基于YOLOX的作物种子自动计数方法

种子计数是获取作物种子千粒质量指标时关键而又烦琐的步骤。目前种子计数一般通过人工和千粒质量测量仪器实现,然而人工计数效率低,千粒质量测量仪器成本高、不易携带。以手机拍摄的6种常见作物种子图像构建数据集,在YOLOX模型的基础上引入注意力机制改进损失函数提出YOLOX-P模型,实现种子自动计数。结果表明,YOLOX-P相比YOLOX模型参数量仅增加0.09 M,m AP改进0.74个百分点,达到99.38%;模型在显存6 GB的NVIDIA GeForce RTX2060显卡上的推理时间为18.68 ms,适宜部署在移动端。提出的模型显著改善千粒质量测定工作的效率和效果。     

宁夏引黄灌区滴灌条件下春小麦干物质转移与灌浆特征

为优化春小麦滴灌灌溉制度，提高水分利用效率，对宁夏引黄灌区滴灌条件下灌水对春小麦千粒质量、干物质转移和灌浆特征的影响展开研究。在总灌水量一致的条件下，分别设置增大三叶期、分蘖期和拔节期灌水量(W1)、增大分蘖期、拔节期和抽穗期灌水量(W2)、增大拔节期、抽穗期和灌浆期灌水量(W3)、各生育期灌水量平均分配(W4)和对照(CK)5个水量分配处理，研究春小麦千粒质量、各营养器官干物质转移量及籽粒灌浆特性。W3籽粒千粒质量最大，花后37 d其千粒质量为53.96 g，较CK大2.64%。W2的干物质转移总量、同化物转移总量和干物质转移对籽粒的贡献率均为最大，分别为0.67 g/株、2.992 g/株和22.165%。不同水量分配下小麦籽粒灌浆速率满足Logistic模型，经过水量优化分配，W2最大灌浆速率出现时间提前0.366 d，虽然最大灌浆速率有所降低，但是通过增加快增期时间(增加0.15 d)和活跃灌浆期时间(增加2.35 d)，可以显著提高籽粒干物质积累量，收获时穗粒质量较CK提高32.1%，该处理籽粒产量也达到最大，较CK提高6.88%。因此可以通过优化灌水量分配，增加小麦千粒质量，提高各器官对籽粒的干物质转移量及灌浆速率，进而达到高产高效的目的。     

锥向离心式排种器的设计与数值模拟及试验

为满足高速精量排种作业要求、提高机械式排种器作业效率、改善排种质量,设计了一种锥盘离心式高速精量排种器,阐述了其基本结构和工作原理,并运用数值模拟方法对排种性能进行分析研究。通过采集的不同尺寸分布的玉米籽粒,运用EDEM软件进行排种性能仿真,探究了充填过程中籽粒重播、漏播的形成姿态及产生原因。仿真结果表明:籽粒到达末端的出种口时的3种姿态出现的平均概率为平躺21%、侧卧66%、横立13%;当工作转速为45~75 r/min时,排种器对大圆粒形玉米籽粒排种性能最优,合格率大于92. 4%;对小圆粒和楔形籽粒排种性能次之;对马齿形和小球形籽粒排种性能较差,其合格率大于82%;随工作转速增加,排种器对各尺寸等级籽粒的排种性能皆呈下降趋势,满足精密播种要求。其籽粒运动规律与结论可为离心锥盘式排种器的改进及优化提供理论基础和实践依据。     

