基于改进蚁群算法的农田平地导航三维路径规划方法

为解决农田平地机无人驾驶作业时缺乏局部规划，进而实现平地路径在线调整的问题，以平地作业土方合理运卸且路径最短为目的，提出了一种基于改进蚁群算法的农田平地导航三维路径规划方法。基于农田三维地势模型，采用改进的蚁群算法规划三维路径：以平地作业土方运载为决策方向，建立新的路径搜索节点，对比平地机作业时平地铲运载土方量和经过栅格计算所需的挖填土方量，根据土方运载任务设置信息素更新规则和启发函数，获取农田平地的最佳三维路径；基于平地机的运动学模型，设置农田平地机转向约束条件，根据约束条件对路径进行平滑优化，并建立三维路径规划的效果评价标准。仿真结果表明：相比于原始蚁群算法，该方法的路径规划效果评价指标提高33.3%以上，可以更好地指导农田平地机实现局部平地任务，而且大大缩短了路径生成时间和路径长度，使路径更为平滑，更适用于辅助农田平地的自动导航作业。     

中国奶牛养殖生产布局优化研究——基于比较优势的实证分析

科学分析奶牛养殖区域比较优势,是优化中国奶牛养殖生产布局的前提条件。利用2001-2017年中国乳业数据,通过面板数据模型分析影响中国奶牛养殖生产布局的关键因素,基于比较优势理论、采用资源禀赋系数法,针对关键因素进一步分析中国奶牛养殖区域比较优势,探讨中国奶牛养殖生产布局的优化方向。研究结果表明:中国奶牛养殖生产布局主要受到玉米产量、生产者预期和温度的影响,不同地区在这三个方面具有不同的奶牛养殖比较优势。奶牛养殖优势区域主要集中在华北产区和西部产区,包括内蒙古、河北、山西、新疆、甘肃和宁夏;非优势区域主要集中在南方产区,包括上海、江苏、浙江、福建、湖北、湖南、广东、四川、安徽、江西和广西;其余省份为较优势区域,主要集中在东北产区和大城市周边产区。因此,从区域发展层面,提出建设优势区域产业带、因地制宜发展较优势区域、引导非优势区域转移和整合区域资源优势等建议;从奶牛养殖生产布局显著性影响因素层面,提出推广种养结合养殖模式、种植替代玉米的饲料作物、引导乳制品消费、改善养殖基础设施等建议。     

Cotton Image Segmentation Algorithm Based on Fusion Method of Markov Random Field and Quantum Particle Swarm Cluster

[Objective] The aim of this study was to improve the cotton image segmentation accuracy in a picking robot image processing system. [Method] An image segmentation algorithm based on a fusion method of Markov random field and quantum particle swarm optimization clustering was proposed. The process of the proposed algorithm is as follows: first, transform the RGB (red, green, blue) images into grayscale; second, use it to segment these images; finally, the threshold of the connected area is set on the basis of the segmented image to obtain the target area. Then, the cotton front image and the cotton side image are selected from the images collected from different angles. The segmentation experiment was carried out by using this algorithm, and compared with the Otsu algorithm, the fuzzy C-means algorithm, the quantum particle swarm image segmentation algorithm and the Markov random field image segmentation algorithm. [Result] The results showed that the segmentation accuracy and peak signal to noise ratio of the proposed algorithm were 98.94% and 77.48 dB. When compared with the Otsu algorithm, fuzzy C-means algorithm, quantum particle swarm optimization algorithm and Markov random field algorithm, the average segmentation accuracy and peak signal to noise ratio of the proposed algorithm increased by 2.47%–4.56%, and 9.81–13.11 dB, respectively. [Conclusion] The proposed algorithm had higher segmentation accuracy and higher peak signal to noise ratio than the other algorithms tested.     

