基于IM-SSD+ACO算法的整株大豆表型信息提取

为了减少检测整株大豆豆荚及茎秆时相互遮挡对精度造成的影响,提出了一种基于卷积神经网络的大豆豆荚及茎秆表型信息检测方法,根据大豆植株的生长特征和卷积网络的特点,对单次多框检测器(Single shot multibox detector, SSD）进行了改进。与传统SSD相比,改进SSD（IM-SSD）具有更好的抗干扰能力和自学习能力。首先,通过大豆植株图像采集平台获取收获期的大豆植株图像,建立大豆植株RGB空间图像数据集,将数据集分为训练集、测试集和验证集,对训练集进行颜色变换、图像平移、旋转和缩放等方式实现数据的扩增,提高网络的泛化能力。其次,提出一种针对大豆植株图像中豆荚和茎秆的标注方法,仅对未被遮挡的部分进行标注,目的是降低遮挡产生的误判。IM-SSD是在传统SSD结构的基础上增加2个残差层,使用低层特征图融合到高层特征图来增强对小目标的检测能力,提高网络的识别率,输入图像尺寸为600像素×300像素,降低压缩变形带来的影响。对比试验结果表明,IM-SSD的平均精度比SSD300高7.79个百分点,比SSD512高3.83个百分点。由于卷积神经网络获得的大豆植株茎秆定位是分段的,不能体现茎秆的真实特征,提出了一种基于蚁群优化（Ant colony optimization, ACO）算法的大豆植株茎秆提取方法,利用ACO结合IM-SSD的结果提取完整的大豆植株茎秆。最后,通过豆荚定位和大豆植株茎秆提取获得了大豆植株的部分表型信息,包括全株荚数、株高、有效分枝数、主茎与株型。     

播种机组加种加肥参数与地块长度关系建模与试验

加种加肥是播种机组必不可少的作业环节,研究播种机组加种加肥参数与作业单元地块长度间的定量关系,对客观分析加种加肥参数随地块长度变化规律、提高播种机组的时间利用率具有重要理论和实际意义。基于播种机组实际作业组织需求,提出加种加肥行程比α_w的概念,建立了3种加种加肥方式及有、无α_w条件下,播种机组加种加肥点间距离、加种加肥量、加种加肥次数和加种加肥总时间等随作业单元地块长度变化关系的数学模型;结合试验数据采用Matlab计算,分别确定了4种典型播种机组以单侧加种加肥方式作业时4个加种加肥参数随作业单元地块长度的变化规律;明确了有、无α_w条件下播种机组加种参数随地块长度均呈“两段一点”式变化规律;确定了当地块面积为5 hm²时,单侧加种加肥方式作业条件下4种典型播种机组的加种参数不同段与其相同段的分界点及其可作业的地块长度上限点：约翰迪尔7830播种机组的地块长度段分界点为575 m、可作业地块长度上限点为1 151 m,维美德171播种机组的分界点为438 m、上限点为1 031 m,常发504播种机组...     

保护性耕作技术与机具研究进展

保护性耕作技术主要包括免少耕播种、秸秆残茬管理及表土耕作技术等。在回顾分析国内外保护性耕作技术应用概况、技术模式和效应的基础上,重点阐述了秸秆残茬管理、表土耕作技术与机具、免少耕播种关键技术的工作原理、技术特点及发展动态。结合国内保护性耕作研究进展与应用需求,在分析归纳现阶段保护性耕作技术难点的基础上,从改进机具关键作业部件加工工艺与材料、加强基础理论研究与机具结构优化、提升机具智能化测控与信息化管理、实现农机与农艺结合和形成因地适宜保护性耕作技术体系等方面展望了未来研究方向。     

玉米秸秆残茬侧向抛出动力学模型建立与试验

针对目前国内外免耕播种机及秸秆回收机均只能实现单一作业工序的现状,为实现2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播种机增设秸秆同步回收装置,通过综合考虑空气阻力、土壤干涉及其他不可控因素,分析了被2BMFJ系列原茬地免耕覆秸精量播种机清秸装置抛出机组侧向的秸秆的空间运动轨迹,对秸秆被侧向抛出过程进行动力学分析,建立了含有修正系数的秸秆被侧向抛出的动力学模型及秸秆空间运动轨迹的参数化方程,并利用高速摄影技术,通过三因素五水平二次回归正交中心组合试验建立了修正系数回归模型。利用秸秆侧向抛出动力学模型,对秸秆回收装置与清秸装置进行匹配,并进行了田间试验,结果表明:平均秸秆回收率为91.21%,不清洁度为6.08%。     

