基于智能算法的猪饲料配方优化数学模型

在多种原料配比过程中，营养指标因素复杂的实际情况及控制成本保证收益的现实需求，文章结合智能算法背景，进行猪饲料配方优化设计，建立猪饲料配方模型，采用智能算法求解饲料配方的过程，对于生猪饲料配方进行建模，同时优化出饲料配方。结果表明，智能算法的猪饲料配方优化能够解决多种原料配比以及多个营养指标复杂因素，实现快速计算和生产处理，对企业生产者、销售经营者、实际消费者具有十分重大的价值与现实意义。 [关键词]智能算法|猪饲料|配方优化|数学模型     

绿色富硒生物猪饲料中AFB1达标生产工艺优化研究

饲料中黄曲霉毒素(AFB₁)容易超标,检出率达80%~100%,毒性大,具强致癌性,可抑制生猪免疫机能,降低动物生产性能,引起动物继发感染,还会在动物产品中残留而威胁人类健康,给生猪养殖带来经济损失,降低猪肉食品安全性。本文通过使用先进固体发酵系统设备和益生菌发酵技术,采用单因素试验和响应面中试优化,获得发酵降解猪饲料AFB₁的最佳工艺参数为硒浓度0.3 mg/kg,发酵时间12 h,量子波强度30 Hz,益生菌菌种组合CGMCC NO.17328混合CGMCC NO.15611。该工艺将猪饲料AFB₁量从63.41μg/kg降解到2.98μg/kg,降解率达到95.30%,AFB₁含量达到国家饲料安全标准。生产工艺适合养猪场低成本快速生产AFB₁达标猪饲料。     

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.     

绿茶低温负压干燥工艺优化研究

干燥是绿茶品质定型的关键工序之一，为生产优质绿茶，尤其是保留色泽和营养成分，对绿茶的干燥工艺进行了探索。通过比较传统热风干燥和低温负压干燥，发现低温负压的干燥效率平均提高30%，且在内质成分保留方面具有明显优势。分别以干燥时间、叶绿素、水浸出物、氨基酸，儿茶素和茶多酚含量为考察指标，采用多指标正交试验优化绿茶低温负压干燥工艺，结果表明，绿茶最优低温负压干燥条件为干燥温度75 ℃，负压（0.03 MPa）4 min，低温15 min。应用最优工艺加工超微茶粉，与传统工艺超微茶粉比较发现，低温负压干燥技术可有效保留原茶主要品质成分，提高超微茶粉品质。     

PBD和RSM联用优化聚酯型儿茶素A化学合成技术参数

为探明化学合成条件对聚酯型儿茶素A（Theasinensin A,TSA）得率的影响,通过单因素试验和Plackett-Burman Design（PBD）确定TSA化学合成关键因子,然后采用响应面法（Response surface methodology,RSM）,进一步优化TSA化学合成技术参数。结果表明,氯化铜用量、甲醇体积分数、温度对TSA得率的影响差异极显著,主因素效应为甲醇体积分数>氯化铜用量>温度,最优条件为氯化铜用量43%,甲醇体积分数26%,温度15℃,聚酯型儿茶素得率为59.12%,与模型预测值59.34%接近。PBD和RSM联用优化TSA化学合成工艺可行,预测性较好,可为其他种类儿茶素氧化聚合物的高效化学合成提供借鉴和理论依据。     

isopropylstilbene发酵条件优化及其对灰葡萄孢的抑制作用

isopropylstilbene (3, 5-二羟基-4-异丙基二苯乙烯) 是发光杆菌Photohabdus temperata产生的一种二苯乙烯类化合物，具有多种生物活性。为促进isopropylstilbene在农业抗生素领域应用价值的开发，采用固相萃取、柱层析等技术从发光杆菌P. temperata SN 35的发酵液中分离纯化得到1个化合物，通过核磁共振氢谱对其结构进行了确认，并采用高效液相色谱测定了其纯度；通过Plackett-Burman试验和响应面法对发光杆菌SN 35摇瓶发酵培养条件进行了优化，并初步研究了所分离化合物对灰葡萄孢Botrytis cinerea的离体抑菌活性及对灰霉病的防治效果。结果表明:所分离的化合物为isopropylstilbene，纯度为93%；对发光杆菌SN 35摇瓶发酵培养条件进行优化后，isopropylstilbene的产量是优化前的2.22倍。离体抑菌试验结果表明:isopropylstilbene对灰葡萄孢的菌丝生长具有较好的抑制作用，其EC₅₀值为 (9.17 ± 0.17) μg/mL，但低于对照药剂百菌清[EC₅₀值为 (0.90 ± 0.08) μg/mL]；在10 μg/mL下，isopropylstilbene对灰葡萄孢孢子萌发的抑制率为63.01%。活体盆栽试验结果表明，在200 μg/mL下，isopropylstilbene对黄瓜灰霉病的防治效果达92.19%，与百菌清的防效 (97.63%) 相当，对番茄灰霉病的防治效果为72.12%，略低于百菌清 (81.61%)。本研究通过对isopropylstilbene发酵条件的优化，为其工业化生产奠定了理论基础。该化合物对灰霉病具有很好的防治效果，可为天然杀菌剂的研究与开发提供参考。     

