】设计开发一款对辊式叶林杜仲脱叶剥皮机,以实现连续化叶林杜仲细枝木脱叶剥皮作业,解决叶林杜仲规模化采收过程中机械化水平低的难题。【方法】在测定目标物料基本特性参数的基础上,以整机工作性能要求为主要准则,利用EDEM软件进行仿真模拟和台架试验,得出拉削对辊的螺距、间距和转速比的最佳切割效果组合参数,确定对辊的数量与合理的传动方式;分析脱叶锤片受力情况,确定锤片机构结构尺寸与排列方式,完成装备关键零部件的设计;选择脱叶和剥皮进料辊转速、锤片辊转速等作为试验因素,以脱叶率、剥皮率和生产效率为试验指标,通过田间试验对整机工作性能进行评价。【结果】1)拉削对辊机构对杜仲树皮的切割效果随着对辊间距增大而降低,但与螺距和转速比无相关性;最佳切割效果组合参数为:拉削辊直径150 mm、长度1250 mm、螺距2.5 mm、间距10 mm、转速比1、对辊数量2组、转速400 r·min^(-1)。2)锤片机构采用定距、偶数、均布的方式排列;锤片长130 mm、宽50 mm、厚4 mm、锤片间距15 mm、数量40,对辊数量2组、转速1200 r·min^(-1)时,效果最佳。3)田间试验结果显示,基于设计参数研制的杜仲脱叶剥皮机对当年生采收1天内、含水率58%~70%的杜仲细枝木剥净率最高,脱叶率达100%,剥皮率为78%,生产效率为64%。【结论】对辊式叶林杜仲脱叶剥皮机试验的各项指标均达到设计目标,为叶林杜仲机械化采收装备的研发提供了一种参考方案。 展开更多
关键词 叶林杜仲 对辊式 锤片 脱叶机构 剥皮机构
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“工程治沙”新模式:机械化专业技术服务队 被引量：2
8
作者 杨建华 刘恒 +3 位作者 戴蕙泽 吴立国 张明远 周建波 《林业机械与木工设备》 2025年第1期20-26,共7页
随着沙漠化问题的日益严重,传统的治沙方法已经难以满足现代生态环境保护的需求。提出了一种新型的“工程治沙”模式——机械化专业技术服务队的概念,这是一种结合现代化技术和机械化操作的高效治沙新策略。首先,介绍了三北防护林工程... 随着沙漠化问题的日益严重,传统的治沙方法已经难以满足现代生态环境保护的需求。提出了一种新型的“工程治沙”模式——机械化专业技术服务队的概念,这是一种结合现代化技术和机械化操作的高效治沙新策略。首先,介绍了三北防护林工程建设的现状;其次,就工程治沙的技术方法和机械设备进行了深入探讨;最后,结合土地沙漠化治理现状和现有装备技术,给出了工程治沙机械化专业技术服务队的人员组成、作业规程以及装备配置。总之,机械化专业技术服务队作为“工程治沙”的一种新模式,不仅优化了治沙技术,还为沙区的生态恢复和可持续发展提供了新的思路和方法。未来,这种模式有望在更广泛的区域得到应用,并为全球抗击沙漠化问题贡献力量。 展开更多
关键词 工程治沙 机械化 服务队 三北工程
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便携式蓝莓采摘机刚柔耦合仿真分析与试验
9
作者 王海滨 初存 +1 位作者 李耀翔 刘广达 《林业科学》 北大核心 2025年第10期175-189,共15页
【目的】研制一款针对山地种植、小规模经营散户的手持便携式蓝莓采摘机,通过刚柔耦合动力学仿真与蓝莓采摘田间试验分析不同工况下采摘机的工作性能,解决人工采摘蓝莓采摘效率低、劳动强度大、果实损伤率高等问题,为蓝莓机械采摘装置... 【目的】研制一款针对山地种植、小规模经营散户的手持便携式蓝莓采摘机,通过刚柔耦合动力学仿真与蓝莓采摘田间试验分析不同工况下采摘机的工作性能,解决人工采摘蓝莓采摘效率低、劳动强度大、果实损伤率高等问题,为蓝莓机械采摘装置的结构设计提供理论参考。【方法】基于采摘机的整机结构和工作原理,对采摘装置进行力学分析,对关键零部件进行有限元分析,分析采摘装置与蓝莓植株相互作用过程中的采摘振动机理。根据蓝莓采摘作业要求,应用Hypermesh、Ansys软件将采摘机关键零部件与蓝莓植株三维模型转换为柔性体,在Adams中建立采摘装置与蓝莓植株的刚柔耦合力学仿真模型,设置蓝莓果实在植株上的分布位置。