基于K-means聚类+灰色理论+BP神经网络的区域天然气长期需求预测

【目的】不同区域影响天然气需求量的因素存在差异,数据集包含的数据特征也不尽相同,同时天然气长期需求预测存在样本数据少的问题,因此较难构建各区域通用的需求预测模型。【方法】选取山东省11个地级市为研究对象,根据天然气年度消费量、GDP、人口等影响天然气需求量的主要因素,将多个地区、多时间跨度的数据作为总样本库,使用皮尔逊相关系数对样本特征进行初筛,利用K-means聚类算法对各样本数据进行聚类,选取能源消费结构相似的3个样本点,并将样本点对应的下一时间点的天然气需求量作为数据样本的新特征;同时,将灰色理论预测输出结果作为BP神经网络的输入样本,基于新的样本数据特征与BP神经网络构建组合预测模型。【结果】基于K-means聚类+灰色理论+BP神经网络的预测方法有效利用了相似能源结构的城市天然气历史需求量,并结合灰色理论预测模型在小样本数据上鲁棒性高的优点,预测得到山东省11个地级市天然气长期需求预测的平均绝对百分比误差为0.57%～6.41%。与传统的灰色理论预测模型、BP神经网络模型、K-means聚类+BP神经网络相比,新预测方法在模型误差、预测结果的稳定性方面均有明显改进。【结论】新...     

温室自动变量施药系统设计

针对温室内手动施药喷雾质量差、容易造成施药人员中毒的问题,基于AT89S52单片机开发环境设计温室自动变量施药系统;研究了喷杆行走速度和喷头流量对作物单位面积雾滴沉积量的影响。实验结果表明:所设计的温室自动变量施药系统可根据上位机对CCD采集的病害信息处理结果,对喷杆行走速度和喷头流量进行控制,实现无人自动变量施药;在喷头型号、喷雾压力一定的条件下,改变喷杆行走速度和喷头流量可使单位面积雾滴沉积量的变化范围为0.27~0.76μg/cm2,很好地实现了自动变量喷雾;单位面积雾滴沉积量与喷杆行走速度和喷头流量均呈线性关系,相关系数R2均大于0.99。     

自然光照环境下基于人工蜂群算法的农业移动机器人视觉导航线提取

为了解决常规农业移动机器人导航基准线提取方法存在识别速度慢、检测精度低以及对光照变化敏感等问题,提出1种自然光照环境下基于人工蜂群算法的视觉导航路径提取方法。首先,将视觉传感器获取的作物图像进行灰度化处理,通过图像熵对灰度图像质量进行估计,当光照条件变化时,在线调整摄像机曝光时间,使获取的图像质量达到最佳状态,以提高后续图像处理对光照变化的适应能力。然后,采用类间最大方差法对图像进行分割,将作物信息与土壤背景分离,运用形态学滤波方法消除分割图像中的杂草噪声。最后,对图像顶部和底部分别进行灰度垂直投影,获取作物行区域并提取作物行特征点,利用人工蜂群算法搜索2个特征点,使其构成的直线所含目标点数最多,并将这条直线作为作物行中心线,进而得到导航路径。结果表明,在不同光照度条件下,基于图像熵的曝光时间调整方法可以有效降低光照度变化对后续图像处理的影响;基于人工蜂群算法的导航基准线提取方法可以快速有效地识别作物行与导航路径,处理1幅640×480像素的图像平均耗时76.4 ms,与传统导航基准线提取方法(Hough变换算法、最小二乘法)相比,人工蜂群算法具有检测速度快、准确性高的特点。本研究提高了应用于田间作业的农业移动机器人导航路径识别精度。     

聚类、粗糙集与决策树的组合算法在地力评价中的应用

 【目的】地力评价方法大多数有一定的主观性,较少考虑土壤各属性间的依赖关系。论文旨在采用数据挖掘方法,寻求地力等级划分的新方法。【方法】结合农安县耕地调查数据,应用K-means聚类方法、Johnson粗糙集属性约简算法与C4.5决策树算法相结合的优化算法评价地力等级。【结果】使用K-means聚类方法,得到最佳学习样本数;使用粗糙集属性约简和决策树相结合的方法,去掉了冗余属性7个,决策树模型共有节点317个,其中叶节点个数为159个,生成规则159条,模型准确率为82.08%。与未聚类和未约简的方法相比,决策树结点个数减少41.62%。【结论】使用该组合算法,在保证模型准确率的同时,降低了算法的时间和空间复杂性,提高了挖掘效率。     

