果树施药仿形喷雾神经网络模型及其应用

在试验的基础上,建立了反映果树施药仿形喷雾过程参量与分布质量系数之间映射关系的BP神经网络模型,在建模中运用了正交试验设计、交叉评价网络训练法、样本标准化处理和主元分析等技术,对网络结构及其参数进行了优选。结果显示,网络模型输出同试验结果相关系数R达到0.99,表明具有广泛的适应性。同时,该网络可以实现各种定量分析计算,例如：预测在特定过程参量下的分布质量系数,或者根据指定的效果目标,确定合适的喷雾参量等。     

基于GA的果树仿形喷雾神经网络混合模型研究

基于BP神经网络研究果树施药仿形喷雾参数之间的关系发现,BP神经网络无法避免不稳定性和局部极小的局限性,为此,该文利用遗传算法优化BP神经网络的权系数,构建遗传算法和BP的果树仿形喷雾神经网络混合模型。研究结果表明：混合模型的计算精度比BP模型要高,其平均相对误差由0.05减为0.019,均方误差由0.005减为0.002。在预测应用中,不仅绝对误差减少,而且合格率从原来的60%提高到80%,较好地解决了单纯神经网络模型的不稳定性,避免局部极小的缺点。     

果树施药仿形喷雾关键参数的模拟试验研究

为了对仿形喷雾参数和雾滴分布质量进行系统分析，设计并制造了一套室内仿形喷雾试验装置，由变频器控制喷雾电动机的转速以调节喷雾压力，由试验架与果树样本的相对位置调节喷雾距离，由定时器控制电路调节喷雾时间。仿形喷雾试验按照不同的喷雾参数组合采用正交试验的方法进行。雾滴的整体分布质量采用分布质量系数进行评价。试验结果表明，在室内环境条件下，喷雾距离是影响雾滴分布质量的首要因素，其次是喷雾压力，喷雾时间对分布质量的影响不显著。喷雾距离超过80 cm时，果树内的沉积量显著减少，在喷雾距离≤50 cm的范围内，增加喷雾     

数据融合技术在果树仿形喷雾中的应用

为了对果树进行仿形喷雾,必须对果树的形态结构参数进行准确检测。该文通过图像处理技术检测果树的形态结构参数,并以果树树叶稀密程度为例,研究在图像处理时成像距离对树叶稀密程度检测的影响。为了消除上述影响,根据数据融合系统模型,采用BP人工神经网络对树叶稀密程度与成像距离进行数据融合处理。试验结果表明,数据融合值与理论值之间的相对误差最小值为0.19%,最大值为5.31%,数据融合值可以用于果树仿形喷雾系统的喷雾控制。     

果树施药仿形喷雾的位置控制系统

按照仿形喷雾的原理，研制了一种以单片机为核心的非接触式仿形喷雾位置控制系统，即采用超声波位置传感器检测果树的位置和实际形状，由系统控制步进电机带动喷头组运动，使喷头在理想的喷雾距离下工作。为了适应喷雾对象和环境的不确定性，设计了自适应模糊控制程序，带动喷头的步进电机则采用数字脉宽调制方式(DPWM)控制。试验结果表明，该控制系统满足仿形喷雾的技术要求。     

基于变量喷雾的果园自动仿形喷雾机的设计与试验

为提高果园喷雾机自动化与精准喷雾作业性能,设计了一种基于变风量与变喷雾量的果园自动仿形喷雾机,喷雾系统以冠层分割模型作为变量处方,采用扫描精度高的激光传感器作为探测源,以电磁阀和无刷直流风机为执行元件,通过探测果树冠层体积调节电机和电磁阀的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)信号以实时调节风机转速和喷头流量。设计了可独立调节风量和喷雾量的雾化单元,通过各个独立风机产生的高速气流协助雾滴穿透冠层;喷雾机最大作业高度4.2 m。田间试验结果表明,在行株距为5 m×2 m的单株苹果树左右两侧平均沉积量分别为1.92和1.37 u L/cm2,最少雾滴数为46.2个/cm2,大于常用方法对风送喷雾中雾滴喷幅界定的20个/cm2;树冠轮廓与沉积量和风速变化拟合结果显示,设计的喷雾机能够根据树冠信息实现仿形变量施药。该研究为果树病虫害防治提供新方法与新装备,为精准植保机具的结构设计和性能优化提供理论与方法参考。     