基于实时性优化的内燃机燃烧分析系统研究

采用缸压传感器、数据采集卡、光电编码器和Lab VIEW软件,搭建在线缸压采集和实时燃烧分析系统平台,研究HCCI和RCCI燃烧模式的循环波动特性。针对单循环缸压测量过程中的通道效应干扰,基于频谱分析,采用FFT、线性插值法和IFFT等方法相结合的滤波方式,实现共振峰的在线自适应识别与实时滤波,较好地减少了单循环缸压的干扰误差,使单循环的实时燃烧分析成为可能。随后,基于实时滤波后的缸压曲线,计算得到内燃机的最大压力升高率、燃烧放热率、爆发压力等重要燃烧参数。利用程序算法中同步性良好的生产者/消费者运算模式提高数据的共享能力,实现了数据实时运算与数据快速储存的并行处理,提高了燃烧计算的实时性;针对发动机不同工作阶段采用了不同精度层次的计算方法,减少了进排气、压缩和膨胀阶段的计算耗时,在计算量较大的燃烧放热率计算部分,通过适当简化计算公式和公式节点运算模块来提高燃烧系统的实时性。最后,分析了燃烧分析系统的实时性,并进行了燃烧分析系统的实验验证。     

Towards the sustainable intensification of agriculture—a systems approach to policy formulation

The sustainable intensification of agriculture involves providing sufficient food and other ecosystem services without going beyond the limits of the earth’s system. Here a project management approach is suggested to help guide agricultural policy to deliver these objectives. The first step is to agree measurable outcomes, integrating formal policy goals with the often much less formal and much more diverse goals of individual farmers. The second step is to assess current performance. Ideally, this will involve the use of farm-scale metrics that can feed into process models that address social and environmental domains as well as production issues that can be benchmarked and upscaled to landscape and country. Some policy goals can be delivered by supporting ad hoc interventions, while others require the redesign of the farming system. A pipeline of research, knowledge and capacity building is needed to ensure the continuous increase in farm performance. System models can help prioritise policy interventions. Formal optimization of land use is only appropriate if the policy goals are clear, and the constraints understood. In practice, the best approach may depend on the scale of action that is required, and on the amount of resource and infrastructure available to generate, implement and manage policy.     

基于ANSYS Workbench的自走式农机底盘的优化设计

针对丘陵山区地块面积小、农机底盘作业转向难的问题，设计了转向灵活、转弯半径小的摆转转向底盘。底盘由转向装置、浮动装置、液压系统、发动机，前桥、后桥、控制系统、PTO输出等组成，采用水冷系统以及CVT无级变速的汽油发动机与液压系统结合，实现底盘的动力匹配；通过ANSYS Workbench构建摆转转向底盘前桥、后桥、整体机构的力学模型，分析各机构不同状态下的变形参数的变化趋势，并对底盘机构易于损坏的部位进行优化。结果表明：前桥转向机构附近的配件对前桥的变形影响较大，采用5 mm厚度方钢的前桥结构变形量为0.85 mm，优化后的前桥所安装的配件采用模块化分配，使用10 mm以上方钢加工制作，保证前桥变形量稳定控制在0.3~1.0 mm；优化后的底盘后桥最大等效应力为14 MPa，变形量为0.25 mm，分别较优化前降低了33.33%和28.57%，机架的结构稳定性得到改善。通过压力测试仪器对实物平台的测试，底盘在行驶过程中的压力变化曲线平稳，启动和停止阶段所受的压力在可控制的范围内；底盘的行驶直线度、偏驶率均低于1%，且不受底盘载重的影响。     

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。