基于改进杂草算法的温室农场多载AGV调度研究

随着人工劳力成本逐年上升,果蔬产品采摘后及时放置保鲜室存储成为现代化温室农场关注的重要环节之一。针对劳力成本与保鲜及时性问题,将自动导航小车(automatic guided vehicle,简称AGV)应用到农场果蔬搬运,以保证果蔬产品采摘后能尽快得到保鲜。以果蔬产品采摘后至冷库前的时间段长度平均值和完成搬运任务总时间最小作为优化目标,建立多载AGV调度问题的多目标优化模型,将基本杂草算法和改进算法应用到模型的求解。在仿真环境下,验证模型和算法的有效性和科学性,从而为实现温室设施装备自动化提供一种有效方法。     

设施番茄简易基质栽培技术

针对设施番茄连作障碍严重、普通基质栽培成本高、难度大的现状,开展了设施番茄简易基质栽培关键技术研究,总结了设施番茄简易基质栽培的设施设备、品种选择、育苗、田间管理、病虫害防治环节的管理技术。     

基于PID直流电机驱动的移动式采摘机器人设计

为了提高移动式采摘机器人的控制效率和移动精度,将直流电机驱动电路引入到采摘机器人移动控制系统的设计中,并采用PID算法对移动速度进行调节,从而避免采摘机器人在移动过程中产生较大的速度波动,提高其作业时的平稳性。为了验证PID算法在采摘机器人移动控制系统上使用的可行性,模拟葡萄采摘机器人的作业环境,对采摘机器人移动过程的速度控制进行了仿真模拟,结果表明:达到速度预定目标时,PID算法比常规算法具有更快的响应速度,调节过程也更加平稳。     

基于改进鸡群算法的微电网运行优化

【目的】以风、光、储、微型燃气轮机、燃料电池等分布式电源构成的微电网能有效地解决能源危机和环境污染问题.为了充分发挥清洁能源的效益,针对某地区含有多种分布式电源的微电网在孤岛状态下的运行状况进行优化.【方法】通过建立微电网系统各个结构的数学模型,在满足约束条件的前提下,利用改进鸡群算法对夏季24 h典型负荷日内的微电网系统进行参数优化配置.【结果】研究优化了各分布式电源的输出功率,降低了发电成本,获得了孤岛运行状态下微电网在夏季24 h典型负荷日内的优化运行方案.【结论】通过与其他改进鸡群算法对比,本研究所提出的改进鸡群算法对该地区的微电网优化性能良好,具有较好的应用前景.     

浅析EM算法在计算机处理茶叶品质视觉分析中的应用

茶叶对我们来说,一点儿都不陌生.如今茶叶已经融入到人们的日常生活中,成为人们生活中不可或缺的一部分.茶叶需求的增加,为消费者的购买行为造成了一定的困扰.大多数消费者对各类茶叶了解不多,只能凭着主观意识去判定茶叶产品的质量好坏,这种判断标准难免会受人为因素的影响产生一定的偏差.为了科学合理地对茶叶的品质进行鉴别,本文基于EM算法原理下,同计算机视觉系统相结合,对茶叶品质进行高效准确的视觉分析,以期提高评判结果的准确性和科学性,便于消费者合理选择商品.     

基于MFO-LSTM的母猪发情行为识别

及时准确识别母猪的发情行为可以有效增加受胎率和产仔量,对提高养殖企业的繁育水平和经济效益具有重要意义。该研究针对生猪养殖过程中母猪发情行为识别存在主观性强、智能化水平低、假警报和错误率高、识别不及时等问题,提出了一种基于飞蛾扑火算法(Moth-Flame Optimization,MFO)优化长短时记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)的母猪发情行为识别方法。利用安装在母猪颈部的姿态传感器获得母猪姿态数据,然后使用姿态数据训练MFO-LSTM姿态分类模型,将母猪姿态分为立姿、卧姿和爬跨3类。通过对姿态分类结果进行分析,确定以爬跨行为和活动量2个特征作为发情行为识别依据,使用MFO-LSTM分类算法判断母猪是否发情。以山西省太原市杏花岭区五丰养殖场的试验数据对该方法进行验证,结果表明,该方法在以30 min为发情行为识别时间时的识别效果最好,发情行为识别的错误率为13.43%,召回率为90.63%,特效性为81.63%,与已有的母猪发情行为识别方法相比错误率降低了80%以上。该方法在保证识别准确率的情况下有效降低了错误率,可满足母猪养殖生产过程中发情行为自动识别要求。     