果园仿形变量喷雾与常规风送喷雾性能对比试验

为深入研究不同果园喷雾机的喷雾性能及影响规律,探究仿形变量喷雾技术在果园植保作业中的适应性,该文采用一种基于(LiDAR)扫描探测技术的果园自动仿形变量喷雾机,与常用的传统风送果园喷雾机、定向风送喷雾机进行对比,分析了3种机具的主要喷雾指标:药液消耗、冠层内部沉积、仿形喷雾效果、地面流失及空中飘移.试验结果表明:与常规喷雾方式相比,仿形变量喷雾有效地提高了农药利用率和作业效率,最多可节省药液45.7％;传统和定向风送喷雾机纵向沉积呈现从上部到下部逐渐增加的趋势,仿形变量喷雾机能够根据树冠特征实时调节喷雾参数,纵向沉积呈仿形分布;与传统风送喷雾机和定向风送喷雾机相比,仿形变量喷雾机的雾滴飘移分别减少23.2％和42.7％,地面流失分别减少67.4％和58.8％.该研究为果树病虫害防治减量施药提供新方法与新装备,为精准植保机具的结构设计和性能优化提供参考.     

珍珠贝壳仿形磨削工艺试验研究

为了研究珍珠贝壳工艺品,对鲍鱼贝(Abalone shell)、马氏珠母贝(Pinctada martensii)和三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)3种具有珍珠光泽的贝壳进行了仿形磨削试验。结果表明:天然弧面贝壳加工后的轮廓是空间曲线,且各不相同,具有特殊的自然美感;磨平的贝壳片加工后轮廓清晰,形状统一,尺寸精准;用同一模板可加工出形状相似尺寸不同贝壳系列产品;仿形磨削加工参数随珍珠贝壳厚度和硬度的不同要进行调节。贝壳仿形磨削可以在珍珠贝壳工艺品加工中进行推广和应用。     

树冠环绕式仿形对靶施药机设计与试验

针对树冠横切面形状引起施药机喷头与树冠间距发生动态变化从而导致树冠内、外和两侧、中部等区域喷药量不均匀、较多药液喷洒在无效空间区域的问题,该研究提出一种基于激光雷达树干定位的树冠环绕式仿形对靶喷药方式。首先,基于喷头环绕树冠的运动需求,设计对称交叉布置的两自由度仿形机构,并建立喷头运动学模型,采用基于二环PID算法对喷杆伸缩和喷头旋转进行精准控制,通过匹配施药机前进速度实现喷头半圆和多边形轨迹仿形控制;然后采用平面激光雷达对树干高度的水平面进行扫描,提出基于DBSCAN（dnsity-based spatial clustering of applications with noise）密度聚类和3点树干形状拟合的树干动态识别和定位方法;再次,在FreeRTOS框架下搭建双层控制系统,对树干定位感知、动态喷头仿形轨迹控制、数据通信和操控交互等多任务进行并行处理,实现基于激光雷达树干位置信息的喷头动态伺服仿形控制。最后,以雾滴沉积量、雾滴密度、药液覆盖率和雾滴体积中值直径作为量化指标,在树冠不同区域布置10个检测点,对环绕式和定距施药开展6组对比试验。雾滴结果表明,树干纵向和横向定位误差分别为9.44和1.74 cm,环绕式仿形施药方式的平均雾滴密度为72.2 个/cm2,平均沉积量为1.99 μL/cm2,药液覆盖率为47.5%,相比定距施药方式,雾滴沉积量和雾滴密度分别提升36.3 %和58.3 %,雾滴沉积量变异系数降低了60%,环绕式仿形对靶喷雾可有效提高药液利用率和喷药均匀性。     