便携式小浆果采收器

设计了一种便携式小浆果采收器,建立了采收器—果枝系统的运动方程,并对其进行简化、分析,获得果枝位移方程、采收器机体端部横向位移方程,分析确定了操作把手的最佳位置。采收作业时采收器的激振频率在稍高于系统固有频率的范围内进行工作。选择适当的激振频率,机体振动强度较小。选择适当的操作位置可以减小操作者的劳动强度。     

玉米原茬地秸秆还田比例调节装置设计与试验

为解决免耕覆秸种植模式下秸秆全量覆盖还田导致的"低温效应"和"生化他感效应"，该研究提出一种基于2BMFJ系列免耕播种机的秸秆还田比例调节技术与配套装置，通过理论分析对秸秆还田比例调节装置相关结构参数进行设计，通过高速摄像技术对秸秆抛撒后空间分布规律进行探究，并应用四因素五水平二次回归正交中心组合试验方法，以清秸弹齿偏角、回收口面积、作业速度和田间秸秆覆盖量为试验因素，作业后秸秆还田比例为响应函数，得到各参数组合对秸秆还田比例的影响规律。分别以理想秸秆还田比例50%和70%为例，对试验指标的回归方程进行验证。当参数组合为清秸弹齿偏角21.0°、回收口面积1 120.0 cm2、作业速度5.0 km/h、田间秸秆覆盖量1.1 kg/m2时，秸秆还田比例为52.3%；当参数组合为清秸弹齿偏角21.0°、回收口面积890.0 cm2、作业速度8.0 km/h、田间秸秆覆盖量1.1 kg/m2时，秸秆还田比例为71.9%。该研究实现了秸秆还田比例的参数可调控，可为免耕覆秸种植模式在寒区的推广应用提供技术支撑。     

水稻秸秆纤维制取工艺参数优化

采用五因素二次回归正交旋转中心组合设计试验方法,以秸秆长度、浸泡时间、套筒初始温度、主轴转速和喂入量为影响因子,以纤维得率、纤维长宽比和抗张指数为响应函数,利用秸秆纤维制取专用试验台,对水稻秸秆纤维制取工艺进行了试验研究,得到了工艺优化参数组合：当套筒初始温度为25℃、主轴转速为70 r/min、喂入量为60 g/min、秸秆长度为10～14 cm和浸泡时间为12～24 h时,可得到纤维得率大于85%、长宽比大于40并且抗张指数大于10 N?m/g、的水稻秸秆纤维。     

末次冰期以来山东埠西与大口北黄土黏土矿物特征及古环境意义

黄土是记录第四纪气候演变信息的良好载体。文中以山东章丘埠西剖面与大口北剖面为研究对象,采用黏土矿物半定性定量分析方法研究剖面黏土矿物相对含量的分布特征,并结合两个剖面中的伊利石结晶度指标进行综合对比分析,探讨了末次冰期以来山东内陆与岛屿黄土的黏土矿物特征以及气候环境演变规律,结果表明：1)山东埠西与大口北剖面的黏土矿物组成以伊利石、蒙脱石、绿泥石、高岭石为主,并均呈现为伊利石>蒙脱石>绿泥石>高岭石的含量变化特征。2)埠西地区的古气候环境总体经历了相对温暖湿润的MIS-3、寒冷干旱的MIS-2两个阶段,并在MIS-3与MIS-2阶段经历了两次较为明显气候变化;大口北地区也经历了古气候环境为相对温暖湿润的MIS-3、寒冷干旱的MIS-2两个阶段,其中在MIS-3与MIS-2阶段过渡时期发生了一次较为明显的气候突变事件。3)虽然埠西剖面与大口北剖面的黏土矿物对古气候环境均具有良好的指示意义,但因地貌因素的影响使埠西与大口北剖面在黏土矿物的分布特征上存在明显的差异。由此可知,黏土矿物在山东黄土古气候环境演变过程中虽然存在着普遍地适用性,但黏土矿物作为环境指标时,对不同地貌类...     

基于AD7794的温室CO_2浓度采集器

大量研究表明,二氧化碳对温室内作物的光合作用影响很大,从而显著地影响作物的产量。因此,研制一种高精确度的二氧化碳采集器尤为必要。针对上述情况,基于MSP430和24位AD转换芯片AD7794设计了一款高精度二氧化碳采集器,该采集器能够实时地采集温室中的二氧化碳浓度,并以RS232串口的形式输出。实验测试表明,该采集器具有高精度、高稳定性和使用方便等特点。     

六枝雨凇灾害的特征及其对农业的影响

利用1961~2008年六枝站逐日雨凇观测资料,采用线性倾向估计等方法,对六枝雨凇天气的时空分布、变化趋势等进行了分析,结果表明:六枝雨凇主要出现在1月份;近48年雨凇日数呈下降趋势,20世纪60~80年代雨凇日数最多,进入90年代以来雨凇日数明显减少;1984年以后随着冬季气温增高,雨凇日数明显减少。