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《农业机械学报》 CSCD 北大核心

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《农业机械学报》是由中国科协主管、中国农业机械学会和中国农业机械化科学研究院集团有限公司主办的综合性学术期刊, 农业工程类中文核心期刊，已被EI(工程索引)、SCOPUS(文摘与引文数据库)、CA(化...查看详情>>
  • 主办单位中国农业机械学会;中国农业机械化科学研究院集团有限公司
  • 国际标准连续出版物号1000-1298
  • 国内统一连续出版物号11-1964/S
  • 出版周期月刊
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基于WRNx的电动拖拉机犁耕作业牵引负载等级辨识模型
1
作者 仝一锟 鄢玉林 +3 位作者 李明生 温昌凯 谢斌 宋正河 《农业机械学报》 北大核心 2025年第6期286-295,共10页
针对电动拖拉机犁耕作业牵引负载辨识不准确、训练过程依赖海量标记数据的问题,提出了基于半监督学习算法的电动拖拉机犁耕作业多工况参数融合训练框架,构建了基于宽残差网络和扩展长短时记忆网络(WideResNet-xLSTM,WRNx)的电动拖拉机... 针对电动拖拉机犁耕作业牵引负载辨识不准确、训练过程依赖海量标记数据的问题,提出了基于半监督学习算法的电动拖拉机犁耕作业多工况参数融合训练框架,构建了基于宽残差网络和扩展长短时记忆网络(WideResNet-xLSTM,WRNx)的电动拖拉机牵引负载等级辨识模型。其中,半监督学习框架使用有、无标签数据进行辨识模型的迭代训练,并应用C-means模糊聚类分析模型的线性输出;基于WRNx组合模型,通过WideResNet的特征表达能力深入提取载荷数据的有效特征,通过xLSTM网络处理时序关系,最终通过分类器对载荷序列实现分类预测。构建了电动拖拉机犁耕机组多传感器载荷参数测试系统,并开展了犁耕作业田间试验。结果表明,所提出的半监督学习框架可减少25.4%的标记数据训练样本,优于传统的监督学习训练框架,所构建模型辨识电动拖拉机犁耕作业牵引等级的准确率和F1值分别为94.35%和94.27%。研究结果为电动拖拉机犁耕作业负载半监督学习辨识提供了新的解决方案。 展开更多
关键词 电动拖拉机 牵引负载 智能辨识 半监督学习 深度学习 WRNx
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环鄱阳湖城市群生态安全格局构建与优化 被引量：1
2
作者 陈竹安 谭浦旭 +1 位作者 郑希平 陈雅斯 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期397-409,共13页
以环鄱阳湖城市群为例,将生态系统服务、电路理论模型及复杂网络模型相结合,建立基于“生态安全格局-拓扑特征-生态保护斑块”的生态安全格局研究框架。首先利用InVEST模型计算2000—2020年的生态系统服务分布并识别生态源地,而后基于... 以环鄱阳湖城市群为例,将生态系统服务、电路理论模型及复杂网络模型相结合,建立基于“生态安全格局-拓扑特征-生态保护斑块”的生态安全格局研究框架。首先利用InVEST模型计算2000—2020年的生态系统服务分布并识别生态源地,而后基于电路理论模型构建生态安全格局,最后利用复杂网络模型分析网络结构拓扑特征,并对2020年生态网络进行增边优化并识别生态保护斑块。研究表明:研究区三期总体生态安全格局表现出北高南低的分布格局,且生态安全水平随时间推移逐步下降。2000—2020年,生态网络节点的重要性与聚集程度均有所下降,生态节点间相互联系被削弱,生态网络整体质量下降。采用度低者优先的策略对2020年生态网络进行模拟增边优化,提高了网络的鲁棒性,使得网络的结构稳定性和分布均衡性均有改善,缓解了研究区生态质量南北不平衡的现象。结果表明从多角度综合性视角出发,充分利用现有的生态斑块资源配合生态廊道的优化措施可以有效提高生态安全格局的稳定性。 展开更多
关键词 环鄱阳湖城市群 生态安全格局 生态保护斑块 电路理论模型 复杂网络模型
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基于Micro-CT的土壤结构变化三维可视化量化表征方法
3
作者 仲伟正 史卓林 +3 位作者 张合虎 康子涵 杨增玲 韩鲁佳 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期653-661,678,共10页