鲍蒸煮液复合调味品制作配方和工艺研究

为了提高鮑资源的利用率,开发新型香精,以鲍蒸煮液美拉德反应产物为基料,感官评定为指标,在单因素及L_9(3~4)正交试验基础上,确立了口感和海鲜风味俱佳的鲍复合调味品最佳配方为:盐添加量35%、味精添加量40%、玉米淀粉添加量9%、鲍风味基料添加量为6%、白砂糖添加量4%、麦芽糊精添加量3%、呈味核苷酸二钠(I+G)添加量1.5%、酵母抽提物添加量1.5%。研究了不同的造粒方式和干燥方法对颗粒产品吸湿性、溶解性、流动性、质构特性及感官评定的影响;相关理化、性能指标为:完全溶解于90~100℃热水中的时间需要72 s,且分散良好、溶液微浑浊、无沉淀,鲜味足;堆密度为(0.61±0.01)g/cm~3,硬度为(3 642±122.198)g,吸湿性为(9.35±0.01)%,临界湿度值为60%,休止角为33.0°,总体可接受度为(7.81±0.12)分。研究结果表明,旋转造粒和流化床干燥的产品质量最佳,吸湿性比较小,溶解性、流动性和质地性都比较好,感官评分最高。     

幼龄期压砂地枸杞产量和品质多指标耦合灌溉制度优化

为提高宁夏中部干旱带幼龄期压砂地枸杞灌水效率,保障枸杞产量和品质,进行了3水平灌水定额(300、225 m~3·hm~(-2)和150 m~3·hm~(-2))的田间对比试验,采用综合指标增量最优方法对灌溉制度进行了优化。研究发现:枸杞5月上旬萌芽期耗水以土壤蒸发为主,日耗水量0.6～1.2 mm,6月中旬进入夏果花期耗水量增大,日耗水量2.5～3.7 mm,7月中旬枸杞夏果期耗水量继续增大,达2.4～4.3 mm,7月下旬日耗水量最大,为3.2～4.7 mm,8月中旬耗水量下降,日耗水量3.0～4.2 mm。灌水定额对枸杞产量影响显著(P0.05),灌水定额300 m~3·hm~(-2)时产量最高,为1 402.65 kg·hm~(-2);灌水定额225 m~3·hm~(-2)时枸杞多糖、β-胡萝卜素和黄酮较高,含量分别为4.56%、0.15%和0.41%;灌水定额150 m~3·hm~(-2)时枸杞甜菜碱含量较高,为0.77%。进一步通过综合指标增量最优方法进行优化,结果表明β-胡萝卜素含量最高时得到综合指标增量最大,为-5.4%,总耗水量为450 mm。枸杞夏果花期进入需水关键期,阶段耗水量达70 mm以上,进入6月中旬枸杞需水量增大,旬耗水量达29 mm以上。可见,幼龄期压砂地枸杞产量及品质指标均达到最优的耗水量较难获得,但是在β-胡萝卜素含量最高时可以获得产量和品质多指标耦合的最优耗水量,据此进行灌溉制度优化,可以一定程度上实现幼龄期压砂地枸杞优质高产。     

优化预处理及脱毒工艺以制备玉米芯半纤维素水解液

为了降低玉米芯半纤维素水解液中的乙酸、糠醛和酚类等有毒物质含量,使可利用糖类含量增加。本研究以玉米芯为原料制备水解液,对预处理及脱毒工艺进行优化,并利用高效液相色谱(HPLC)检测优化效果。结果表明,10~20目的玉米芯在10%氨水浸泡24 h后,可将乙酸和酚类物质的脱除率,分别提高至93.4%和32.3%,而糠醛的含量也大大降低。经过真空浓缩、CaO脱毒以及2%活性炭吸附后,使有毒物质含量再次降低,此时的水解液可完全用于菌株的发酵试验,达到了去除的目的。本文所得到的最佳水解液处理步骤,其结果符合菌株发酵用标准,说明水解液处理方式的不同,直接影响着水解液的制备。这为研究和利用木质纤维素等可再生资源提供了思路,也为发酵生产奠定了理论基础。     

不同发酵条件对荔枝产香菌发酵茶品质的影响

经过长时间的工艺优化,国内不同地区的黑茶风味已趋于稳定,为了进一步改善发酵茶品质,生产更具特色的发酵茶,利用课题组前期已筛选出的一株适用于茶叶发酵的优良产香菌ZYF3单菌发酵青砖茶原料(一芽四五叶)。在实验室条件下,以灭菌后青砖茶为发酵原料,探究该菌株在不同接菌量、不同茶坯含水量、不同发酵温度和不同发酵时间下对发酵茶感官品质和理化品质的影响。结果表明:在不同发酵条件下,产香菌ZFY3发酵茶品质差异显著,当接种量为1.2%～1.3%(mL/g)、茶坯含水率为45%、发酵温度为32℃、发酵时间为20 d时,发酵茶综合品质最佳。不同发酵条件能明显改善荔枝产香菌发酵茶品质,并且促进发酵茶特殊风味的形成。     