农业机械设备液压元件故障诊断系统设计与应用

为进一步提升农业机械设备液压元件的故障识别与诊断水平,通过理解多功能收获机的液压元件故障机理,将故障机理的理论模型与BP核心算法相融合,从硬件平台和软件运行控制两大方面进行故障诊断系统设计。测试试验表明:设置正确的故障编码并给出较为涵盖齐全的故障系统知识库,通过液压元件的故障现象,可得知该元件的故障名称及故障处理方案,在完善多功能收获机液压元件故障诊断手段的同时,可为农机设备维修人员迅速准确找出故障位置提供便利。该设计可作为故障专家开发系统的有效组成部分,具有一定的推广价值。     

机器学习及其在农业中应用研究的展望

机器学习是一种面向机器的数据分析方法,自动化机器学习的研究促进了人工智能的发展。大数据的快速积累,促进了机器学习算法的井喷式发展。如何选择合适的机器学习算法解决行业问题,成为了当前应用的难点。笔者整理了机器学习新材料,对各种机器算法的特点和算法之间的差异,进行了仔细的梳理,总结了各种算法的需求背景和优缺点,以及主要的应用场合。在此基础上,分析了机器学习在农业应用的案例,综述了机器学习在农业应用,指出了目前存在的发展瓶颈,并提出了进一步研究应用的建议。     

连续投影算法融合信息熵选择霉变玉米高光谱特征波长

运用高光谱技术鉴别玉米霉变等级时,因光谱波段数多、数据量大、信息冗余度高,使鉴别工作难度加大。为了减少数据量,获得最有利于鉴别的高光谱信息特征波长,本研究提出了一种连续投影算法(SPA)融合信息熵的特征波长选择方法。首先,对霉变玉米样本高光谱数据运用多元散射校正(MSC)进行光谱预处理以消除噪声,然后利用SPA对处理过的光谱进行波长初选,得到8个初选特征波长,再通过信息熵原理处理初选特征波长下的图像信息,获得最佳特征波长。结果表明,运用SPA融合信息熵法得到有利于霉变玉米鉴别的最佳波长为819 nm,提取该波长下霉变玉米图像的纹理特征后,采用Fisher判别分析(FDA)进行鉴别,6个等级霉变玉米的鉴别正确率高达98.6%,充分证明所给出的特征波长选择方法是有效的。本研究特征波长选择方法可为更好地运用高光谱技术鉴别玉米霉变等级提供指导。     

Alpha-shape算法构建枣树点云三维模型

为了实现枣树智能化修剪作业，该研究提出了基于点云配准的自然光照环境下的果树三维重构方法，并针对传统最近点迭代（Iterative Closest Point，ICP）算法对待配准点云的空间位置要求苛刻的问题，提出了改进的点云配准算法。首先，使用彩色深度（RGB-D）相机采集不同角度下的枣树彩色和深度图像，并通过信息融合实现相应角度下的点云获取。其次，对点云进行背景去除和滤波处理，基于直方图设定分割阈值，提取单株枣树点云，并将放置在树根附近的标靶球作为标记，使用人工标记法进行两站点云初配准。最后，在初配准基础上计算点云的曲面法向量和曲率，由曲率相近的点构成配对点对，使用k维树最近点迭代（k dimensional-tree-Iterative Closest Point，kd-tree-ICP）算法完成精配准，对点云使用Alpha-shape算法面片化，实现表面重构。利用上述方法对多棵枣树进行全局配准并完整重构果树模型。试验结果表明，通过引入初配准，有效提高了点云配准的准确性和稳定性，配准误差均控制在1.0 cm以内，平均配准误差为0.78 cm；重构模型真实感较强，在外观上更加接近真实树，枝干相对误差控制在7%以内。该研究重构模型精度较高，可为枣树智能修剪提供可视化研究基础和技术支持。