基于改进YOLO v7的生猪群体体温热红外自动检测方法

针对当前生猪规模化养殖过程中基于热红外技术的生猪体温测量效率低的问题,提出了一种基于改进YOLO v7的生猪群体体温检测方法。改进YOLO v7算法在Head层引入VoV-GSCSP结构,降低网络结构复杂度;使用内容感知特征重组(Content-aware reassembly of features,CARAFE)替换模型原始上采样算子,提高特征图放大后的品质,强化生猪头部区域有效特征;引入感受野增强模块（Receptive field enhancement module,RFE）,增强特征金字塔对生猪头部特征的提取能力。本文改进YOLO v7算法对于生猪头部的检测精确率为87.9%,召回率为92.5%,平均精度均值（Mean average precision,mAP）为94.7%。与原始YOLO v7相比,精确率提高3.6个百分点,召回率提高7.0个百分点,mAP提高3.6个百分点。该方法首先自动检测生猪头部区域,再利用头部最大温度与耳根温度的高相关性,最终自动获取生猪体温。温度提取平均绝对误差仅为0.16℃,检测速度为222f/s,实现了生猪群体体温的实时精准检测。综合上述试验结果表明,该方法能够自动定位生猪群体的头部区域,满足生猪群体体温测定的高效和高精度要求,为群养生猪体温自动检测提供了有效的技术支撑。     

水冬瓜叶的生药学及其近红外快速鉴别技术研究

采用近红外光谱技术对落叶小乔木水冬瓜叶进行生药学鉴别研究,并建立快速真伪定性鉴别模型。采集42批次水冬瓜叶药材近红外原始光谱并对原始光谱进行预处理,运用主成分分析法(PCA)建立水冬瓜叶药材定性鉴别模型。同时分别采用6批次水冬瓜叶药材、水冬瓜根皮药材与水冬瓜树皮药材验证模型。结果表明:水冬瓜叶互生,呈阔心形,先端渐尖;叶表皮细胞体积膨大,附有非腺毛、表面有气孔;粉末中富含方晶,导管为螺纹导管,气孔为平轴式。建立的近红外快速定性鉴别模型可以快速、准确地鉴别出水冬瓜叶药材正品,预测准确率为100%,为水冬瓜叶药材质量评价提供了一种新技术与方法,可为今后水冬瓜叶的鉴定及深入研究提供鉴定依据。     

秸秆和Eh对稻田土壤溶解性有机质组成及金属释放的影响

为探究秸秆添加对氧化还原条件变化下稻田土壤重金属释放的影响,本文选取典型重金属污染稻田土壤,通过微宇宙试验结合三维荧光光谱等手段,分析了土壤溶液化学性质、溶解性有机质（DOM）、金属释放之间的动态关系。结果表明：添加秸秆增加了厌氧期Fe、Mn、As、Cd等金属的释放,同时影响了DOM组成。土壤DOM中类蛋白（C3）含量在培养期总体降低（P<0.05）;类腐殖质含量呈现厌氧期上升、好氧期下降的趋势。结构方程模型（SEM）分析显示,Eh的变化与Mn和As的溶出显著负相关（路径系数分别为-0.662和-0.528,P<0.01）,同时,Eh还通过影响土壤类腐植酸C2（路径系数-0.816,P<0.01）控制As的释放（路径系数0.244,P<0.05）。因此,稻田土壤干湿交替造成的Eh变化和秸秆还田措施不仅可直接影响重金属的溶出,也可通过DOM含量和组成进一步控制其释放。     

土壤病原微生物检测技术研究进展

病原微生物如细菌、病毒、真菌等广泛存在于土壤环境中,其严重威胁着全球公共卫生安全。发展病原微生物快速检测技术,对于减少病原菌扩散传播、防控传染性疾病、维护生物安全具有重要意义。本文对病原微生物检测技术的最新研究进展进行了综述,包括显色培养技术、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱、分子生物学技术、拉曼光谱技术、流式细胞技术和生物传感器等,并对其原理、应用及优缺点进行了全面比较。最后,对病原微生物检测技术的未来发展提出展望,旨在促进土壤环境病原微生物的快速检测和生物风险防控。     

基于嗅觉和光谱技术融合的面粉脂肪酸值定量检测

提出了一种基于比色传感器数据和近红外光谱特征融合的储藏期面粉脂肪酸值的定量检测方法。开发比色传感器阵列、搭建便携式近红外光谱测量系统,分别采集不同储藏期面粉样本的比色传感器数据和近红外光谱。利用主成分分析分别对预处理后的比色传感器数据和近红外光谱数据进行特征降维,采用五折交互验证法在反向传播神经网络(BPNN)模型校正过程中进行优化,确定基于单技术分析模型的最佳主成分(PCs)个数。将优化后的基于单技术模型的最佳PCs在特征层进行融合,建立基于融合特征的BPNN分析模型,以实现对面粉储藏过程中脂肪酸值的快速检测。实验结果显示,基于比色传感器特征和基于近红外光谱特征建立的最佳BPNN模型的最佳PCs数量分别为3和4,基于融合特征建立的BPNN模型在预测集中的相关系数和预测均方根误差的均值分别为0.9276和1.9345 mg/(100 g)。研究表明,与单技术数据分析模型相比,基于比色传感器数据和近红外光谱特征融合模型的检测精度和泛化性能都有所提高。本研究可为粮食储藏品质的高精度原位监测提供一种技术方法。     