机械压实是导致土壤结构和功能改变,进而制约农业可持续发展的重要因素之一。本文采集砂土、壤土和粘土3种不同质地土壤,采用机械加压方式模拟制备了不同压实程度的土壤样品,并使用先进的Skyscan 1275 MicroCT系统进行样品扫描。比较了... 机械压实是导致土壤结构和功能改变,进而制约农业可持续发展的重要因素之一。本文采集砂土、壤土和粘土3种不同质地土壤,采用机械加压方式模拟制备了不同压实程度的土壤样品,并使用先进的Skyscan 1275 MicroCT系统进行样品扫描。比较了主动轮廓(AC)、标记分水岭(MBW)和K-means 3种不同算法对土壤孔隙和团聚体结构样品Micro-CT图像的分割效果,结果表明K-means图像分割算法最优。采用形态学分水岭算法和Canny边缘检测算法有效实现了土壤团聚体和孔隙个体的原位分离。基于K-means分割算法,优化提出了一种土壤物理结构Micro-CT原位、三维、可视化量化表征方法,原位三维可视化呈现了不同压实土壤样品孔隙和团聚体结构分布量化信息。Micro-CT成像表征结果与实验室分析结果具有很好的一致性。研究结果为土壤压实以及土壤结构数字化图谱等相关研究提供了快速分析方法。 展开更多
关键词 土壤压实 MICRO-CT 三维可视化 土壤结构 图像分割
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基于驱动轮横向侧偏补偿的自动导航拖拉机改进纯追踪路径跟踪控制方法
4
作者 何杰 曾鸿禧 +4 位作者 李明锦 贺静 莫家骏 汪沛 赵润茂 《农业机械学报》 北大核心 2025年第2期28-37,共10页
自动导航拖拉机在侧偏侧滑等工况下路径跟踪误差大、纠偏易超调且调节时间长。为解决拖拉机侧偏侧滑工况快速纠偏问题,提出了一种基于驱动轮横向控制补偿策略的改进纯追踪路径跟踪控制方法。通过构建拖拉机的坡面侧滑模型,结合二轮车运... 自动导航拖拉机在侧偏侧滑等工况下路径跟踪误差大、纠偏易超调且调节时间长。为解决拖拉机侧偏侧滑工况快速纠偏问题,提出了一种基于驱动轮横向控制补偿策略的改进纯追踪路径跟踪控制方法。通过构建拖拉机的坡面侧滑模型,结合二轮车运动学模型,提出了纯追踪算法的横向控制补偿策略,对经典纯追踪算法进行改进,实现自动驾驶拖拉机精确横向补偿控制。为验证本文横向侧偏补偿改进纯追踪路径跟踪算法性能,进行CarSim/Simulink联合仿真,缓坡试验结果表明,改进后的算法在10°斜坡上的控制精度相比经典算法提升了73.6%;持续侧滑仿真,经典算法无法脱困,而改进算法在3.9 s内完成脱困,横向偏差收敛至0.01 m以内,超调量为0.14 m。此外本文还在田间试验中验证了改进算法的有效性,在相同试验条件下,进行了3次重复试验,结果表明拖拉机在所有试验中均成功脱困,试验表明平均脱困时间为7.03 s,平均最大超调量为0.054 m。试验结果表明,本文横向控制补偿策略显著提升了自动导航拖拉机在复杂工况下的控制精度和稳定性。 展开更多
关键词 拖拉机 自动导航 路径跟踪 纯追踪算法 横向侧偏补偿 侧滑
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背负式雪茄烟叶打顶抑芽机设计与试验
5
作者 谢昊明 郭宇鹏 +5 位作者 廖庆喜 杨春雷 杨锦鹏 余君 张青松 王磊 《农业机械学报》 北大核心 2025年第7期434-445,共12页
针对雪茄烟叶种植生产中打顶抑芽人工劳动强度大、作业效率低、抑芽剂喷施不均匀等问题,本文设计了一种背负式雪茄烟草打顶抑芽机,提出了依次夹持、剪切、施药工艺流程,该打顶抑芽机主要由同步夹持机构、剪切机构和抑芽剂喷施装置组成... 针对雪茄烟叶种植生产中打顶抑芽人工劳动强度大、作业效率低、抑芽剂喷施不均匀等问题,本文设计了一种背负式雪茄烟草打顶抑芽机,提出了依次夹持、剪切、施药工艺流程,该打顶抑芽机主要由同步夹持机构、剪切机构和抑芽剂喷施装置组成。开展了同步夹持机构稳定夹持状态下力学分析,确定了其关键结构参数;结合顶芽植株性状分析结果,依据滑切原理得出剪切刀片关键结构参数;抑芽剂喷施装置采用环形对心射流式的喷施作业方式,根据射流喷嘴内部流量特性分析了喷施装置关键结构参数范围。基于Fluent开展了喷施装置喷口流量特性单因素仿真试验,结果表明,当主流道直径为5~7 mm、喷口数量为5~7、喷口直径为1~2 mm时,各喷口间平均流速变异系数较小。以雪茄烟叶叶片染药率为指标进行了喷施装置结构优化田间试验,结果表明,当主流道直径为6 mm、喷口数量为6、喷口直径为1.5 mm、喷射角度为60°时,叶片染药率为0.37%;田间性能试验结果表明,背负式雪茄烟草打顶抑芽机平均顶芽切断率为92.40%,切断后顶芽掉落率为3.20%,抑芽剂喷施流量为25 mL/s时平均腋芽浸染率为93.75%,背负式雪茄烟叶打顶机可完成打顶抑芽工序,抑芽剂喷施均匀。研究结果为雪茄烟叶打顶抑芽机研制提供新途径。 展开更多
关键词 雪茄烟叶 打顶 抑芽机 背负式
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基于CEEMDAN-小波阈值的电容式棉种监测信号降噪方法 被引量：1
6
作者 杨苗 任玲 +2 位作者 王双 李韬 张玉泉 《农业机械学报》 北大核心 2025年第5期71-81,共11页