通过蓝莓采摘仿真试验分析行程速比系数K、手电钻转速n和卡箍夹紧位置对系统动力学性能以及植株不同位置果实采摘力的影响,采用有限元仿真分析采摘机关键零部件的结构强度。以仿真因素为试验变量,利用自行研制的便携式采摘机开展预采试验和机器工作参数试验,以采摘效率、成熟果实采净率、生果脱落率和果实破损率为评价指标,分析机器的采摘性能,得到机器的最优工作参数组合。【结果】1)动力学仿真结果表明,采摘传动装置行程速比系数K过低时,采摘机构易卡顿;行程速比系数K过高时,机构运动剧烈、铰接部位磨损严重。当行程速比系数K=1.3、手电钻转速n=180 r·min^(-1)时转矩峰值最大M_(ΣO)(t)=3.0 N·m,小于手电钻的额定转矩4.0 N·m,满足使用要求。2)有限元分析结果表明,采摘装置关键零部件的最大正应力为196 MPa,小于材料屈服极限355 MPa,满足使用条件。3)刚柔耦合仿真、预采试验和机器工作参数试验结果共同表明,机器卡箍最佳夹紧位置为植株主干距根部1/3~2/3处,机器工作的最佳行程速比系数K=1.3,手电钻最佳工作转速n=180 r·min^(-1)。4)最优工作参数组合下,机器的采摘效率为0.29 kg·min^(-1)、成熟果实采净率为91.4%、生果脱落率为5.9%、果实破损率为4.8%,机器采摘效率是人工采摘效率的5.08倍。【结论】研制的手持便携式蓝莓采摘机满足蓝莓采摘作业的工作要求,适于采摘中高丛蓝莓植株,研究成果可为小型浆果采摘机设计提供技术参考和理论支持。 展开更多
关键词 便携式 蓝莓 采摘机 机械结构 刚柔耦合 仿真
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基于相似准则的林业无土栽培基质混合分析
10
作者 沈嵘枫 钟文斌 +3 位作者 王沅栋 黄俊疆 张文悦 杨诗嘉 《森林工程》 北大核心 2025年第5期1034-1041,共8页
针对无土栽培基质生产过程中基质混合不充分和采用离散元法时因模型过大、颗粒数过多而导致仿真结果不精确的问题,通过建立相似理论搅拌模型,利用赫兹-明德林(无滑移)模型(Hertz-Mindlin(no slip))建立肥料与土壤颗粒仿真模型,对影响混... 针对无土栽培基质生产过程中基质混合不充分和采用离散元法时因模型过大、颗粒数过多而导致仿真结果不精确的问题,通过建立相似理论搅拌模型,利用赫兹-明德林(无滑移)模型(Hertz-Mindlin(no slip))建立肥料与土壤颗粒仿真模型,对影响混合器搅拌均匀性和效率的放料方式、搅拌式混合器叶片间距和搅拌器转速3个变量因素进行离散元仿真分析。结果表明,相似理论搅拌模型可用于仿真模型的缩放,达到减少计算量,提高仿真精度的效果;采用平铺的放料方式,由于上层颗粒会在重力的作用下加速颗粒间的混合,混合效果更佳;相似模型中叶片间较佳间距为20 mm;叶片转速在50 r/min时搅拌混合效果和经济性最佳;与人工搅拌相比,搅拌式混合器大大提高了混合效率和效果,且可以避免出现盲区。仿真分析结果可为搅拌式混合器的设计与优化提供理论参考。 展开更多
关键词 育苗基质 搅拌装置 相似准则 离散元分析 Event driven execution manager(EDEM)离散元仿真软件
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抓取木叉捆Jansen连杆的直线平夹机器人手设计
11
作者 张森 张加成 +2 位作者 黄辉 刘玉童 赵辉 《森林工程》 北大核心 2025年第5期1025-1033,共9页
机器人抓取方式种类繁多,在木叉生产过程中,木叉捆长度较长,侧面呈平面且高度较小,传统机器人手抓取效果并不理想。根据木叉捆的特点,采用末端直线平夹方式进行抓取更为适合。针对这一问题,提出一种采用Jansen连杆原理的直线平夹机器人... 机器人抓取方式种类繁多,在木叉生产过程中,木叉捆长度较长,侧面呈平面且高度较小,传统机器人手抓取效果并不理想。根据木叉捆的特点,采用末端直线平夹方式进行抓取更为适合。针对这一问题,提出一种采用Jansen连杆原理的直线平夹机器人手(Jansen手指),旨在实现平夹抓取时末端沿直线轨迹运动。Jansen手指通过Jansen连杆机构实现末端的直线运动,并通过平行四连杆机构确保手指末端在夹取过程中保持稳定可靠。通过理论分析与仿真试验结果表明,Jansen手指能够实现末端稳定地沿直线进行夹取,满足木叉捆生产过程中的需求。 展开更多