基于单片机的施药机速度模拟系统设计

【目的】设计基于单片机的施药机行驶速度模拟系统,为施药机变量控制系统性能试验提供支持。【方法】模拟系统由上位机和下位机两部分组成,下位机以单片机为核心,上位机软件采用C#语言编写,在基于.NET平台上开发,通过上、下位机之间的通信实现对施药机行驶速度的模拟。【结果】施药机的模拟速度为0.6~1.4m/s时,最大相对误差为4.72%,系统能够实现施药机行驶速度的模拟;系统能够输出的行驶速度函数有一次函数、二次函数和三角函数,其响应曲线与理论曲线的相关系数分别为0.992 2和0.969 6和0.995 0。【结论】所设计的施药机行驶速度模拟系统具有较高的测量精度,且操作方便,可以满足施药机变量控制系统性能试验中车速按特定规律精确变化的要求。     

机器人系统中小麦病害识别与施药算法研究

为解决传统施药机械农药利用率低且在施药过程中不能对作物病害进行检测等问题,根据常见农作物小麦的生长规律,提出了一种适用于施药机器人系统的病害识别与施药算法。研究方法能使机器人根据在行进过程中拍摄的作物图片识别出作物的病害种类并根据受害面积得出受害程度;通过改进的Hough变换算法识别出作物行;将病害信息和作物行信息作为精准施药依据,在不改变喷药压力和流量的基础上,通过中间控制器调节机器人喷杆行走速度以作物行中心线为轨迹进行变量施药。试验结果表明,机器人系统算法工作稳定,具有良好的稳定性和较高的实用性。     

复杂环境下香蕉多目标特征快速识别研究

【目的】针对野外环境下断蕾机器人对多特征的变量目标快速识别难题,以及目标受到树叶、遮挡及光照影响精度的问题,提出多特征目标的快速识别方法。【方法】提出对香蕉果实、果轴和花蕾这3个目标进行多尺度特征提取及模型分类,融合聚类算法设计新的目标候选框参数,提出改进YOLOv3模型及网络结构参数的YOLO-Banana模型;为了平衡速度和准确度,用YOLO-Banana和Faster R-CNN分别对变化尺寸的香蕉多目标进行试验,研究算法对识别精度与速度的影响。【结果】YOLO-Banana和Faster R-CNN这2种算法识别香蕉、花蕾和果轴的总平均精度分别为91.03%和95.16%,平均每张图像识别所需时间分别为0.237和0.434 s。2种算法精度均高于90%,YOLO-Banana的速度相对快1.83倍,更符合实时作业的需求。【结论】野外蕉园环境下,采用YOLO-Banana模型进行香蕉多目标识别,可满足断蕾机器人视觉识别的速度及精度要求。     

智能除草装备苗草模式识别方法研究

精准苗草识别是靶向施药除草装备作业基础。为提高识别算法精度及效率,解决光照变化对识别图像分割精度影响,文章优化研究分割算法,引入加权系数,提高算法光照适应性;根据作物线性分布生长特点,采用烟花智能群体算法,对垄间杂草与作物识别与定位;田间图像采集与试验结果表明,加权分割方法可有效解决光照变化对分割效果影响,实际作物与垄间杂草识别率为98.7%和89.5%,满足苗草识别与导航要求,对导航技术与智能除草装备发展具有重要意义。     

基于NB-IoT的温室温度智能调控系统设计与实现

【目的】以NB-IoT低速率窄带宽物联网技术为核心,研制一套以5G低功耗海量连接场景前期技术为基础的智能温室环境自动调控系统。【方法】应用MSP430F149超低功耗芯片采集环境信息,依托NB-IoT蜂窝物联网平台,云端智能调控系统,结合多传感器融合与模糊PID–分级控制技术,根据用户需求调节温室环境。【结果】该系统在温室大棚内实地应用的结果表明:温室环境信息采集相对误差不超1%,平均控制精度在3.57%(±1.0℃),无传输距离限制,实现作物生长温度的自动调节。【结论】该系统稳定可靠,为作物的生长提供良好环境,对作物的研究提供有力的技术支撑。     

