基于改进VMD的离心泵空化声发射信号特征提取

针对变分模态分解算法中分解层数和惩罚因子不易确定的问题,提出一种改进变分模态分解(improved variational mode decomposition,IVMD)算法,并将其应用于离心泵空化声发射信号特征提取.应用IVMD算法时,首先根据包络熵差异系数确定变分模态分解的分解层数;然后采用人工蜂群算法优化得出惩罚因子,并将其作为变分模态分解的最佳输入参数.利用IVMD算法对仿真信号进行分析,并与集合经验模态分解结果进行比较.以60%额定流量下采集到的离心泵进口处的声发射信号为例进行IVMD计算,分析携带原信号大量信息的信号分量的频域特征及其绝对能量随离心泵空化状态变化的关系.结果表明:IVMD算法能够择优确定分解层数和惩罚因子,实现非平稳信号的自适应分解.反映离心泵空化状态的声发射信号特征频率集中在50,100 kHz及其附近.随着离心泵空化从无到有、从弱到强的变化,这2个特征频率范围信号分量绝对能量值呈“基本保持不变-减小-增大”的变化规律.     

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。     

粪肠球菌生长曲线的测定及其对小鼠脑组织的影响

为测定致羔羊脑炎粪肠球菌（Enterococcus faecalis）的生长曲线，寻求一种快速而准确的方法测定不同生长时期粪肠球菌数量，并客观评价其毒性强弱及其对小鼠脑组织的影响，试验采用平板菌落计数法和OD-Monitor振荡比浊法（D_λ值法）测定粪肠球菌的生长曲线，探究该菌在合适时间段内的吸光值（D_{600 nm}）与平板菌落计数法测定的活菌数（CFU）的关系。用粪肠球菌感染小鼠，观察记录小鼠的死亡情况，最后采用Karber法计算粪肠球菌感染小鼠的半数致死量（LD₅₀）。用LD₅₀的剂量感染小鼠，及时采集死亡小鼠脑组织，未死亡的小鼠72 h后全部剖杀取脑组织，一部分做涂片染色，制作病理切片，观察病理变化；一部分进行培养，用于PCR方法进行细菌的回收鉴定。结果显示，用两种方法测定此株粪肠球菌的生长曲线基本一致，在2~8 h生长迅速，为对数生长期，8~14 h生长缓慢，为稳定期，14 h之后死亡数增加，进入衰亡期；对12 h粪肠球菌D_{600 nm}与CFU的关系进行探讨，成功建立回归方程：y=20.769x-1.3422，R²=0.997；其感染小鼠的LD₅₀为7.77×10¹¹个活菌。以此剂量感染小鼠，脑组织涂片染色和培养染色，均能看到革兰氏阳性球菌；PCR结果显示，均出现了大小为112 bp的条带。对脑组织进行病理学观察发现该菌可导致脑组织充血、出血、形成微血栓，脑膜充血。通过生长曲线和其D_{600 nm}与CFU关系的建立，可实时监测粪肠球菌数量，为后期更深入研究粪肠球菌穿越血脑屏障的机制奠定重要的理论基础。     

蜂群箱体关键参数在线监测系统与性能测试

随着信息技术的发展，利用大数据分析、物联网监控、传感器感知、无线通信等技术构建一种蜂箱蜂群实时在线监测系统，是减少因开箱检查造成蜂群应激反应的可行解决方案。本研究针对蜂箱封闭环境进行实时监测困难的现状，利用STM32F103VBT6 32位微控制器，同时融合了温湿度传感器、微麦克风以及激光对射传感器，开发了一套低功耗、可连续工作的蜂群箱体关键参数在线监测系统，实现了养蜂生产过程中多参数信息获取以及蜂箱内蜂群的环境参数和生活状态的实时在线监测。系统主要包括核心处理模块、数据采集模块、数据发送模块以及数据库服务器等。数据采集模块包括蜂箱内部温湿度采集单元、蜂群声音采集单元、蜜蜂进出巢数量计数单元等，通过接入移动通信网络进行数据传输。系统现场部署性能测试结果表明，研制的系统能够实时监测蜂箱内温湿度，有效区别进出蜂箱的蜜蜂并记录进出巢门的蜜蜂数量，且自动获取的蜂群声音与标准的蜂群声音分布相吻合。本系统符合设计要求，采集参数准确可靠，可以作为蜂群相关研究的数据采集方法。     

小麦光腥黑粉菌转化子最适固体培养基的筛选

为了筛选小麦光腥黑粉菌转化子最适培养基, 以提高小麦光腥黑粉菌转化子生长速度, 选取了3个菌落形态不同的转化子(ZHZ-1, ZHZ-2, ZHZ-3)进行培养试验?用6 mm打孔器打取菌饼, 将菌饼置于9种培养基上16℃避光培养?观察?测量小麦光腥黑粉菌转化子的菌丝生长情况?菌落直径等主要指标, 结果表明, 9种培养基中, 3种转化子都是在完全培养基(complete medium, CM)上生长状况最好, 菌丝生长速度最快?ZHZ-1转化子在CM培养基上菌落圆形, 有褶皱, 产生大量白色菌丝, 生长速度快?ZHZ-2转化子菌落圆形, 产生大量白色菌丝, 生长速度快?ZHZ-3转化子菌落云纹状, 有褶皱, 产生大量白色菌丝, 生长速度快?     