关键词 木叉捆 机器人手 直线平夹 Jansen连杆 动力学
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曲线封边机接头间隙调整控制系统设计 被引量：1
12
作者 姜新波 常家伟 +3 位作者 侯忠华 盛泉宝 王孟微 姜博文 《林业机械与木工设备》 2025年第1期70-75,共6页
曲线封边机是一种用于家具制造和木工行业的关键设备,其性能受到接头间隙调整的影响,针对当前曲线封边机接头间隙余裕及封边加工质量效率低下的问题,规划了作为监控整个曲线封边加工过程的旋转编码器的布局及其控制电路的分析,以DVP-32... 曲线封边机是一种用于家具制造和木工行业的关键设备,其性能受到接头间隙调整的影响,针对当前曲线封边机接头间隙余裕及封边加工质量效率低下的问题,规划了作为监控整个曲线封边加工过程的旋转编码器的布局及其控制电路的分析,以DVP-32ES2系列PLC为控制器,完成了主要硬件设备选型和I/O信号地址分配,设计了旋转吸盘编码器、封边靠辊编码器和送带辊编码器的PLC程序。运行结果表明,该设备布局下的接头间隙调整控制系统稳定性高、性能可靠,显著提高了封边带对接的精度,提高了生产效率。 展开更多
关键词 曲线封边 接头间隙 PLC 控制程序设计
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国有林区防火应急道路路网规划设计决策因素 被引量：1
13
作者 薄韬 《林业科技情报》 2025年第3期41-43,共3页
为了更好地搞好国有林区道路规划、设计工作,选择林区道路网规划、设计的重要问题为研究对象。阐述如何更好地完成国有林区道路规划、设计工作的具体措施和建议。
关键词 防火应急道路 道路网络规划 林道网密度 国有林区
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结合Sentinel-2和GEDI数据的森林地上生物量估测和空间格局分析
14
作者 王璐 姬永杰 +1 位作者 董文全 张王菲 《自然资源遥感》 北大核心 2025年第5期224-232,共9页
森林地上生物量(above-ground biomass,AGB)是森林生产力的重要衡量标准,快速准确地估测森林AGB对森林可持续管理和碳循环研究至关重要。该研究基于全球生态系统动态调查(global ecosystem dynamics investiga-tion,GEDI)星载激光雷达... 森林地上生物量(above-ground biomass,AGB)是森林生产力的重要衡量标准,快速准确地估测森林AGB对森林可持续管理和碳循环研究至关重要。该研究基于全球生态系统动态调查(global ecosystem dynamics investiga-tion,GEDI)星载激光雷达数据和Sentinel-2光学数据,提取GEDI L2B,Sentinel-2遥感特征及研究区地形因子(海拔、坡向、坡度),通过皮尔逊相关性筛选变量,构建偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型、梯度增强回归树(gradient boosting regression tree,GBRT)模型和随机森林(random forest,RF)模型反演森林AGB,探索其估测森林AGB的潜力,并分析森林AGB空间分布差异。结果表明:多数据源的估测效果始终优于单一数据源,基于GEDI和Sentinel-2数据的RF模型表现最佳(R2为0.76,均方根误差为23.02 t/hm2),GBRT次之,PLSR最差(R2仅为0.26);研究区海拔1200~1800 m范围内,森林AGB密度随海拔的升高而增大;坡度的变化对森林AGB密度不敏感,但在险坡处有明显减小;坡向分析显示半阴坡和阳坡的森林AGB密度较高,阴坡和半阳坡相近;坡度-坡向交互分析表明,缓坡和斜坡条件下,分别是半阳坡和阳坡森林AGB总量最高;平地和陡坡以上所有坡向的森林AGB均显著下降,阴坡和半阴坡的降幅更明显。该研究能为省级范围内制定森林保护和培育政策提供科学依据。 展开更多
