麻类产业体系栽培与耕作功能研究室“十二·五”发展规划研讨会在中科院亚热带所召开

本文以习惯全层施肥为对照,借助机械精量穴直播定位深施肥机具,研究了超级杂交早稻机械精量穴直播与缓释肥一次性定位深施技术配套对超级杂交早稻生长、产量和氮肥利用效果的影响。结果表明:水稻在精量穴直播条件下,缓释复合肥机械定位深施肥有利于保持水稻生长后期的养分稳定供应,缓释复合肥机械定位深施肥比习惯全层施肥(对照)处理增产630kg/hm2-924.75kg/hm2,增幅10.3%-16.5%,增产效果明显,氮肥农学利用率提高4.2￣7.9 kg/kg N,增幅29.0%￣51.2%;氮素利用率绝对值提高17.3%,增幅42.6%;氮收获指数增加9.0%。     

不同种植方式对早稻生长发育特性及产量的影响

采用机械精量穴直播、人工撒播和人工手插3种种植方式(4个处理),对比研究了不同种植方式下水稻的生育特性和产量形成特性。结果表明,在不同生育期机播20及机播25处理的单穴植株地上部分干重高于人工手插和人工撒播处理。机械精量穴直播和人工撒播最终叶龄数较人工手插处理少1叶左右。机播20和机播25的收获指数较人工撒播分别提高3.94和4.35个百分点。机播20的实际产量最高,机播20和机播25的实际产量较人工撒播分别增产17.45%和5.72%。     

果园货运链索风致振动非线性动力学分析

为解析风荷载持续激励对果园货运系统工作稳定性的影响,研究了行进链索在不同风荷载条件下的风致振动响应。基于Hamilton原理推导了风荷载作用下行进链索横向振动的动力学微分方程,采用Crank-Nicolson半显示数值离散方法对方程进行离散求解,仿真分析了行进链索在不同平均风速作用下的横向振动特性。设计了链索货运系统的风荷载试验平台,采用Lab Windows/CVI对采集视频分帧后的图像进行处理,试验对比研究了不同平均风速风荷载激励的链索横向振动。研究结果表明,平均风速在0~10 m/s范围内变化的低速风荷载起到了一定的气动阻尼作用,行进链索的横向振动幅值减小并呈收敛趋势。该文为风荷载作用下轴向行进链索横向振动控制研究提供了理论参考。     

甘蔗收获机排杂风机设计与试验

为解决甘蔗联合收获机的排杂问题,设计了一种在甘蔗收获机排杂装置中使用的新型风机,并在试验台上进行了试验研究。以排杂风机出风口风速为试验指标,对风机转速、进风口方式和进风口面积进行了单因素试验。试验结果表明,风机最佳性能参数为：风机转速为1?800?r/min、进风口方式为轴向进风、进风口面积为16?475和19?119mm2、距离出风口为50?mm时,出风口风速最大。其5个测量点的风速平均值依次为：13.867、14、11.633、11.333、12.383?m/s。后期排杂试验表明,在此最佳参数下,风机排杂效果最佳。     

结构相似子序列快速聚类算法及其在奶牛发情检测中的应用

准确高效的奶牛发情检测技术能够提高其受胎率、缩短胎间距,是改善奶牛繁殖效率和提高经济效益的重要手段。规模化、集约化养殖环境下,众多学术与科学研究证实奶牛行为方式和活动量是判断其是否发情的重要指标。目前常用奶牛行为决策方法主要是针对单点数据进行行为分类,而奶牛运动传感数据是按照时间顺序采集的多元时间序列数据,因此该文提出基于结构相似度的子序列段快速聚类算法(SC-SS,subsequence clustering based on structural similarity),首先利用加速度一阶差分值将奶牛运动动态时间序列传感数据划分成若干子序列段,然后计算子序列段加速度值、能量、标准方差等特征结构相似度;最后根据各个子序列的结构相似度进行快速聚类。试验数据分析对比表明,SC-SS较常用K-means算法具有更高的运行效率,可更有效地完成奶牛行为分类,提高奶牛发情检测的准确率。     

振流式精密播种装置种层厚度检测及控制系统研制

为提高振流式精密播种装置的播种合格率和播种稳定性,减少种子流动性的不同对播种合格率的影响,研制了基于超声波传感器的种层厚度检测和控制系统,对播种过程中的播种量实现全程监控和自动控制。试验表明:自动控制系统能有效检测出匀种装置筛分板上种层厚度的变化,并根据播种时种子流动性的不同,调整供种装置的振动幅度和频率,使种层厚度保持在设定的范围之内,调整时间约为4.32s;且当种子流动差异性过大时能有效报警;采用检测和控制系统后振流式精密播种装置杂交稻2～5粒/穴或取秧面积的播种合格率由80.1%提升到87.3%。该研究为杂交稻精密育秧播种装置的研究奠定了基础。     