基于K-means聚类与果萼形状的‘海沃德’猕猴桃膨大果检测方法

【目的】根据‘海沃德’猕猴桃膨大果和未经膨大剂处理的猕猴桃正常果在果萼形状上的差异,建立一种基于K-means聚类算法的猕猴桃膨大果的图像识别方法。【方法】利用K-means聚类算法对猕猴桃的RGB图像进行聚类,以初步分割出猕猴桃果萼;对RGB图像进行灰度化,并采用最大类间方差法对灰度图像进行阈值分割,基于阈值分割后的二值图像提取猕猴桃的边缘区域;基于K-means聚类分割的结果与猕猴桃边缘区域的二值图像提取果萼的聚类,再利用数学形态学处理精确提取出猕猴桃的果萼。求取果萼区域最小外接矩形的长宽比,并根据长宽比进行猕猴桃正常果与膨大果的判断与识别。【结果】对提取的猕猴桃果萼特征的统计分析表明,当猕猴桃果萼区域最小外接矩形的长宽比值大于1.6时为膨大果,否则为正常果,利用该算法对‘海沃德’猕猴桃膨大果的总体正确识别率为91.5%。【结论】基于K-means聚类分割算法和果萼形状上的差异所提出的猕猴桃膨大果无损、便捷检测方法,为猕猴桃膨大果的工业化在线检测及基于手机平台的猕猴桃膨大果识别软件的开发提供了新思路。     

青稞转录因子HvnANT1基因的克隆与表达分析

为探究HvnANT1基因在青稞粒色形成过程中的基因表达模式,以紫粒青稞‘涅如姆扎’和白粒青稞‘昆仑10号’为试材,利用简化基因组GBS(Genotyping-by-Sequencing)对青稞紫粒进行基因定位,克隆到HvnANT1基因,对其进行生物信息学分析。结果表明：1）在7H染色体的84.30—86.00cM获得1个MYB类转录因子,命名为HvnANT1。2）该基因长1 033bp,其完整开放阅读框为762bp,编码253个氨基酸。HvnANT1蛋白分子量为27.14kU,是亲水性的不稳定碱性蛋白且不存在跨膜结构,无信号肽。该蛋白的二级结构主要是由无规卷曲、α-螺旋、延伸链和β-转角组成,具有2个SANT结构域（分别位于第13—第63个;第66—第114个氨基酸）。3）同源比对与系统进化分析表明：青稞HvnANT1蛋白与大麦、乌拉尔图小麦、高梁、玉米、二型花、小米、水稻、土瓶草、车轴草和杨梅10种植物的ANT1蛋白序列相似性分别为100.00%、88.85%、54.64%、60.95%、60.82%、58.46%、57.61%、37.76%、36.05%和36.33%;这些序列都具...     

乌梅等20种中药对胸膜肺炎放线杆菌的体外抗菌活性研究

【目的】观察乌梅Fructus mume等20种中药的体外抗胸膜肺炎放线杆菌Actinobacillus pleuropneumoniae活性.【方法】通过乙醇回流、水煎煮和超声波等方法对20种中药进行提取,采用二倍稀释法测定其对胸膜肺炎放线杆菌的体外抗菌活性;并研究抗菌活性较强的几味中药的体外联合抑菌活性.【结果和结论】乌梅、黄连Rhizoma coptidis、诃子Terminalia chebula、秦皮Cortex fraxini、地榆Sanguisorbae officinalis、虎杖Polygonum cuspidatum 6种中药提取物对胸膜肺炎放线杆菌的最小抑菌浓度(Minimal inhibitory concentration,MIC)范围是6.25~50.00 mg/mL;大青叶Isatis indigotica、茵陈Artemisia capillaris、甘草Glycyrrhiza uralensis和白鲜皮Dictamnus dasycarpus 4种中药提取物的MIC范围是50.00~100.00 mg/mL;黄柏Phellodendron amurense、杜仲Eucommia ulmoides、金银花Lonicera japonica、柴胡Bupleurum chinense、蒲公英Taraxacum mongolicum、板蓝根Baphicacanthus cusia、栀子Gardenia jasminoides和黄芪Astragalus membranaceus等10种中药提取物的MIC100.00 mg/mL.联合抑菌试验结果表明,乌梅、黄连、诃子和虎杖两两联合抑菌指数(FICI)≤1,乌梅、虎杖分别与秦皮的FICI2.乌梅、黄连、诃子、虎杖、秦皮、地榆对胸膜肺炎放线杆菌均具有较好的体外抗菌活性;乌梅、黄连、诃子和虎杖两两联合为相加、协同作用;秦皮分别与乌梅、虎杖为拮抗作用.     