基于改进蚁群算法的植保无人机路径规划方法

为了规划出更加高效的植保无人机路径，提出一种基于改进蚁群算法的植保无人机路径规划方法，该方法适用于多个具有复杂多边形边界与内部障碍物的三维作业区域。采用扫描方式生成水平面内的作业路径，经过离散化处理后，在三维地形曲面上插值，获得三维作业路径。在此基础上，建立作业路径生成算法，以三维作业路径总长度尽量短、作业路径数量尽量少为目标，对植保无人机作业航向进行寻优。改进蚁群算法通过附加记录作业路径进入点的机制，实现对三维作业路径的合理排序，生成总长度较短的转移路径。经过算例检验，针对同一作业区域规划出的三维作业路径与水平面内的作业路径的航向角存在较大差异，相差最大为92°，这说明考虑三维地形的必要性。算例中，将改进的蚁群算法与贪婪算法进行了对比，针对一系列相同的作业起点，改进的蚁群算法所得的转移路径总长度均较短，比贪婪算法所得结果缩短3%~28%；在未选定作业起点情况下，改进的蚁群算法与贪婪算法求得的转移路径总长度最小值分别为1661m与1763m，说明改进的蚁群算法具有良好的寻优能力。实例检验情况与算例所得结论基本一致。算例与实例中的作业区域边界与地形复杂，涵盖情况全面，表明本文提出的路径规划方法具有一定实用性。     

Assessment of microbial biocontrol agent (BCA) viability to mechanical and thermal stress by simulating spray application conditions

Background

In order to improve the biological control agent (BCA) efficacy, stress factors threatening the viability of microorganisms during spray application need to be determined. The effect of spray mixture temperature and exposure time on Trichoderma harzianum T 22 and Bacillus amyloliquefaciens QST713 viability were tested. Concurrently the combined effect of mechanical and thermal stress effect on BCA viability were tested at two initial spray mixture temperatures (14 and 25 °C) by simulating a spray application using airblast sprayers featured by different tank capacity and a spray liquid circuit (without and with hydraulic agitation system). To assess the BCA microorganism viability, spray mixture samples were collected at time intervals along trials and plated to count the colony forming units (CFU).

Results

The critical temperature threshold that inhibited BCA viability was 35 °C with 30 min of exposure. The sprayer type, the initial temperature of the spray mixture and the temperature increment during the trials significantly decreased the number of CFU recovered. When simulating a spray application, the spray mixture temperature increase rate was determined mainly by the residual amount of spray mixture in the tank. Even if the tank capacity does not substantially affect the final temperature reached by the spray mixture, the higher residual spray mixture in bigger tanks can expose the BCAs for a longer time to critical temperatures.

Conclusions

Experimental trials allowed us to identify the effect of factors affecting the viability of tested BCAs, providing information about the actual chance to guarantee the biological efficacy of BCA treatments. © 2023 The Authors. Pest Management Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.     

铲头堆砂白蚁原始繁殖蚁形成的周期

铲头堆砂白蚁Cryptotermes declivis Tsai et Chen是破坏木材及木制品的重要干木白蚁,其有翅成虫通过分飞配对后建立新群体,是其重要繁殖扩散途径。本文对铲头堆砂白蚁原始繁殖蚁形成周期进行了研究。以似桂木Paratocarpus sp.、团花Anthocephalus chinensis(Lam.) Rich. et Walp.和球花豆Parkia sp.作为该种白蚁食料,研究其原始繁殖蚁配对后从新建群体的形成到产生下一代的原始繁殖蚁,完成1个世代生活周期。结果表明,铲头堆砂白蚁在室温下,新建群体的形成、发展、发育至下一代原始繁殖蚁形成的周期约5 a,不同寄主材料对铲头堆砂白蚁生活周期没有显著性影响,但与群体数量多少显著相关。本研究首次明确了铲头堆砂白蚁群体发育成熟的周期,对该害虫的检疫与防控研究具有重要参考价值。     

基于改进蚁群算法的服务组合研究

在服务计算过程中，服务组合问题是其中关键的技术之一。在原子候选服务数目巨大的情况下，经典的算法一般都是寻找问题的最优解，存在运算量大，运行时间长的缺点，蚁群算法并不是寻找服务组合问题的最优解，而是得到用户能够认同的可行解。为了能够更有效的为用户提供各种服务，在静态的服务组合建立过程中，以服务发现的候选原子服务集合中的服务质量为权重，将服务组合问题分解成一个有向无环图，在组合代价为最小的原则下，采用改进的蚁群算法为搜索方法，迭代一定的次数或者达到用户设定的服务质量为算法的终止条件，找到能够组合为用户需要的原子候选服务集合，进而快速、准确的得到用户期望的服务。