整秆式甘蔗联合收获机断蔗尾机构

利用甘蔗茎秆尾部机械强度显著低于中部和基部的特点,设计了一种断尾机构。甘蔗通过该机构时5～6片青叶及其紧密包裹着的尾部可以被折断。分析了其工作原理并通过四因素三水平正交试验研究输入输出滚筒转速、断尾滚筒转速、断尾滚筒中心距和断尾滚筒上、下弹性条相对安装位置等因素对甘蔗断尾效果的影响。试验结果表明,试验条件下最优的断尾参数组合为:输入、输出滚筒转速250 r/min,断尾滚筒转速550 r/min,断尾滚筒中心距300 mm,断尾滚筒上、下弹性条相对安装位置角-20°。该断尾机构在蔗茎生长点以下4～6节位置断尾的最佳断尾率为63.3%,断尾平均长度为212 mm,标准差为57 mm,符合农艺的要求。     

基于卡尔曼滤波的橘小实蝇成虫运动轨迹优化跟踪

为了实现橘小实蝇虫口密度的精准监测,该文将机器视觉技术作为田间橘小实蝇成虫入侵自动化监测的感知方法。通过对监测区域内运动目标和背景的颜色分析,提出了基于卡尔曼(Kalman)滤波的运动目标颜色均值漂移跟踪算法,优化了多目标运动轨迹跟踪效果。该算法通过图像处理和匹配技术提取了橘小实蝇成虫在虫口监测区域二维平面X轴和Y轴方向上的位置坐标和速度分量,推算了橘小实蝇成虫运动轨迹递推关系。基于动态系统的状态序列线性最小方差估计理论和成虫运动轨迹关系分析,构建了卡尔曼滤波状态估计模型,并建立其预测和修正方程实现了橘小实蝇成虫运动目标位置估计。通过在虫口监测区域开展单目标和多目标分散及粘连条件下的成虫跟踪试验,试验结果表明颜色均值漂移跟踪算法对橘小实蝇成虫单目标跟踪具有较好的适应性,成虫监测计数准确率达100%,对于多目标分散和粘连情况跟踪处理效果较差,计数准确率分别下降至86%和76%;通过在颜色空间均值漂移跟踪算法的基础上引入Kalman滤波器估算目标运动的近似位置,实现了对橘小实蝇成虫分散和粘连多目标运动的持续跟踪优化,监测计数准确率分别提升至96%和93%。机器视觉技术实时跟踪橘小实蝇成虫在虫口监测区域运动轨迹试验进一步验证了橘小实蝇成虫虫口密度监测的可行性,为田间橘小实蝇成虫发生自动化监测技术研究提供了参考。     

山地果园索道张紧调节自动控制装置的设计

为进一步提高山地果园中果品农资运输的安全性和可靠性,解决传统索道张紧调节依赖于人力或机械的方法受到使用强度限制,无法对索道运行过程中驱动链张紧进行实时检测,导致张紧调节具有滞后性、自适应不强等问题,该文设计了一种山地果园索道张紧调节自动控制装置,张紧调节采用PID控制算法,可适用于不同负载条件下,实时检测驱动链张紧力变化调整索道驱动链张紧程度。试验结果表明：索道运行过程中,张紧控制系统工作在无控制和PID控制条件下,驱动链分别承受的张紧力均值变化范围为：653.5944～763.4059 N和508.1988～568.7609 N,能有效地实现驱动链张紧自动调节,控制系统最大跟踪误差为104 N,平均误差为13.6417 N。     

基于高光谱成像的水稻穗瘟病害程度分级方法

为了快速、准确地进行水稻穗瘟病害程度分级,以实现水稻品种抗性评价或精准的田间化学防治,该研究提出了一种光谱词袋(bag of spectrum words,Bo SW)模型分析方法,分析稻穗的高光谱图像,自动评判穗瘟病害程度。首先,稠密规整地将高光谱图像分割成小立方格,计算每个立方格像素的平均全波段包络矢量,用K-Means算法聚类形成典型光谱包络词典。词典中光谱包络"词"(word)用作高光谱图像表达的"基",直方图统计各光谱"词"在高光谱图像样本中的出现频度,形成光谱图像的词袋表达。采用Hyper SIS-VNIR-QE光谱成像仪获取田间采集的170株稻穗样本高光谱图像,用Bo SW方法生成其词袋表达;植保专家根据病害程度类别确定光谱图像样本标签。随机选择2/3"词袋表达-病害程度等级标签"数据对构成训练集,采用卡方-支持矢量机(chi-square support vector machine,Chi-SVM)分类算法建立穗瘟病害程度分级模型。余下的1/3样本构成测试集,测试穗瘟病害等级模型的预测性能,分类识别精度为94.72%,高于主成分分析(principle component analysis,PCA)、敏感波段选择等传统光谱分析方法,其识别精度分别为83.83%和79.83%。该研究提高了穗瘟病分级的自动化程度和准确率,也可为其他病害分级检测提供参考。