4种蝴蝶雄性生殖系统形态学研究

【目的】明确4种蝴蝶雄性生殖系统的形态学结构。【方法】将新鲜标本剪下腹部,在Motic SMZ168-BL型显微镜下观察解剖,用Q Imaging Retiga 2000R(CCD)显微成像系统照相,采用Montage图像叠加软件进行图像处理。【结果】描述了4种蝴蝶的雄性生殖系统,其中外生殖器的差异主要表现在囊形突、钩突、背兜、阳基轭片等上,而内生殖器的主要差异表现在精巢、复射精管、单射精管及附腺上。【结论】4种蝴蝶雄性生殖系统的各部分结构特征存在较大差异。     

岚皋魔芋软腐病病原细菌生物多样性研究

【目的】研究岚皋魔芋软腐病病原细菌生物多样性。【方法】采用组织分离法分离纯化魔芋软腐病球茎及叶柄中的致病菌,通过魔芋球茎、胡萝卜及马铃薯块的侵染试验初步确定其致病性,再利用魔芋球茎侵染致病及盆栽致病性试验确认其致病性;经菌落与细胞形态、生理生化特性及16SrRNA序列测定确定病原菌的类型。【结果】从魔芋软腐病球茎及叶柄中共分离获得16株细菌,侵染试验表明,其中CDS1-B1、CDS1-B2、CDS2-B1、CDS2-B2、CZS-B4和CZS-B6共6株细菌可使魔芋球茎表现软腐症状,并导致盆栽魔芋发病;6株细菌的菌落与细胞形态均存在差异;在魔芋、胡萝卜及马铃薯块上的侵染能力不同;16SrRNA序列分析表明,菌株CDS1-B1、CDS1-B2、CDS2-B1及CDS2-B2均与菊欧氏杆菌(Erwinia chrysanthemi)亲缘关系最近,菌株CZS-B4与菊欧文氏菌(Dickeya dadantii)亲缘关系最近,相似度为98.8%,菌株CZS-B6与菊果胶杆菌(Pectobacterium chrysanthemi)的相似度达99.9%。【结论】导致岚皋县魔芋软腐病的致病细菌存在生物多样性,其致病性也存在差异,其中新发现的魔芋软腐病原菌菊果胶杆菌(Pecto-bacterium chrysanthemi)致病性最强,菊欧氏杆菌(Erwinia chrysanthemi)和菊欧文氏菌(Dickeya dadantii)致病性较弱。     

细粒棘球蚴重组St-Eg 95-Eg.ferritin疫苗构建及生物学特性检测

构建表达细粒棘球蚴Eg95-Eg.ferritin融合蛋白的重组口服减毒鼠伤寒沙门菌活载体疫苗株并评价其生物学特性。将细粒棘球蚴Eg95-Eg.ferritin融合基因插入到表达载体pYA3341中,构建重组质粒pYA3341-Eg95-Eg.ferritin,将重组质粒分别电转入减毒鼠伤寒沙门菌X3770和X4550,获得重组疫苗菌株St-Eg95-Eg.ferritin,对重组菌的稳定性、生长状态及安全性进行分析。结果表明,经PCR和酶切鉴定成功构建重组质粒pYA3341-Eg95-Eg.ferritin,Western blot检测Eg95-Eg.ferritin蛋白在重组菌中获得表达;生物学特性研究结果表明,重组质粒可稳定存在,且不影响重组菌的生长状态,小鼠口服试验证实,重组菌安全无毒性。成功构建能稳定表达细粒棘球蚴Eg95-Eg.ferritin融合蛋白的口服减毒鼠伤寒沙门菌活载体疫苗株,将为研究包虫病口服基因工程疫苗奠定基础。     

四川省食品动物源大肠杆菌mcr-1与ESBLs基因共转移分析

为了解四川省食品动物源大肠杆菌mcr-1耐药基因流行情况,及其与超广谱β-内酰胺酶基因(ESBLs)共存和共转移的特征,采用微量肉汤稀释法检测菌株对不同抗菌药物的敏感性;采用PCR检测菌株mcr-1,以及mcr-1阳性菌株中ESBLs基因类型;采用质粒接合转移试验分析了mcr-1与ESBLs基因共转移的耐药机制。结果显示:190株大肠杆菌的mcr-1检出率为36.84%,75.71% mcr-1阳性菌株中同时检出ESBLs基因,主要以blaTEM-1、blaCTX-M-55和blaCTX-M-14为优势基因;mcr-1阳性菌对氨曲南(ATM)、头孢噻肟(CTX)和多黏菌素E(COL)耐药率极显著高于mcr-1阴性菌(P<0.01);质粒转移率为47.14%,其中获得mcr-1和ESBLs基因共转移的接合子表现出与供体菌相同的耐药表型及耐药基因。综上,在四川省食品动物源大肠杆菌中,mcr-1与ESBLs基因共存现象广泛存在,且耐药基因易发生水平传播,对菌株多重耐药性的产生具有重要意义。     