调亏灌溉条件下冬小麦籽粒灌浆特征及其模拟模型

在移动式防雨棚下,采用盆栽土培方法,以冬小麦（Triticum aestivum L.）为试验材料进行了调亏灌溉（regulated deficit irrigation,RDI）试验研究,目的在于了解RDI对冬小麦籽粒灌浆特性的影响,并对其进行模拟,为建立冬小麦RDI指标与模式提供理论依据与技术参数。试验采用二因素（水分调亏阶段和调节亏水度）随机区组设计。结果表明,RDI条件下冬小麦籽粒灌浆过程符合“缓-快-慢”的“S”型生长曲线,并可用Richards方程进行较好的模拟;不同水分调亏处理间最大灌浆速率及其出现时间、平均灌浆速率、灌浆持续期、活跃生长期和3个灌浆阶段灌浆持续期,以及最终千粒质量等特征参数差异达显著水平;其中,越冬期轻度调亏具有最高的平均灌浆速率（每百粒0.234 g/d）、最大灌浆速率（每百粒0.369 g/d）、最高的第3阶段灌浆速率（每百粒0.099 g/d）和最高的千粒质量（58.46 g）。经相关和逐步回归分析灌浆参数与千粒质量的关系,结果表明,多数参数间存在着显著或极显著的相关性,其中,与千粒质量有显著或极显著相关关系的参数有最大灌浆速率、平均灌浆速率、活跃生长期和第3阶段灌浆速率等。     

基于传感和信息采集的免耕智能播种机设计

针对现有免耕播种机的缺陷,对现有的技术方案进行了创新和改进,设计了一台全新实用的免耕播种机。针对当前免耕播种机不能调整株距的问题,设计了多级链轮调节系统,可以通过改变传动比和调速,实现株距控制。针对当前免耕播种机对种粒大小适应性不强的问题,设计了多个窝眼轮串联的排种器,从而适应了各类种子的播种。针对入土器粘土和夹土阻塞等问题,设计了全新的凸轮开合机构。利用传感信息采集技术实现了免耕智能播种机的自动株距调整,提高了播种精度。通过对播种机的试验研究发现:播种机的播种株距均匀,其单粒率、空穴率、重播率和籽粒破碎等各方面的播种质量都优于传统的播种机械,并且实用性更强,更易于推广。     

油菜多功能精量排种器的设计

根据对3种油菜品种物理特性的对比试验及分析,得出油菜多功能精量排种器是一种较为实用的油菜免耕直播排种器,论证了该排种器的排种性能及其应用于油菜免耕直播的可行性,并进行了油菜籽粒物理性状对比试验,通过台架试验对籽粒三维尺寸和型孔进行对比,确定同一排种轴上设定3种不同尺寸的椭圆腰型窝眼型孔,并通过研究和分析排种器的功能结构,对排种器的护种盒进行护种板材质与排种孔坡度的改型。试验表明:该排种器大大减少了籽粒滞留于排种器内的现象,充种效果良好。     

补灌量和覆盖量耦合变化下旱地春小麦叶面积指数对产量的影响

[目的]免耕覆盖中补灌量和秸秆覆盖量耦合变化下春小麦叶面积指数对产量有较大影响。[方法]本研究以甘肃省定西市安定区1979—2019年历史气象数据为基础，运用APSIM模型对补灌量与覆盖量耦合变化时旱地春小麦的叶面积指数和产量及其构成因素进行模拟，并采用DPS软件进行分析实验，研究补灌量和覆盖量耦合下旱地春小麦叶面积指数对产量的影响机制。[结果]结果表明：在试验设计范围内, 不同春小麦叶面积指数对春小麦千粒质量的影响效应在开花-灌浆期为向上的二次抛物线变化。其他时期，不同春小麦叶面积指数对春小麦产量和千粒质量的影响效应为向下的二次抛物线变化, 不同春小麦叶面积指数对春小麦籽粒数的影响效应为向上的二次抛物线变化。试验变化范围内，各个时期春小麦千粒质量均未出现阈值，分蘖—拔节期，春小麦产量未出现阈值，春小麦籽粒数出现阈值，春小麦叶面积指数为1.72时春小麦籽粒数出现最小值为8716.59/m2 。其他时期，春小麦产量和籽粒数出现阈值，在春小麦叶面积指数为0.94，2.31，1.67，1.18，1.24，0.79时春小麦产量出现最大值为3818.71kg/hm2，3827.06kg/hm2，3851.41kg/hm2，3904.35kg/hm2，3819.03kg/hm2，3853.72kg/hm2。春小麦叶面积指数为0.77，2.01，1.44，1.07，1.00，0.70时春小麦籽粒数出现最小值为9579.34/m2，8745.26/m2，9638.01/m2，9050.71/m2，8554.04/m2，9038.38/m2。春小麦叶面积指数对产量和千粒质量呈正效应，对籽粒数呈负效应。[结论]合理调节春小麦叶面积指数，可以促进透光性速率的提高、光合产物的产生，对春小麦产量的提高具有积极的意义。     