仿形喷洒变量施水精确灌溉技术研究进展

仿形喷洒变量施水技术的概念是作者提出用来表示根据被灌溉地块或区域形状变化的要求实现变量施水的一种精确灌溉技术,具有提高灌溉质量和效率,降低灌溉系统成本的潜在优点.该文分类介绍了这种技术的实现原理、优缺点和适用范围,给出了仿形喷洒变量施水喷头流量射程调节器的一般组成和实现方式.指出了今后这种技术的研究重点应集中在以下3个方面:加强仿形喷洒变量施水喷头关键部件结构尺寸对其性能参数影响的理论和试验研究,为喷头优化设计提供依据;尽快开发应用于园林景观喷灌的地埋式仿形喷洒变量施水喷头产品;积极开展应用于大田喷灌的高均匀度仿形喷洒变量施水喷头组合喷灌技术的研究,以降低现有喷灌工程中喷头和管道的布置密度.     

数字果树及其技术体系研究进展

果树是重要的农林植物。在万物智联时代,利用数字化、智能化、网络化技术建立数字果树技术体系,实现对果树生命、生产和生态复杂系统的高效感知、认知和智慧管控,对于果业实现数字化转型具有重要意义。该研究在数字植物技术范畴下,系统论述了数字果树的概念和内涵,提出了数字果树技术体系框架。重点在果树表型信息获取、环境数据获取、三维模型计算、数字育种、果树大数据和虚拟现实技术等方面综述了数字果树研究进展。从产业应用角度,综述了数字果树技术在树形管理、生长监测、种植管理、农技培训、品牌营销等方面应用效果和挑战。最后,展望了数字果树发展趋势、研究热点和技术突破方向,以期为数字果树的进一步发展提供思路与借鉴。     

不同镍盐对果树花粉萌发及花粉管生长的影响

以桃和杏不同品种为试材,研究不同镍（Ni2+）盐（氯化镍、硝酸镍、硫酸镍）处理对果树花粉萌发和花粉管生长的影响。结果表明,较低浓度的Ni2+盐可以明显促进果树花粉萌发和花粉管的伸长生长;浓度较高时则明显产生抑制作用,且3种Ni2+盐表现规律一致。桃品种花粉萌发的适宜浓度为Ni2+ 4～6 mol/L;杏品种花粉萌发的适宜浓度为2 mol/L。其作用效应能力大小因Ni2+盐种类、浓度和果树品种而异。表明镍肥在果树上应用是有益的。     

树型喷洒靶标外形轮廓探测方法

为了在线探测靶标外形并为变量喷药提供基础支持,研究了树型喷洒靶标外形轮廓探测方法。该文基于超声传感器搭建了靶标外形轮廓探测试验平台,该平台能够驱动步进电机精确匀速运动,以0.02 m为步长密集测量树冠形状,将获得的数据传给计算机实时显示,并能够在Access数据库中长期存储。使用该测试平台针对自制规则树树冠和花期樱桃树树冠分别进行了试验。试验结果显示规则树冠和樱桃树冠体积探测精度分别为92.8%和90.0%,表明该方法具有较高探测精度。     

猕猴桃籽油微胶囊化技术研究

猕猴桃籽油中不饱和脂肪酸含量较高,特别是亚麻酸含量高达63.99%.为防止猕猴桃籽油的氧化,采用喷雾干燥法对猕猴桃籽油进行微胶囊化研究,并对产品进行了电镜观察和氧化试验.结果表明:壁材采用1∶1的大豆分离蛋白与麦芽糊精,芯材与壁材的配比为1∶1.5,料液总固形物含量为25%,在30～35 MPa压力下均质处理,喷雾干燥进风温度180℃,出风温度80℃,制得的微胶囊结构理想,抗氧化性较好.