针对电容式棉花排种监测中产生的信号含噪声导致排种信息不易提取的问题,提出CEEMDAN-小波阈值联合降噪方法。根据棉花排种质量检测原理构造含噪仿真信号,对比经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)、集合经验模态分解(Ensemb... 针对电容式棉花排种监测中产生的信号含噪声导致排种信息不易提取的问题,提出CEEMDAN-小波阈值联合降噪方法。根据棉花排种质量检测原理构造含噪仿真信号,对比经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)、集合经验模态分解(Ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和自适应噪声完备集合经验模态分解(Complementary ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)去噪法3种传统方法对正常播种、漏播、重播仿真信号的降噪效果;其次将小波阈值去噪法融入CEEMDAN去噪法,设计相关系数阈值公式,区分大量含噪的本征模态函数(Intrinsic mode function,IMF)分量与含有效信号的IMF分量,去除含噪IMF分量中的噪声且保留更多原始信号的形状特征,漏播、重播信号信噪比(SNR)分别增加4.9509、6.8493 dB,曲线相似度(NCC)分别增加0.0280、0.0549,平滑度(SR)分别减小0.0024、0.0045,改善了单独使用CEEMDAN去噪法对漏播、重播信号降噪效果不优的问题。搭建排种信号采集试验平台对所提方法进行验证,结果表明,该方法具有良好的降噪及信号特征还原能力,降噪后可实现对排种数量监测。 展开更多
关键词 电容式棉种监测信号 CEEMDAN去噪 小波阈值去噪 齿盘式穴播器
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基于激光SLAM和AprilTag融合的温室移动机器人自主导航方法 被引量：7
7
作者 张文翔 卢鑫羽 +3 位作者 张兵园 贡宇 任妮 张美娜 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期123-132,共10页
为提高温室环境下移动机器人自主导航精度与效率,提出一种多传感器融合的自主导航方法。设计搭建了基于多维激光雷达、高清工业相机与边缘计算设备的温室移动机器人平台。为提高建图效率与精度,采用Gmapping算法构建二维格栅地图,其输... 为提高温室环境下移动机器人自主导航精度与效率,提出一种多传感器融合的自主导航方法。设计搭建了基于多维激光雷达、高清工业相机与边缘计算设备的温室移动机器人平台。为提高建图效率与精度,采用Gmapping算法构建二维格栅地图,其输入为三维激光雷达点云滤波后二维点云数据以及采用RF2O算法得到的里程计数据。针对设施栽培垄道狭长、对称、重复的环境特点,提出AprilTag定位校正方法,解决移动机器人定位丢失问题。使用Dijkstra算法和DWA算法分别规划机器人全局和局部导航路径。基于三维运动捕捉系统评估移动机器人定位精度,试验结果表明,在速度0.4、0.3、0.2 m/s下,移动机器人纵向定位误差平均值均不大于0.066 m,标准差均不大于0.049 m;横向定位误差平均值均不大于0.117 m,标准差均不大于0.092 m。在生产温室内开展了移动机器人自主导航性能评估试验,试验结果表明,在速度0.4、0.3、0.2 m/s下,移动机器人实际行驶轨迹与期望轨迹之间横向偏差平均值均不大于0.050 m,标准差均不大于0.032 m,航向偏差平均值均不大于2.2°,标准差均不大于1.4°。移动机器人的定位与导航精度能够满足温室内的连续稳定作业需求。 展开更多
关键词 温室 移动机器人 多传感器融合 自主导航 定位校正 路径规划
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基于改进YOLO v10n的虫情灯水稻害虫检测方法
8
作者 姜晟 郭鸿沛 +4 位作者 王卫星 欧阳聪 杨尚林 叶云 黄志宏 《农业机械学报》 2025年第11期550-559,共10页
针对虫情测报杀虫灯下稻田害虫检测任务中害虫目标体积小、形态多样、堆积重叠所导致的检测精度低、速度慢等问题,提出一种基于改进YOLO v10n的识别方法(YOLO-FRP,即YOLO-Five Rice Pest)。引入BiFPN(Bi-directional feature pyramid ne... 针对虫情测报杀虫灯下稻田害虫检测任务中害虫目标体积小、形态多样、堆积重叠所导致的检测精度低、速度慢等问题,提出一种基于改进YOLO v10n的识别方法(YOLO-FRP,即YOLO-Five Rice Pest)。引入BiFPN(Bi-directional feature pyramid network)结构以改善原有特征金字塔FPN(Feature pyramid net),增强模型对低级特征和高级特征的融合,并引入P2小目标层,提升多尺度信息感知能力。设计轻量级增强模块C2f_Star替换主干网络中的浅层C2f模块,移植YOLO v10s的C2fCIB模块替换主干网络中的深层C2f,在增强多尺度检测精度的同时降低计算量。结果表明,改进模型的平均精度均值mAP@0.5为82.1%、召回率为79.5%、参数量为1.64×10~6、模型内存占用量为4.3 MB。