土壤养分和小麦产量空间变异性与相关性分析

采用地统计学和偏相关分析法对江苏省镇江市丹徒区一块试验田的土壤养分和小麦产量的空间变异性及相关性进行了研究,生成了碱解氮、速效磷、速效钾含量和小麦产量的空间分布图.结果表明,变量均近似正态分布且具有较好的空间结构特征.碱解氮含量与籽粒产量和千粒质量的偏相关系数分别是0.569和0.5,具有密切的相关性;速效磷为0.069和0.284;速效钾为0.147和0.133.     

基于形心法的荞麦籽粒三轴尺寸亚像素测量方法研究

为给杂粮播种及收获机械,特别是排种器及凹板型孔等提供设计依据,以荞麦籽粒为研究对象,以亚像素形心定位技术为手段,在红色LED背光源下,采集包括标定物在内的荞麦籽粒群投影图像和侧视图像。经图像灰度化及二值化、图像去噪及边缘平滑、籽粒图像亚像素级形心定位及最小外接矩形绘制、图像标定等处理后,对荞麦籽粒的三轴尺寸在0.3像素级上进行精确测量。结果表明,该方法同时测量8粒荞麦籽粒平均耗时为14s,而利用游标卡尺对1粒籽粒进行人工测量,平均耗时约20s;籽粒长、宽、高三轴尺寸测量的平均相对误差分别为2.98%、2.64%和3.45%。为进一步验证该方法的准确性和适应性,继续测量燕麦、高粱、青稞、藜麦、薏米等5种杂粮籽粒的三轴尺寸,其长、宽、高的平均相对误差均在3%左右。研究结果一方面为荞麦等杂粮籽粒三轴尺寸提供一种高效、精准的测量技术,便于杂粮脱粒或清选等关键部件的设计,另一方面,也为类似小尺寸物体三轴尺寸的测量提供一种借鉴和参考。     

基于CNN的小麦籽粒完整性图像检测系统

为了快速、准确识别小麦籽粒的完整粒和破损粒,设计了基于卷积神经网络(CNN)的小麦籽粒完整性图像检测系统,并成功应用于实际检测中。采集完整粒和破损粒两类小麦籽粒图像,对图像进行分割、滤波等处理后,建立单粒小麦的图像数据库和形态特征数据库。采用LeNet-5、AlexNet、VGG-16和ResNet-34等4种典型卷积神经网络建立小麦籽粒完整性识别模型,并与SVM和BP神经网络所建模型进行对比。结果表明,SVM和BP神经网络所建模型的验证集识别准确率最高为92. 25%; 4种卷积神经网络模型明显优于两种传统模型,其中,识别性能最佳的AlexNet的测试集识别准确率为98. 02%,识别速率为0. 827 ms/粒。基于AlexNet模型设计了小麦籽粒完整性图像检测系统,检测结果显示,100粒小麦的检测时间为26. 3 s,其中,图像采集过程平均用时21. 2 s,图像处理与识别过程平均用时为5. 1 s,平均识别准确率为96. 67%。     

新型水稻种绳捻制机捻绳机构的设计

水稻种绳捻制机就是在工厂内将水稻种子以精确的穴距和每穴粒数卷在20mm宽的纸带内并捻制成种绳,供大田播放。在前期研究的基础上,将捻制机的捻绳机构与卷绳机构分成独立工作的两部分,设计出一种新型的水稻种绳捻绳机构。该机构可提高机器的工作效率,保证种绳的捻劲个数,增强种绳的抗拉强度,降低种绳的漏种率,为制造出高质量的种绳奠定了基础。     

5BYR-100型种子包衣机的研制

针对我国南方蔬菜种子品种多、批量相对较小的特点。研制开发了5BYR-100型种子包农机。该机整体结构简洁合理．无种子残留；种农剂只和输送管接触，种衣剂更换只需清洗或更换输送管，方便快捷。     

基于线性组合核函数支持向量机的病害图像识别研究

合理的选择、设计核函数是支持向量机方法的重要部分,不同的核函数代表了利用支持向量机解决非线性分类问题时,进行的不同的非线性映射.核函数使支持向量机可以很容易地实现非线性算法.为此,提出了一种新的核函数-线性组合核函数,将该核函数应用于支持向量机方法中,并使用该方法对北京地区甜瓜病害图像进行了识别分类;同时也与人工神经网络和其它经典支持向量机核函数的分类结果进行了对比,实验结果也验证了该核函数的有效性.     