关键词 Sentinel-2 GEDI 森林AGB RF模型
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面向草坪维护机器人的打孔扭矩参数试验
15
作者 孟宇鑫 李文彬 +2 位作者 徐道春 白效鹏 张天雨 《森林工程》 北大核心 2025年第2期330-338,共9页
为探究麻花钻头的打孔参数(孔径、孔深)、土壤含水率以及土壤硬度对打孔峰值扭矩的影响规律,利用自制的打孔扭矩试验台进行单因素和多因素试验。试验结果表明,峰值打孔扭矩与土壤含水率呈线性减小关系,与土壤硬度、打孔深度以及打孔直... 为探究麻花钻头的打孔参数(孔径、孔深)、土壤含水率以及土壤硬度对打孔峰值扭矩的影响规律,利用自制的打孔扭矩试验台进行单因素和多因素试验。试验结果表明,峰值打孔扭矩与土壤含水率呈线性减小关系,与土壤硬度、打孔深度以及打孔直径呈线性增长关系。对回归模型进行优化分析,在给定因素水平范围内得到最小峰值扭矩打孔参数组合为土壤含水率28%、打孔直径10 mm、打孔深度6 cm,峰值扭矩为0.3 N·m;最大峰值扭矩打孔参数组合为土壤含水率20%、打孔直径14 mm、打孔深度10 cm,峰值扭矩为0.8 N·m。峰值打孔扭矩的预测值与实际值偏差小于4%,打孔参数结果可靠。研究结果为后续草坪维护机器人的打孔钻头动力选型提供理论依据。 展开更多
关键词 草坪维护机器人 草坪打孔 装置设计 试验设计 峰值扭矩 影响因素 方差分析 参数优化
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基于北方寒地冻土的螺旋式挖坑机设计与试验
16
作者 尹大庆 王雪 苏林峰 《农机化研究》 北大核心 2025年第1期157-164,172,共9页
针对目前市场上缺少适宜冻土环境作业挖坑机械的问题,以适用于北方寒地的螺旋式挖坑机为研究对象,通过测量哈尔滨的冻土参数并与硬质土壤进行对比,获得工作对象土壤参数。结合移栽白桦树苗所需穴坑尺寸,对挖坑机工作部件进行参数设计。... 针对目前市场上缺少适宜冻土环境作业挖坑机械的问题,以适用于北方寒地的螺旋式挖坑机为研究对象,通过测量哈尔滨的冻土参数并与硬质土壤进行对比,获得工作对象土壤参数。结合移栽白桦树苗所需穴坑尺寸,对挖坑机工作部件进行参数设计。根据运动学分析确定了升运土壤的临界转速,对挖坑机的工作参数进行分析,并得到了装置所需的功率。为便于开展试验验证,运用相似理论对试验装置和作业穴坑进行了等比例缩放,试验用钻头长度为400 mm,叶片长度为200 mm,钻尖半径为100 mm,转速大于155 r/min,动力源额定功率为4 kW。试验结果表明:当刀片组合方式为平刀-锯齿刀时,可以获得最短的挖坑时间。研究结果可为北方寒地秋冬季节冻土条件下,树苗移栽时螺旋式挖坑机的设计提供参考。 展开更多
关键词 挖坑机 螺旋式 冻土 钻头
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TRIZ辅助红松虫害检测机器人概念设计
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作者 付敏 高风 +1 位作者 高泽飞 郝镒林 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第8期106-111,共6页