为了进一步实现模型高实时性检测与轻量化部署,采用蒸馏-剪枝联合策略,将结合EMA注意力机制和C2f_DySnakeConv动态蛇形卷积模块改进后的YOLO v10s模型作为教师模型,通过L2正则化蒸馏提高已改进YOLO v10n模型性能,再采用基于层自适应幅度的剪枝策略降低模型参数量。与YOLO v10n相比,经联合策略处理后模型mAP@0.5、召回率分别提升2.6、2.7个百分点,帧率提升158 f/s,参数量和模型内存占用量分别下降65.64%、56.36%。实验对比结果表明,YOLO-FRP在精度和速度上综合表现优异,且蒸馏-剪枝联合策略可进一步在精度无损的情况下压缩模型规模,显著提升模型推理速度,为农业害虫实时监测精度-速度平衡提供技术参考。 展开更多
关键词 水稻害虫 特征增强 目标检测 轻量化 知识蒸馏
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基于深度学习和地理分析的淤地坝遥感识别
9
作者 孙立全 郭家龙 +2 位作者 苑紫岩 冯浩 吴淑芳 《农业机械学报》 2025年第9期526-535,共10页
准确获取淤地坝数目、位置及空间分布等信息是科学分析淤地坝减蚀和拦沙作用及其未来建设规划的重要基础。本研究以黄土高原延河流域淤地坝为研究对象,以高分二号影像以及Google Earth影像作为数据源分别制作坝体和坝地标签,选取深度学... 准确获取淤地坝数目、位置及空间分布等信息是科学分析淤地坝减蚀和拦沙作用及其未来建设规划的重要基础。本研究以黄土高原延河流域淤地坝为研究对象,以高分二号影像以及Google Earth影像作为数据源分别制作坝体和坝地标签,选取深度学习目标检测(Faster R-CNN、YOLO v3、Cascade R-CNN和YOLOX)及语义分割(FCN、U-Net、PSPNet和DeepLab v3+)算法分别对淤地坝坝体及坝地进行识别提取,并结合地理分析方法实现流域尺度沟道缓冲区框定,在缓冲区内进行淤地坝提取。结果表明:在淤地坝坝体识别中,YOLOX模型表现最佳,当交并比(IoU)阈值为0.50~0.95时,平均精度(AP)达69.4%。基于该模型对延河流域影像进行识别,获得1440个检测框,模型准确率为75.8%,召回率达85.7%。在淤地坝坝地提取中,4个模型表现均较好,平均交并比、精确率、召回率及F1分数均达0.85、90%、85%和88%以上。采用多数投票法结合4个模型预测结果分别提取了流域内92.0 km^(2)生产运行期坝地和10.6 km^(2)蓄水拦泥期坝地。通过引入地理分析方法,坝体识别准确率从75.8%提升至84.5%,识别提取效率提升1倍以上。该研究为黄土高原及其他地区的淤地坝快速准确识别提供了重要依据,淤地坝监测结果为流域综合治理和水土保持规划提供了科学借鉴和理论指导。 展开更多
关键词 淤地坝 深度学习 遥感 延河流域
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播量可调式水稻毯苗条播机滚筒排种器设计与试验
10
作者 俞亚新 潘一隆 +2 位作者 王通 王英豪 罗天龙 《农业机械学报》 2025年第10期310-320,共11页
为满足杂交稻和常规稻育秧播量不同的农艺要求,设计了一种机械式滚筒排种器,通过更换不同型孔深度的滚筒实现稻种播量调节。基于水稻充种姿态的理论分析对滚筒型孔进行设计,并开展型孔排布、型孔深度、落种高度及生产率对排种器充种、... 为满足杂交稻和常规稻育秧播量不同的农艺要求,设计了一种机械式滚筒排种器,通过更换不同型孔深度的滚筒实现稻种播量调节。基于水稻充种姿态的理论分析对滚筒型孔进行设计,并开展型孔排布、型孔深度、落种高度及生产率对排种器充种、落种性能影响的研究。以杂交稻华香优228和常规稻黄华占为研究对象进行仿真试验。仿真结果表明,滚筒型孔轴向分布为18行分布,深度为2.5 mm(杂交稻)和4.5 mm(常规稻)时,充种效果最佳;条播排量一致性变异系数随落种高度的增加而提高。以毯苗播种均匀度合格率、条播排量一致性变异系数为性能评价指标开展三因素三水平全因素台架试验,研究型孔深度、生产率及落种高度对排种器工作性能的影响。建立性能评价指标回归模型,获取响应优化结果,并通过台架试验进行优化验证。结果表明:杂交稻华香优228在型孔深度为3.0 mm、生产率为591.0盘/h、落种高度为42.4 mm时,合格率为88.6%,变异系数为14.9%;常规稻黄华占在型孔深度为4.5 mm、生产率为500.0盘/h、落种高度为57.4 mm时,合格率为89.8%,变异系数为10.2%。开展播量测定试验:在响应优化参数下,长粒型杂交稻华香优228与常规稻黄华占播量分别为40.6 g/盘与73.9 g/盘;型孔深度为2.0 mm与4.0 mm时,短粒型杂交稻甬优538与常规稻南粳9108播量分别为44.2 g/盘与78.8 g/盘,满足常规稻及杂交稻育秧播种的农艺要求。 展开更多
关键词 水稻毯苗条播机 滚筒排种器 播量调节 EDEM
