基于水质-声音-视觉融合的循环水养殖鱼类摄食强度识别

在工厂化循环水养殖中，准确识别鱼类摄食强度是实现精准投喂的前提和关键。水质、视觉、声音等单模态数据均可用于评估摄食强度，但单一模态往往具有片面性，难以完全反映全局特征，存在识别精度低、可移植性差等问题。多模态方法通过融合不同模态的特征，可为摄食强度量化提供新的手段。基于此，为融合鱼类摄食中的“水质-声音-视觉”信息，实现高精度的鱼类摄食强度量化，该研究在多模态Transformer（multimodal transformer，MulT）的基础上，提出一种多模态融合的鱼类摄食强度识别算法Fish-MulT。首先，从输入的水质、声音和视觉数据中提取特征向量；其次，利用多模态转移模块（multimodal transfer module，MMTM）对输入的特征向量进行融合，得到3种融合向量；然后对融合向量添加自适应权重并相加，得到融合模态；最后，利用融合模态将MulT算法中各模态分支的跨模态Transformer（cross-modal transformer）从2个优化为1个。试验结果表明，与MulT算法相比，本文算法的鱼类摄食强度识别准确率由93.30%提高到95.36%，参数量减少38%。与水质、声音和视觉单模态相比，准确率分别提高68.56%、21.65%和3.61%。可用于制定精准投喂策略，并为开发智能投喂系统提供技术支持。     

畜禽粪便堆肥养分释放及其合理施用

本文采用室内培养法和田间埋设玻璃滤纸包法研究了粉状畜禽粪便堆肥和颗粒堆肥的养分释放。结果表明,粉状堆肥经颗粒化处理后,养分释放速度变缓,适合在生长期较长的农作物上施用。在一个生长季中牛粪、猪粪和鸡粪颗粒堆肥N素释放率分别为30～35%,35%～45%和45～55%,但其中60～80%的N素释放主要集中在施用后的前二个月内。     

基于SUSAN角点的秧苗列中心线提取方法

中国南方水田环境复杂,不同生长阶段秧苗的形态各异,且田中常出现浮萍及蓝藻,其颜色与秧苗颜色极其相似,因此常用的作物特征提取算法难以应用在水田上。针对这些问题,该文提出一种基于SUSAN角点的秧苗列中心线方法。运用归一化的Ex G(excess green index)提取秧苗的灰度化特征,运用自适应的SUSAN(smallest univalue segment assimilating nucleus)算子提取秧苗特征角点;最后运用扫描窗口近邻法进行聚类,采用基于已知点的Hough变换(known point Hough transform)提取秧苗列中心线。经试验验证,此算法在图像中存在浮萍、蓝藻和秧苗倒影的情况下有较高的鲁棒性。在各种情况下均成功提取秧苗的列中心线,且每幅真彩色图像(分辨率:1280×960)处理时间不超过563 ms,满足视觉导航的实时性要求。     

温室封闭式栽培自适应灌溉方法

为了改进和提高温室封闭式栽培精细灌溉控制方法,针对利用Penman-Monteith(P-M)公式和传感器数据信息相结合进行灌溉控制中因为涉及参数较多而使用不便、需要近似计算导致建立的作物蒸腾模型精度不够等问题,该文根据封闭式栽培可以回收并循环利用多余灌溉水的特点,利用灌溉量与排出量的差值和温室小气候环境数据建立相对精确的作物蒸腾量计算模型,并在此基础上利用人工神经网络算法实现了温室封闭式栽培自适应灌溉控制,结果表明,在10 d内灌溉用水量为实际蒸腾量的97.8%,基本实现了按照作物需水量进行灌溉。研究对于实现按照作物蒸腾量进行准确的水分供给、节约灌溉用水量、提高水分利用效率具有一定的现实意义。     