针对红松虫害检测数据不准确、系统响应时间长、检测效果不理想的问题,这里基于TRIZ理论设计了一种采用图像识别检测、可蠕动攀爬树干的红松虫害检测机器人。通过需求分析,确定虫害检测机器人的动作流程和组成结构;应用最终理想解、技... 针对红松虫害检测数据不准确、系统响应时间长、检测效果不理想的问题,这里基于TRIZ理论设计了一种采用图像识别检测、可蠕动攀爬树干的红松虫害检测机器人。通过需求分析,确定虫害检测机器人的动作流程和组成结构;应用最终理想解、技术矛盾、物理矛盾、技术进化法则等TRIZ工具对移动机构、抱紧机构、检测机构进行创新设计,构建了红松虫害检测机器人的三维实体模型,应用ADAMS软件进行动态仿真,仿真结果表明攀爬运动过程符合设计要求。在产品概念设计阶段应用TRIZ理论,有利于产生高质量、多层级的概念解,提高产品设计效率。 展开更多
关键词 红松 虫害 检测机器人 蠕动 图像识别 概念设计 TRIZ(Theory of Inventive Problem Solving)
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基于无人机影像和MDIEA-YOLO苗木识别模型的造林验收智能系统
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作者 王武魁 廉瑞峰 +3 位作者 吴明晶 张大兴 石燕妮 谷亚宇 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第5期14-25,共12页
【目的】传统造林验收方法效率低且难以适应复杂场景,同时无人机影像难以直接用于AI模型输入,制约了造林智能化验收的实现。本研究针对造林验收场景提出一种基于无人机影像的MDIEA-YOLO检测模型,旨在实现对造林幼苗的高效识别与计数,提... 【目的】传统造林验收方法效率低且难以适应复杂场景,同时无人机影像难以直接用于AI模型输入,制约了造林智能化验收的实现。本研究针对造林验收场景提出一种基于无人机影像的MDIEA-YOLO检测模型,旨在实现对造林幼苗的高效识别与计数,提高造林验收的精确度和效率,为林业管理现代化提供技术支持。【方法】为实现上述目标,本研究开发了“多维交互增强注意力模块”(MDIEA),该模块融合了卷积块注意力机制和Shuffle Attention机制,能够高效处理复杂场景和小目标特征,显著提升网络的解析能力。通过将MDIEA嵌入YOLOv8特征提取网络,细化的通道和空间注意力加权增强了关键特征的识别能力。此外,引入XIoU损失函数优化了模型对小型和重叠目标的边界定位能力,进一步提升检测精度。最终,构建了基于无人机影像和MDIEA-YOLO模型的端到端影像预处理流程,实现了造林幼苗的自动识别与计数。【结果】在福建将乐国有林场的实验中,MDIEA-YOLO模型在1年生、2年生、3年生数据集上分别获得了97.5%、96.1%、96.8%的mAP0.5值,明显优于其他对比模型。在不同光照和分辨率条件下,MDIEA-YOLO模型的m AP0.5值均保持在92%以上,显示出良好的鲁棒性。在处理100张影像时,MDIEA-YOLO模型的CPU与GPU处理效率相近,无明显差异,表明该系统在实际应用中具有较高的灵活性和适应性。与人工检验对比发现,该系统在关键指标上展现了与人工检验相当甚至更高的准确性和效率,证明了系统的可靠性和实用性。【结论】本研究提出的造林验收无人机影像预处理系统,有效推动了造林验收的智能化进程,显著提升了验收效率和精度,为造林验收领域提供了新的技术解决方案,具备广泛的应用前景。未来,将继续优化模型性能,扩大数据集规模,以适应更广泛的应用场景,推动林业管理的现代化进程。 展开更多
关键词 数字化造林验收 无人机(UAV) 图像识别 小目标检测 YOLOv8 注意力机制 损失函数优化
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基于无人机光学相机影像的沙柳单木参数提取研究
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作者 李明 李浩然 +2 位作者 杨泽坤 燕洁华 叶汪忠 《内蒙古农业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期47-53,共7页