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基于APSO算法的拖拉机牵引性能预测通用模型建立与试验 被引量：1
11
作者 赵静慧 赵腾龙 +4 位作者 徐立友 李妍颖 张静云 刘永红 孙丽 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期519-529,共11页
针对现有轮式拖拉机牵引性能预测模型通用性差、预测精度低等问题,提出了一套涵盖系统建模、预测优化、实例验证全过程的适用于四轮驱动与二轮驱动拖拉机的牵引性能预测通用模型。通过深入分析土壤力学、轮胎力学、传动系统之间的相互作... 针对现有轮式拖拉机牵引性能预测模型通用性差、预测精度低等问题,提出了一套涵盖系统建模、预测优化、实例验证全过程的适用于四轮驱动与二轮驱动拖拉机的牵引性能预测通用模型。通过深入分析土壤力学、轮胎力学、传动系统之间的相互作用,将拖拉机牵引性能抽象为轮-壤模型、驱动力模型、滑转率模型、牵引力模型4个基本模型,以建立适用于四轮驱动与二轮驱动拖拉机的整机牵引性能预测通用模型。为了提高预测精度,以整机滑转率为优化目标,建立基于自适应粒子群优化算法(APSO)的牵引性能预测优化方法。通过线上优化,验证了模型准确性和通用性。为了进一步验证该通用模型优越性和工程实用性,以东方红某105 kW拖拉机作为试验样机,在中国一拖集团有限公司田间全地型试验场,完成线下试验。试验结果表明,与现有预测模型相比,对于四轮驱动拖拉机,基于APSO的牵引性能预测方法的滑转率和滚动阻力平均绝对误差分别为1.9%和0.18 kN。对于二轮驱动拖拉机,相应的平均绝对误差分别为2.7%和0.25 kN,精度大幅提升。 展开更多
关键词 四轮驱动拖拉机 二轮驱动拖拉机 牵引性能 预测模型 通用模型 APSO算法
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分布式独立二次调压电液控制系统设计与仿真 被引量：2
12
作者 丁孺琦 姜佑鹏 +1 位作者 李刚 孙国华 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期481-490,共10页
通过多路阀实现负载敏感电液控制(LS)系统等集中式液压系统流量分配,会产生较大的节流损失,能量效率较低。分布式独立电液控制系统(DIEHCS)采用单泵单执行器的排量控制方式,基本消除节流损失,节能效果显著,但普遍存在独立式驱动装机功... 通过多路阀实现负载敏感电液控制(LS)系统等集中式液压系统流量分配,会产生较大的节流损失,能量效率较低。分布式独立电液控制系统(DIEHCS)采用单泵单执行器的排量控制方式,基本消除节流损失,节能效果显著,但普遍存在独立式驱动装机功率大、分布式安装结构不紧凑等问题。为此,本文以6 t挖掘机为对象,提出了一种分布式独立二次调压电液控制系统(DIEHCS-SPR)。该系统主要由3个独立布置于臂架上的开式电液执行器(EHA)及1个恒压控制的主泵(布置于舱室内)组成。各EHA根据执行器预期速度和负载力方向实现四象限工况的精确运转。6 t挖掘机虚拟样机仿真结果表明,在同一个工作周期下,提出的DIEHCS-SPR系统相比于LS系统节能率可达42%~46%。相比于现有DIEHCS,所提出系统各EHA峰值输出功率最高可降低70%~74%,可显著减小各EHA外形尺寸和质量,不仅节约了关键元件(EHA)的制造成本,更降低了分布式安装时自重所产生的额外能耗。 展开更多
关键词 液压挖掘机 分布式独立电液控制系统 电液执行器 二次调压 泵控系统
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不同产酸类型餐厨酸化液作为污水反硝化碳源的性能研究 被引量：1
13
作者 郑永辉 任玉莹 +3 位作者 王珍宝 卢艳娟 董仁杰 郭建斌 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期446-452,共7页
餐厨酸化液有机酸含量高,作为碳源应用于污水反硝化脱氮过程潜力巨大,可缓解我国城市污水处理厂普遍面临的碳源不足的问题。基于全混式厌氧发酵反应器,探究在连续运行条件下不同pH值、有机负荷(OLR)和停留时间(HRT)对餐厨废弃物厌氧产... 餐厨酸化液有机酸含量高,作为碳源应用于污水反硝化脱氮过程潜力巨大,可缓解我国城市污水处理厂普遍面临的碳源不足的问题。基于全混式厌氧发酵反应器,探究在连续运行条件下不同pH值、有机负荷(OLR)和停留时间(HRT)对餐厨废弃物厌氧产酸特性的影响,通过调控厌氧产酸类型,获取不同产酸类型的酸化液,评估其作为外加碳源的反硝化性能。结果表明,中温条件下,控制pH值为6.0,OLR为15.0 g/(L·d)时获得最大TVFAs产量,为50.05 g/L,产酸类型为丁酸型发酵;控制pH值为5.0时,产酸类型为乙酸型发酵,具有最佳反硝化速率,为7.62 mg/(g·h),介于葡萄糖(5.39 mg/(g·h))和乙酸钠(9.47 mg/(g·h))之间;同等COD下,餐厨酸化液的反硝化能力(0.21 g/g)相当于乙酸钠的84%。因此,餐厨酸化液作为一种新的、可持续的、低成本的碳源具有巨大的市场和应用潜力。 展开更多