生鲜肉类食品供应链碳排放测算及动态优化研究

以生鲜肉类食品供应链作为研究对象,基于生命周期理论界定生鲜肉类食品供应链碳排放的系统边界,并结合系统动力学方法建立生鲜肉类食品供应链的系统动力学模型,探讨肉类食品供应链的碳排放问题。研究结果表明:1)1t生鲜肉在其生命周期内产生的碳排放为166.97kg,其中生产、运输、仓储和销售环节中碳排放分别占总供应链的28.68%、52.37%、8.90%和10.04%,运输环节对全供应链的碳排放贡献率最高。2)动态优化研究发现,运输环节改变长途运输方式、生产环节废弃物回收利用及优化生产设备效率、销售环节降低设备功率取得的碳排放优化效果最佳,在2018年供应链碳排放分别降低了41.10%、4.70%、1.61%和1.25%。3)目前优化运输能源结构、开发可再生的清洁能源已成为大势所趋,且模拟结果表明,运输中燃烧生物柴油可降低供应链碳排放的13.10%,减排效果较为显著。4)在生鲜肉预冷过程中降低制冷系统能耗、在冷藏及销售过程中提高设备空间利用率可分别使供应链年碳排放降低2 100、1 600t,虽实施效果较小,但该措施便于操作,是降低供应链碳排放的有效途径。     

新型蕨麻佐餐藏羊肉酱配方研究

以藏羊肉和蕨麻为主要原料进行新型复合型蕨麻佐餐藏羊肉酱的制作,在单因素试验基础上采用感官品评和正交试验分析,对复合酱配比、植物油添加量、藏羊肉添加量、蕨麻添加量以及复合酱添加量5个因素进行正交试验,依据感官评分表进行感官品评,确定蕨麻佐餐藏羊肉酱加工的最佳配方。结果表明,对蕨麻佐餐藏羊肉酱品质影响的因素依次为复合酱配比>复合酱添加量>植物油添加量>蕨麻添加量>藏羊肉添加量;并确定最终配方为植物油20.7%、羊肉17.2%、蕨麻3.4%、辣椒酱13.8%、甜面酱5.2%、花生酱5.2%、牛肉精膏0.3%、葱沫8.6%、蒜沫8.6%、盐1.0%、鸡精2.0%、味精1.7%、白糖3.1%、生姜粉0.3%、海天酱油3.1%、白芝麻1%、瓜子仁1%、辣椒粉3.4%。     

玉米空间分层施肥装置结构优化与试验

针对玉米分层施肥作业中开沟宽度大、回土效果差导致的肥料分层效果不明显、各层肥量难以控制等问题，设计了一种各层肥量可调的空间分层施肥装置，肥料可在土壤中形成半包围种子的分布状态。通过理论分析和设计计算确定了空间分层施肥装置的基本结构参数，明确了影响分层施肥装置内肥料颗粒运动的主要因素。运用离散元法对分层施肥装置工作过程进行仿真分析，选取施肥调节片前端宽度、后端宽度和安装角为试验因素，以上层和中层排肥口出肥量为试验指标，进行二次正交旋转组合仿真试验，建立了试验指标与影响因素的回归模型，仿真结果表明，当施肥调节片前端宽度为3.61mm，后端宽度为21.52mm，安装角为43.23°时，上、中、下3层排肥口施肥量比例为最佳施肥比例3∶3∶4。为验证仿真分析结果，在不同作业速度和不同施肥量条件下，进行了空间分层施肥装置的样机性能试验，试验结果表明，空间分层施肥装置能够实现各层肥量的目标施肥配比，在不同作业速度和不同施肥量下各层施肥量变异系数不大于4.3%，各层肥料深度误差在10mm以内，各层肥料横向距离误差在6mm以内，工作性能稳定。