为提高人工灌木资源调查效率,加快灌木资源库建设,本文以内蒙古毛乌素沙地沙柳林为研究对象,利用无人机正射光学影像数据,通过多进程算法提取三维点云信息,根据冠层高度模型,运用光谱聚类算法和改进融合后的局部最大值和分水岭算法,提... 为提高人工灌木资源调查效率,加快灌木资源库建设,本文以内蒙古毛乌素沙地沙柳林为研究对象,利用无人机正射光学影像数据,通过多进程算法提取三维点云信息,根据冠层高度模型,运用光谱聚类算法和改进融合后的局部最大值和分水岭算法,提出一种适用于无人机光学相机影像的沙柳单木参数提取方法。结果表明,使用算法对试验地沙柳林单木树高进行提取,估测精度为88.8%,平均误差率为11.6%,决定系数为0.751,均方根误差为0.54;对单木树冠面积进行提取,估测精度为90.9%,平均误差率为9.8%,决定系数达到0.965,均方根误差为1.76。本文提出的沙柳单木参数提取方法应用在毛乌素沙地沙柳上具有良好效果,为沙柳等灌木资源信息化提供技术支撑。 展开更多
关键词 沙柳 单木参数提取 无人机光学相机影像 多进程算法 光谱聚类算法 分水岭算法
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基于机器学习的森林地上碳储量遥感估算及时空变化分析
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作者 唐雪海 宋维静 +2 位作者 汪春霞 匡帆 许程 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第8期167-182,共16页
【目的】城市森林是城市碳汇的主体,对调节全球碳平衡、降低大气中碳含量、维持气候稳定具有不可忽视的作用,开展城市森林碳储量估算与时空变化特征研究,对推进“双碳”目标实现、应对气候变化具有重要的科学作用和实践意义。【方法】... 【目的】城市森林是城市碳汇的主体,对调节全球碳平衡、降低大气中碳含量、维持气候稳定具有不可忽视的作用,开展城市森林碳储量估算与时空变化特征研究,对推进“双碳”目标实现、应对气候变化具有重要的科学作用和实践意义。【方法】以合肥市主城区森林为研究对象,通过地面调查计算样地生物量和碳储量,利用Landsat影像进行城市森林类型提取,综合光谱波段、波段组合、植被指数、纹理因子等变量,对比3种机器学习算法,构建城市森林地上碳储量最优估算模型。进一步反演研究区2013、2016、2019、2023年森林地上碳储量,利用空间自相关和趋势面等进行时空变化分析,探讨地理探测器模型下自然环境、社会经济等因子对城市森林地上碳储量的影响。【结果】1)2013—2023年城市森林面积呈增长趋势,增长速度逐渐减缓。不同行政区森林面积由大至小依次为蜀山区、包河区、瑶海区、庐阳区;2)样地实测单位面积地上碳储量为0.56~15.57 kg·m^(-2)。利用Pearson系数等方法进行特征变量筛选,最终确定了7个遥感因子为碳储量估算建模的特征变量。特征变量与自变量Pearson相关系数绝对值为0.44~0.58,均为极显著相关。建模结果表明,极端梯度提升树算法构建的森林地上碳储量估算模型效果最优;3)城市森林地上碳储量在空间上表现为聚集分布,整体表现为“南高北低,东高西低”的梯度格局。2013—2023年合肥市主城区城市森林地上碳储量呈增长趋势,为69.65~150.90万t,单位面积碳储量为29.18~36.85 t·hm^(-2);4)高程对研究区森林地上碳储量变化的解释能力表现较为突出,交互因子对森林地上碳储量变化的解释能力比单因子有所增强,温度与降水的交互作用对2013、2016、2023年的森林地上碳储量的影响最大,解释力分别为20.66%、39.88%、27.47%;在2019年,温度与高程的交互作用最强,解释力为33.18%。【结论】城市森林碳储量变化受自然环境因子和社会经济因子共同影响,其中自然环境因子间的交互作用对城市碳储量的影响较大,两者的交互作用对城市森林碳储量的变化也有一定程度的解释力。 展开更多
关键词 城市森林 地上碳储量 遥感反演 时空变化 合肥市
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