关键词 餐厨废弃物 产酸发酵 外加碳源 反硝化脱氮
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横置式甘蔗收获机排杂风机叶轮气动特性分析与参数优化
14
作者 李伟庆 马少春 +2 位作者 李文志 周保成 霍鹏 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期90-99,109,共11页
排杂风机是切段式甘蔗收获机的核心部件之一,其性能对甘蔗收获机含杂率起到了至关重要的作用,而叶轮是排杂风机的核心部件,其气动性能与排杂效果密切相关。针对横置式甘蔗收获机排杂风机叶轮性能不足、影响排杂效果的问题,以叶轮为研究... 排杂风机是切段式甘蔗收获机的核心部件之一,其性能对甘蔗收获机含杂率起到了至关重要的作用,而叶轮是排杂风机的核心部件,其气动性能与排杂效果密切相关。针对横置式甘蔗收获机排杂风机叶轮性能不足、影响排杂效果的问题,以叶轮为研究对象,研究轮毂类型、叶片安装角β、叶片数N_(b)、叶轮无量纲面积G、叶片夹角γ对风机气动特性的影响及其机理,并以提高风机全压为目标,通过响应面优化法得到了较佳的叶轮结构参数为:叶片安装角23.34°、叶轮无量纲面积0.43和叶片夹角14.56°。在不同风机转速(1 050、1 350、1 650 r/min)、不同甘蔗长势(良好、较差和严重倒伏)和不同行驶速度(1、2、3 km/h)下进行田间试验。结果表明:对于长势良好的甘蔗,当风机转速为1 050 r/min时,不同行驶速度下,优化后风机含杂率分别降低1.06、1.99、3.28个百分点;当风机转速为1 350 r/min时,优化后风机含杂率最多可降低2.5个百分点;当风机转速提升至1 650 r/min时,优化前后风机在各行驶速度下含杂率未表现出明显差异;对于长势较差和严重倒伏的甘蔗,优化后风机含杂率最多可分别降低5.45、2.1个百分点。优化后风机提升了甘蔗收获机在复杂田间环境中的排杂能力,且所得数据为后续风机研究提供了理论支持。 展开更多
关键词 甘蔗收获机 排杂风机 叶轮 气动特性 全压 参数优化
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秸秆还田配施氮肥对黑土玉米田土壤CO_(2)排放与碳平衡的影响 被引量：7
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作者 齐智娟 徐敬文 +3 位作者 张忠学 宋芳 李铁成 孙嘉璐 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期284-293,共10页
为探寻不同秸秆还田方式配施氮肥对黑土玉米田土壤CO_(2)排放与碳平衡的影响,于2023年开展大田试验,设置秸秆离田(S0,对照)、秸秆覆盖还田(S1)、秸秆旋耕还田(S2)3种秸秆还田方式,同时设置常规施加氮肥(N,250kg/hm^(2))与不施加氮肥(W,0... 为探寻不同秸秆还田方式配施氮肥对黑土玉米田土壤CO_(2)排放与碳平衡的影响,于2023年开展大田试验,设置秸秆离田(S0,对照)、秸秆覆盖还田(S1)、秸秆旋耕还田(S2)3种秸秆还田方式,同时设置常规施加氮肥(N,250kg/hm^(2))与不施加氮肥(W,0kg/hm^(2),对照)2种施氮模式,共计6个处理。测定不同处理下玉米生育期土壤CO_(2)排放通量以及玉米收获后土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)含量,探究土壤CO_(2)累积排放量与SOC、DOC、MBC含量的关系,并分析黑土玉米田生态系统碳平衡状况。结果表明:各处理中土壤CO_(2)累积排放量从大到小依次为S2N、S1N、S0N、S2W、S1W、S0W,其中S2N处理土壤CO_(2)累积排放量较S0W处理显著增加70.31%(P<0.05)。在相同施氮模式下,秸秆还田能够有效增加SOC、DOC、MBC含量,且土壤CO_(2)累积排放量与SOC、DOC、MBC含量呈正相关关系。不同秸秆还田方式配施氮肥下,S1N处理玉米产量最高,为13534.4kg/hm^(2),作物碳排放速率最低,为0.122kg/kg。不同秸秆还田方式配施氮肥下黑土玉米田生态系统碳平衡值均为正值,表现为较强的碳“汇”,其中S1N处理碳平衡值和土壤固碳潜力最大,较其他处理分别增加13.12%~94.05%、3.49%~25.32%。综上所述,在本试验条件下,秸秆覆盖还田+常规施氮(S1N处理)可以实现黑土玉米田土壤固碳减排和作物增产目的。 展开更多
关键词 玉米田 黑土 秸秆还田 氮肥 CO_(2)排放 碳平衡
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水稻硬质育秧盘全自动起盘机提升与叠盘装置研究 被引量：5
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作者 衣淑娟 王鹏 +2 位作者 李衣菲 李渤海 曹政 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期168-178,共11页