自动控制介电式种子精选机的研制

为了提高农作物种子的发芽率,研制了自动控制介电式种子精选机,该机采用８９Ｃ５２单片微处理机进行控制,实现了利用种子介电特性进行分选的目的。现场试验表明,该精选机工作稳定可靠,操作方便,性能满足种子精选的要求,具有广泛的推广前景。     

水稻种绳捻制机的研制与试验

介绍了一种水稻种绳捻制机,该机主要由排种机构、捻绳机构和卷绳机构3部分组成。它将稻种按照要求的穴距和每穴粒数卷在2cm宽的(无纺布)纸带内,制成种绳,并将种绳卷成盘后待播。直播时,将卷好稻种的种绳盘挂在研制的种绳播放器两侧,将绳的端部固定在地头,然后人工拉动种绳播放器前进,1次完成开沟、放种绳、覆土等作业。试验结果表明,加工种绳的平均穴距为2.5cm,空穴率为1.5%,平均每穴粒数为1.48,种绳绕劲个数为43个/m,基本上达到了设计要求。但卷绳速度为0.8m/s,有待提高。水稻种绳直播技术的突出特点是实现了种绳捻制作业的工厂化和田间播种作业的轻型化。     

基于Pro/E的打瓜取籽机关键机构设计

打瓜取籽机的关键机构如破碎滚筒、曲柄机构、清选机构等的参数设计在打瓜机设计中占有重要的地位,合理的参数设计可以使打瓜机籽瓤分离好、瓜子破损率减小、质量好、效率提高,并延长机器使用寿命。文章以振动筛式打瓜取籽机为例利用Pro E软件对其关键机构设计建模并利用ADAMS进行仿真分析,以对研制物理样机提供可靠的参考和依据。     

2BSF-4型种水同位施肥坐水播种机

在分析2BSF-4型种水同位施肥坐水播种机技术参数和工作原理的基础上,研究了种水同位穴播-间歇注水装置的工作过程和工作机理,研制了穴播装置同步信号发生器、间歇注水装置受信执行器。穴播排种过程中产生的同步信号传输给间歇注水装置并控制其动作,使两者频率相同,相位协调。配以活门机构,使水和种子同时落入播种开沟器后方的动态土壤空穴中,有效保障种、水同位,真正实现穴播、穴灌。在作业过程中,联合检测落种和注水情况,防止漏播和漏灌。     

基于PLC和MCGS的马铃薯种切块系统设计

传统马铃薯种切块主要依靠人工操作完成,自动化程度低,为解决这一问题,设计了一套马铃薯种切块系统.系统基于西门子S7-1200PLC和MCGS组态,采用PC机的图像处理功能分析工业相机采集的马铃薯图像并建立椭球模型,得到马铃薯的质量及种芽位置;使用PLC逻辑运算功能计算出所需切刀类型及切刀转动的角度,并用MCGS触摸屏对...     

新型介电式棉种分选机的设计与试验

简述了现有介电式分选机的结构特点,介绍了一种新型介电式棉种分选机.新机型减少了种子在分选滚筒上的跳动,使具有相同介电常数的种子受到基本相同的极化力,缩短了种子从过渡到稳定极化的时间.分选试验结果表明,新型棉种分选机能提高棉种的发芽率.     

介电式脱绒棉种分选机的研制

为了提高棉花种子的发芽率，采用了先进的计算机控制技术，研制了介电式棉种分选机，达到了利用种子的介电特性进行分选的目的。试验表明，该机工作稳定可靠，操作方便．完全满足种子精选的要求，具有广泛的推广前景。