基于拖拉机作业轨迹的农田面积测量

为了精确测量拖拉机在农田作业时的作业面积,以评价拖拉机的作业效率。该文选用双星定位(GPS卫星和伽利略卫星)接收机采集定位数据,采用自适应卡尔曼滤波算法提高接收机单点定位精度,利用高斯投影算法将GPS接收机采集经纬度转化成平面坐标来计算面积。选用回耕法、梭形耕法、套耕法3种方法旋耕地块,利用安装拖拉机上的GPS识别出作业轨迹,利用图像处理计算3种方法的有效作业面积、实际作业面积和重漏耕面积。试验表明:卡尔曼滤波提高了GPS单点定位精度;面积测量相对误差为2.09%;地块1(回耕法)漏耕率为14.29%,重耕率为6.19%,地块2(梭形耕法)漏耕率为10.72%,重耕率为5.54%,地块3(套耕法)漏耕率为1.80%,重耕率为6.82%。随测量面积增加,测量精度越高;套耕法效率最高,梭形耕法其次;回耕法的漏耕率最大,作业效率最低。     

Image denoising using HMT in PDTDFB domain

Based on the dependency of the PDTDFB coefficients across the interscale and interdirection and the statistical properties of HMT for the correlation properties, a new HMT in PDTDFB domain was put forward. Compared with the other typical denoising methods, the experimental results demonstrate that the proposed method shows better performance in image denoising, especially in edge maintenance.     

Substrate integrated waveguide bandpass filter based on butterfly radial slot

A novel broadband substrate integrated waveguide bandpass filter was presented based on the highpass characteristics of substrate integrated waveguide(SIW) and the bandstop performance of butterfly radial slot photonic band gap(PBG) structure. In order to verify this idea,a wideband bandpass filter with 4.65 GHz center frequency and 40% fractional bandwidth was designed. The electromagnetic simulation results show good passband characteristics from 3.71 to 5.6 GHz, while the maximun insertion loss is about 0.40dB. An experimental filter prototype was fabricated with standard PCB process and measured by the vector network analyzer. The measured results show that, for the filter prototype, the passband is from 3.78 GHz to 5.76GHz, the fractional bandwidth is about 41%, the minimal insertion loss is about 0.72 dB and the maximun insertion loss is 1.65.dB The measured results are in good agreement with the simulated results.     

蚯蚓生物滤池处理城市污水初步试验

蚯蚓生物滤池(VBF)污水处理工艺是一种新型的污水处理技术,它具有处理工艺简单、处理效果好、规模灵活、二次污染少等优点。本文介绍了利用蚯蚓生物滤池处理城市生活污水初步试验的结果,当表面水力负荷为1m3/(m2·d)时,以细木屑、泥炭、石英砂为滤料,污水的CODCr去除率为72.4%;BOD5去除率为72.8%;SS去除率为90.5%。以粗木屑、泥炭、石英砂、谷壳为滤料,污水的CODCr去除率为80.5%、BOD5去除率为87.5%、SS去除率为93.2%。     

养猪场粪污水生物处理工艺技术研究

通过对粪污水进行分离、沉淀、曝气、生物滤池和添加微生物菌群有机物的降解对比试验，优选出了一套工艺流程，并在北京东广德猪场进行了工程实践。结果表明，优选出的以生物滤池为主的好氧生物处理工艺降解效率高、设备投资少、运行费用低且管理方便。高速生物滤池的降解率可达90％以上，整个污水处理系统有机物的降解率达到93%～97％。从系统运行水质监测结果来看，在保证粪污水全面实现达标排放和猪粪(渣)无害化处理的前提下，这种处理工艺将各个单一处理技术有机地结合起来，形成一种综合处理与利用的系统工程，达到经济、社会、生态效益的高度统一。     

木质纤维素稀酸糖化研究初探

木质纤维素的分解利用对于解决未来的能源危机与环境问题具有重大意义。以脱脂棉、滤纸模拟生物质的主要组分之一纤维素，在不同稀硫酸浓度、时间和温度反应参数下，进行纤维素水解糖化试验研究，以还原糖量为指标，考察纤维素糖化最佳反应条件。研究结果表明，在加热时间为60min时，还原糖得率随硫酸浓度的增加而增加；在加热时间为80min时，还原糖得率在硫酸浓度4％处出现最大值。综合硫酸及废液处理成本考虑，得到实验最佳条件为4％硫酸加热80min。