针对现有叠盘暗室育秧模式下全自动起盘机存在起盘合格率和工作稳定性下降,输送阶段易造成秧苗、秧盘损伤等问题,改进设计一种具有轴向辅助推送秧盘功能的钩杆式提升装置,并构建仿真试验平台确定影响其工作性能的主要参数及取值范围;确... 针对现有叠盘暗室育秧模式下全自动起盘机存在起盘合格率和工作稳定性下降,输送阶段易造成秧苗、秧盘损伤等问题,改进设计一种具有轴向辅助推送秧盘功能的钩杆式提升装置,并构建仿真试验平台确定影响其工作性能的主要参数及取值范围;确定关键部件循环叠盘装置的结构参数,建立多情形目标评价结果函数,并通过Matlab插值法对评价指标进行标准化;采用二次旋转正交组合试验,以托盘间距、横向输送速度、抬起角为试验因素,起盘合格率、叶损伤率、硬盘损伤率和伤秧数为性能评价指标,对试验结果进行响应曲面分析、回归分析。应用Design-Expert 11进行多目标参数组合优化。在托盘间距为190 mm、横向输送速度为0.20 m/s、抬起角为72°的条件下,田间验证试验得到起盘合格率为97.5%,叶损伤率为0.52%,硬盘损伤率0.45%,伤秧数为9,与理论优化值误差小于1%,比优化前合格率提升5.6个百分点,叶损伤率降低3.5个百分点,减少秧苗损伤,硬盘损伤率降低3.8个百分点。 展开更多
关键词 水稻硬质育秧盘 起盘机 提升与叠盘装置 离散元
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基于HER-TD3算法的青皮核桃采摘机械臂路径规划 被引量：9
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作者 杨淑华 谢晓波 +3 位作者 邴振凯 郝建军 张秀花 袁大超 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期113-123,共11页
针对青皮核桃和树枝等障碍物无序生长导致机械臂采摘环境复杂、训练任务量大、稳定性差等普遍存在的问题,本文设计了一种同步带模组与机械臂协作的采摘装置,并采用基于事后经验回放的双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin delayed deep de... 针对青皮核桃和树枝等障碍物无序生长导致机械臂采摘环境复杂、训练任务量大、稳定性差等普遍存在的问题,本文设计了一种同步带模组与机械臂协作的采摘装置,并采用基于事后经验回放的双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin delayed deep deterministic policy gradient with hindsight experience replay,HER-TD3)对采摘机械臂进行路径规划,通过HER算法提高智能体的探索能力,缓解稀疏奖励的问题;通过TD3算法提高智能体的稳定性,减少了训练中出现的震荡现象。为了证明HER-TD3算法的可行性和泛化能力,引入TD3、HER-DDPG算法进行对比,采用降维训练方法对3种深度强化学习智能体进行训练,结果表明HER-TD3算法模型在完成路径规划任务中成功率达到98%,与HER-DDPG算法相比提高4个百分点,与TD3算法相比提高19个百分点;在CoppeliaSim软件中搭建三维模型仿真环境,设计初始姿态和碰撞检测,使用YOLO v4识别青皮核桃,通过该算法模型能够引导虚拟采摘机械臂避开树枝障碍物达到目标位置,完成无碰撞路径规划,无障碍物和有障碍物时路径规划成功率分别为91%和86%;利用物理样机进行青皮核桃采摘试验时,仍能较好地完成路径规划任务,无障碍物时采摘路径规划成功率为86.7%,平均运动时间为12.8 s,有障碍物时采摘路径规划成功率为80.0%,平均运动时间为13.6 s,验证了HER-TD3算法对复杂环境具有较好的适应性和稳定性。 展开更多
关键词 青皮核桃 采摘机器人 机械臂 HER-TD3算法 路径规划
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基于模型预测控制的菇房空调节能控制方法 被引量：5
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作者 张馨 孔祥书 +3 位作者 郑文刚 王明飞 单飞飞 鲍峰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期352-361,共10页