不同干燥方式对红托竹荪干燥特性和品质的影响

为提高红托竹荪干燥品质并获得最佳干燥工艺,采用真空红外干燥（vacuum infrared drying,VID）、气流冲击干燥（air impingement drying,AID）、控湿干燥（moisture control drying,MCD）等不同干燥方式对红托竹荪进行对比研究,以热风干燥（hot air drying,HAD）作为对照组,研究不同方式及干燥温度对红托竹荪干燥品质的影响。试验结果表明不同干燥方式对竹荪宏观品质产生了显著影响,其中MCD可获得最小的色差?E和收缩率,AID则能够保证较高的复水比;干燥速率方面,MCD在前期能够获得较高的干燥速率,但后期干燥速率会放缓,而AID在整个干燥过程都具有较高的干燥速率,干燥时间较短;在成分保留上,MCD可以保留较高含量的多糖、三萜和黄酮,而采用VID可以有效保护多酚。单位能耗随干燥温度的升高明显降低,不同方式下VID的干燥能耗值整体偏大,MCD的单位能耗最低（18.82 kW·h/kg）。通过主成分分析法,上述干燥方式对红托竹荪综合评分后得到的结果排序为：MCD＞AID＞VID＞HAD,MCD干燥方式中采用60 ^oC相对湿度为40%,保湿时间15min的干燥工艺综合品质较佳,在此加工方式下的红托竹荪综合评分为2.94,该研究可为红托竹荪高品质干燥提供一定参考。     

山药片红外联合热风干燥热质传递收缩模拟与品质

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度（50、60、70 ℃）下收缩变形的传热传质,并通过试验进行验证。分析不同温度对山药片品质（色差、复水比、多糖和尿囊素含量）的影响。结果表明：1）山药片体积比随干燥温度的升高而增加,在干燥温度分别为50、60、70 ℃时,其值分别为34.55%、37.23%、39.04%。2）在干燥温度为50、60、70 ℃时,红外联合热风干燥收缩模型可准确预测山药片干燥过程中干燥温度和含水率,其决定系数R²分别为0.973、0.976、0.981和0.983、0.984、0.974。3）山药片外部温度升高,表面水分开始蒸发,形成水分梯度。随着干燥的继续,红外热量在山药片内部不断积累,导致内部温度升高,水分向外扩散,进而减小了内外水分梯度。随着干燥温度的升高,增加了山药片温度和湿度梯度,促进了热量和质量的传递,提高了水分迁移的速率。4）在60 ℃时,干燥品质最优,其色差为7.49、复水比为2.65 kg/kg、多糖含量为24.17 mg/g、尿囊素含量为2.66 μg/g。该模型为其他物料在红外联合热风干燥技术的模拟研究提供有益借鉴。     

基于可见/近红外光谱技术的毛脚茧的光谱快速鉴别方法研究

基于可见/近红外光谱技术,研究了鲜茧毛脚茧快速鉴别的方法。采用主成分分析法对毛脚茧和成熟茧进行定性分析,再对光谱数据采用最小二乘支持向量机方法建模鉴别,通过连续投影算法从400-1000 nm波段的鲜茧光谱数据中选取了12个特征波长。采用最小二乘支持向量机法基于400 nm,430 nm,487 nm,512 nm,604 nm,616 nm,732 nm,759 nm,784 nm,852 nm,985 nm,999 nm这12个特征波长建模,结果对毛脚茧的判别准确率达到100%。表明可见/近红外光谱可以用于毛脚茧的鉴别检测。     

复合蛋白酶在即食海参加工中的应用

用复合蛋白酶处理盐渍海参,作为加工冻干即食海参的预处理样品,研究其酶处理最适工艺。试验结果表明,酶处理温度40℃,处理50 m in,水浸泡13 h,酶用量为肉重0.075%时,处理后的海参胶原蛋白溶解度(DD%)为(38.14±0.52)%,与水发海参接近[(39.34±0.47)%],口感达到最佳。从酶处理海参和盐渍海参的红外光谱分析可知,二者的营养成分无明显差异,达到生产冻干即食海参的要求。     

基于硅光电池S1087的温室大棚光强控制系统研究

研究了一套用于调节温室大棚光照强度的自动控制系统。以MSP430作为主要控制器件,设计的I/V转化电路可将硅光电池输出的微弱电流信号转化为电压信号;采用两个S1087组成差分放大电路,以有效抑制温度漂移;通过NRF905SE红外无线传输模块,可以准确地将现场测量数据发送给监测中心,并接收来自监测中心的控制命令。试验结果表明,项目设计的控制系统运行稳定,抑制温度漂移能力好,光照强度测量精度高、量程大,能够准确地远程传送数据,从而实现远程在线控制,具有较高的应用价值。