利用图像和机器学习检测大豆作物幼苗期玉米杂苗

在大豆-玉米轮作生产过程中，玉米杂苗会与大豆苗竞争水和肥料，而且很容易遮住大豆苗，影响害虫（如玉米根虫）的防控，降低大豆品质。因此，在大豆幼苗期及时检测出玉米杂苗并对其进行处理非常重要。传统的人工检测方法主观性强、效率低，传感器和算法的发展为自动检测玉米杂苗提供了更好的解决方案。本研究在温室环境下模仿田间条件，待玉米和大豆发芽后，连续5天用因特尔RealSense D435相机采集彩色图像，并人工裁剪幼苗图像区域，在此基础上对图像进行分割和去噪。在采集图像形状、色彩和纹理特征值后， 对所采集的特征值进行权重分析， 保留前10种重要的特征值导入基于特征的机器学习算法中进行模型训练和预测。预测结果表明，支持向量机模型（SVM）、神经网络（NN）和随机森林（RF）的预测精度分别为85.3%，81.5%和82.6%。将数据集导入GoogLeNet和VGG-16 两种深度学习模型进行训练， 预测精度分别为96.0%和96.2%。VGG-16 模型在区分大豆幼苗和玉米杂苗中有较好的表现，彩色图像和VGG-16 模型组成的系统可以自动检测大豆生长过程中玉米杂苗的情况，为农民提供准确的信息，帮助其进行生产决策和田间管理。     

应用三维图像和数学模型对土壤团聚体内外溶质的交换速率的研究

受土壤有机质和微生物的影响,大部分农业土壤都有团聚体结构。团聚体内部的孔隙一般很小,与团聚体之间的水流相比,团聚体内部的水可以视为不动的。但受质量浓度梯度和分子扩散的影响,2个水体内的溶质可以相互交换。模拟溶质在具有团聚体结构土壤中运移时,溶质在以上2个水体间的交换过程常用可动-不可动水体模型来描述。土壤溶质运移涉及的参数较多,很多参数不能直接测定,要靠观测值拟合才能获得。由于不同的参数组合可以得出相同溶质质量浓度分布,因此,即使模拟结果和实验结果吻合也不能确保该模型正确描述了2个水体之间的溶质交换过程。为了深入研究这一问题,利用三维图像技术和数学模型,计算了团聚体内外溶质交换速率。结果表明,Coats-Smith模型误差很大,2个水体之间的溶质交换速率并非与其质量浓度差成正比。作为改进,提出并证明广义γ分布函数可以准确地描述团聚体内外溶质交换过程。     

基于Zig Bee播种机漏播补种系统研究

基于Zig Bee无线传感网络技术、以播种机作为研究对象,设计出一种无线传感网络技术控制下的播种机漏播补种系统平台,并利用Zig Bee无线传感网络通信技术,实现对机械运作中的故障进行远程监控、报警。同时,为了更进一步的验证该播种机漏播补种系统设计的可靠性、安全性、稳定性,专门对试验样机进行了测试。     

自走跨越式玉米去雄机的设计与试验

新疆的气候条件非常适合制种玉米的种植,针对新疆制种玉米种植的农艺要求,设计了自走跨越式玉米去雄机。该机由液压马达驱动,能够跨越行走在玉米地中,可以根据制种玉米的行距和生长高度,调整去雄装置的位置,并根据母本玉米雄蕊生长的情况和去雄要求,选择盘刀切雄装置或滚轮抽雄装置去除雄蕊。试验结果表明:抽雄合格率可以达到90%,漏抽雄4%,伤茎率6%,机具行走平稳,通过性能较好。     