绣线菊内生真菌的分离及对植物病原菌的抑制作用

采用组织分离法,以PDA培养基为分离培养基,从绣线菊的根、茎和叶中分离获得39株内生真菌。平板对峙结果表明, 21株活性菌株对6种植物病原菌（辣椒疫霉病原菌、番茄枯萎病原菌、苹果腐烂病原菌、苹果炭疽病原菌、葡萄灰霉病原菌、小麦赤霉病原菌）有不同程度的抑制作用,其中菌株XXT10对苹果腐烂病原菌、苹果炭疽病原菌、番茄枯萎病原菌、小麦赤霉病原菌的抑制率分别达到73.2%、72.5%、39.5%和42.7%。通过测得的ITS rDNA 序列与GenBank数据库中已知序列比对后该菌为链格孢属菌。生物学特性试验表明,该菌株在28～32℃时,选择PDA培养基,分别以乳糖和蛋白胨作为碳、氮源,酸碱度中性的条件下,菌落的生长状况最佳。     

摘除眼柄与注射眼柄粗提物对凡纳滨对虾性腺发育相关基因表达的影响

利用荧光定量PCR技术,检测了眼柄粗提物对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)性腺发育相关基因(DMC1、VASA和VTG)表达的影响,探讨性腺抑制激素(GIH)在性腺发育过程中的调控机制,结果表明:DMC1和VASA只在凡纳滨对虾精巢和卵巢中表达;摘除眼柄后,精巢和卵巢中DMC1表达量均显著性降低(P0.05),而注射眼柄粗提物后精巢和卵巢中DMC1表达显著增高(P0.05);相反,摘除眼柄后,精巢和卵巢中VASA以及卵巢中VTG基因表达量显著增高,但注射眼柄粗提物后性腺中的VASA和卵巢中的VTG表达量显著降低。结果表明眼柄粗提物通过影响生殖相关基因的表达影响凡纳滨对虾的性腺发育。     

扩展莫尼茨绦虫丝氨酸蛋白酶抑制剂基因serpin部分片段克隆及不同体节mRNA转录水平分析

旨在初步了解丝氨酸蛋白酶抑制剂基因在扩展莫尼茨绦虫生长发育中的作用。采用分子克隆获得扩展莫尼茨绦虫丝氨酸蛋白酶抑制剂serpin基因部分片段,应用MEGA软件对其进行进化分析。同时以beta-Tubulin基因作为内参基因,采用SYBR Green real-time RT-PCR技术检测该基因在扩展莫尼茨绦虫4个不同发育阶段即头节、幼节、成节、孕节中的表达差异,最终克隆获得749bp的serpin基因片段。进化分析表明,扩展莫尼茨绦虫serpin基因与多方棘球蚴serpin基因有较近的亲缘关系。标准曲线分析显示,serpin和beta-Tubulin基因的Ct值与阳性质粒的浓度均呈良好的线性关系,相关系数均大于0.99,熔解曲线分析表明,产物为特异的单峰,具有较高的特异性。同时试验结果显示,serpin基因在虫体各发育阶段中的表达丰度存在差异,从高到低依次为孕节、头节、成节、幼节。由此初步推测,此基因可能在扩展莫尼茨绦虫虫卵发育为六钩蚴的过程中发挥一定作用。     

小立碗藓PpLBD20基因敲除载体的构建及功能研究

LBD(Lateral organ boundaries domain)是植物中特有的基因家族.前期研究发现灰霉菌处理小立碗藓导致配子体中的PpLBD20上调表达,但PpLBD20的功能尚不明确.因此提取小立碗藓DNA,PCR扩增PpLBD20基因的上下游片段,依次插入PTN182载体,利用同源重组原理构建敲除表达载体,酶切和测序验证插入序列的正确性.通过工作浓度为20％的PGE 6000介导小立碗藓原生质体转化,筛选鉴定得到敲除PpLBD20后的突变体植株,观察到敲除后小立碗藓不形成茎叶体结构且配子体成丝状.结果为深入探究PpLBD20在小立碗藓的形态建成调控病原菌侵染的抗性作用奠定基础.