当前工厂化食用菌生产菇房空调控制方法存在节能效率低、室内温度波动大等问题,提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)、门控循环单元神经网络(Gated recurrent unit neural network, GRU)与注意力机制(Attent... 当前工厂化食用菌生产菇房空调控制方法存在节能效率低、室内温度波动大等问题,提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional neural network, CNN)、门控循环单元神经网络(Gated recurrent unit neural network, GRU)与注意力机制(Attention)的菇房空调节能控制方法。该方法以CNN-GRU-Attention组合神经网络为预测模型,结合预测误差补偿和预测模型数据集动态更新机制,实现对菇房室内温度精准预测;建立以空调控制量为状态量的目标函数,分别利用熵权法、主观法明确目标函数权重系数,运用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithmⅡ, NSGA-Ⅱ)求解出空调在控制时域内最优控制序列,集成滚动优化和反馈机制,实现菇房环境的精准及节能控制。试验结果表明,提出的CNN-GRU-Attention菇房室内温度预测模型,以历史30 min数据预测未来10 min室内温度效果最好,选取的典型日内预测最大均方根误差为0.122℃、最小决定系数为0.807、最大平均绝对百分比误差为0.611%;菇房空调模型预测控制方法对天气波动具有较好的抗干扰能力。与阈值开关法和PID法相比,在空调节能方面,能耗分别减少21%和14%;在控制温度精度方面,RMSE可分别降低72%、46%。 展开更多
关键词 菇房 预测模型 模型预测控制 多目标优化 神经网络
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控释肥颗粒群仿真接触参数标定与试验 被引量：11
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作者 张宏建 陈修波 +5 位作者 李宏立 田园 范国强 许珺烁 刘双喜 王金星 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期80-90,共11页
接触参数影响控释肥颗粒离散元仿真结果。为了精准模拟控释肥颗粒力学行为与运动规律,本文基于离散元法对控释肥颗粒的接触参数进行标定与试验。首先,建立控释肥离散元基础模型,并利用台架和仿真试验相结合的方法,在EDEM中对控释肥颗粒... 接触参数影响控释肥颗粒离散元仿真结果。为了精准模拟控释肥颗粒力学行为与运动规律,本文基于离散元法对控释肥颗粒的接触参数进行标定与试验。首先,建立控释肥离散元基础模型,并利用台架和仿真试验相结合的方法,在EDEM中对控释肥颗粒与PVC板之间接触参数进行标定。其次,通过碰撞弹跳试验、斜面滑移试验和斜面滚动试验测得控释肥颗粒与PVC板之间的碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.539、0.507和0.105。最后,通过堆积试验、最陡爬坡试验和正交旋转组合试验,得到控释肥颗粒间的碰撞恢复系数、静摩擦因数和滚动摩擦因数分别为0.38、0.25和0.09,并通过无底圆筒提升试验和排肥台架试验进行验证。试验结果表明,堆积角实际值与仿真结果的相对误差为1.54%,排肥量实际值与仿真结果4种转速下的相对误差分别为4.38%、4.23%、4.41%、4.36%,所标定的控释肥接触参数精准有效,可为控释肥离散元仿真提供数据和模型支撑。 展开更多
关键词 控释肥 离散元法 接触参数 标定试验 堆积角
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播种机星齿球面盘式覆土装置设计与试验 被引量：4
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作者 卢琦 刘立晶 +1 位作者 刘忠军 靳文停 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期23-31,73,共10页
针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒... 针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒的运动学分析,确定了影响覆土作业质量的主要结构参数,并对星齿球面覆土盘主要结构参数和安装参数进行了设计。借助EDEM离散元仿真技术,建立了土壤与覆土装置的互作模型,以星齿球面覆土盘安装倾角、安装间距、入土深度为试验因素,以覆土量与覆土量变异系数为评价指标,分别进行了单因素与Box-Behnken试验,确定了星齿球面覆土盘的最优结构参数组合为安装倾角25.03°、安装间距196.66 mm、入土深度77.65 mm。取安装倾角25°、安装间距197 mm、入土深度77 mm进行了田间验证试验,试验结果表明:最优参数组合下,覆土量平均值为241.46 g,与仿真结果基本一致,相对误差为5.12%,覆土量变异系数为3.71%,覆土均匀,作业质量好,覆土作业后种子播深满足农艺要求,星齿球面盘式覆土装置能有效改善播种机的覆土性能。 展开更多
关键词 播种机 覆土装置 星齿球面盘 EDEM仿真
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