智能马铃薯堆垛机的设计

马铃薯收获后需要对其入库贮藏,目前马铃薯入库堆垛机械的作业效率较低、成本高,需要大量人工辅助作业。针对这一系列问题,设计了一款具有较高作业效率的智能马铃薯堆垛机。该机可根据所需的堆垛高度进行作业,控制方便,伤薯率低,为马铃薯的长时间贮藏提供了保障。对样机做了相关试验,结果表明:该机满足堆垛要求,且堆垛过程中的伤薯率明显降低,可以控制在1%以下。因此,此款机器的设计对解决农忙时节用工荒、提高马铃薯的入库效率及马铃薯的贮藏品质具有重要意义。     

基于GPS移动节点Ad Hoc网络的准直行走播种机设计

精准农业要求在播种、施肥和收割作业过程中都达到精准控制,要求机具具有高效节能的特点,而准直行走是关键,据此提出了一种基于GPS和移动节点Ad Hoc网络的准直行走播种机设计方法。该方法采用GPS接收器来接受基准偏差,并利用移动节点来组建网络,达到远程通信的目的。其中,准直行走的控制器采用PLC控制器,行走系统使用独立驱动轮,通过转速差来调整方向。对Ad Hoc网络的成功接收率、接收端时延和平均跳数进行了性能检测,结果表明:使用蚁群算法可以有效地提高网络的成功接收率,降低接收端的平均时延和平均跳数,从而提高了移动节点路由链路的稳定性。对播种机进行了准直行走精度实验,结果表明:播种机的准直行走精度较高,有效提高了播种机的工作效率,准直行走精度也能够满足精准农业对准直精度的要求。     

数控车床工的必备知识和操作技术

论述了数控车床工必须要掌握的数控车床"特点、组成、坐标、面板、模式"五个方面的知识和操作技术。     

新型香蕉种植开坑机器的工作原理及结构分析

针对大规模香蕉种植开坑机器的研发比较缺乏,设计了一种新型香蕉种植开坑机器,其具有开坑质量高、成本低及能适应不同挖坑要求的特点。同时,分析了新型香蕉种植开坑机器的工作原理,对螺旋式刀盘及重要零件利用Inventor自带应力分析模块建立了有限元模型。有限元分析的结果表明:新型香蕉种植开坑机器能够满足工作要求,且各零件满足刚度和强度的要求可为其他类似农作物开坑器的研制提供参考。     

香菇栽培前后基质中纤维素结构的变化

为了探讨食用菌栽培料和菌糠纤维素微观结构的差异,本研究以黑龙江省常见的香菇栽培料和香菇菌糠为实验材料,利用扫描电子显微镜(SEM)观察香菇栽培前后纤维素微观表面的变化,利用光衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)研究了香菇栽培前后纤维素结晶度和微观结构分子基团的改变。扫描电镜观察到栽培食用菌后,纤维素微观结构整体变化不大,但纤维素表面出现了更多的细小洞穴;XRD和FT-IR测定的香菇菌糠纤维素结晶区的结晶度和纤维素特征吸收峰的吸收强度都明显低于香菇栽培料,表明纤维素晶体结构遭到破坏,这正好和SEM观察到的图像吻合。栽培香菇后纤维素结构分子间和分子内氢键发生重排,这也是纤维素降解困难的原因。     

Cellular structure and rheological properties of shaped fermented wheat flour dough

Among the various operations of the breadmaking chain, the impact of shaping on dough cellular structure has scarcely been studied. In this work, wheat flour dough has been laminated under different roll gap conditions δ(mm)= (2,5, 10, 20, ∞). Rheological properties were measured under large and small strains, by lubricated squeezing flow test and dynamic thermomechanical analysis, respectively. Laminating has a limited effect on the elongational viscosity of the dough. However, the minimum value of the ratio of storage modulus reached for gap δ = 5 mm suggests that gluten network structuration is improved in this case. The kinetics of porosity and shape ratio of fermenting laminated doughs were calculated from image analysis of dough follow-up during proofing. They showed that stability is improved for δ = 5 mm. Finally, Xray tomography experiments, performed on laminated rolled dough during proofing, confirmed that the main changes can be attributed to an increase of cellular homogeneity at δ = 5 mm, reflected by lower median gas cell size and less spread size distributions.