基于Mask R-CNN 的玉米干旱卷曲叶片检测

【目的】干旱胁迫严重影响玉米生长和产量水平,对玉米干旱胁迫快速、精确监测,及时制定相应的防灾减灾措施对保障玉米丰产稳产具有重要意义。对玉米干旱卷曲叶片进行监测是实现快速精确地监测玉米干旱胁迫的重要方法。【方法】文章使用单反相机获取干旱胁迫和适宜水分处理下的玉米植株数字图像,使用多边形框手动标注玉米卷曲叶片,建立玉米卷曲叶片目标检测数据集,使用目标检测模型Mask R-CNN对玉米卷曲叶片进行检测。【结果】目标检测模型进行玉米卷曲叶片检测的置信度高于98%,在IOU阈值为0.5时,卷曲叶片检测模型的均值平均精度为74.35%。【结论】目标检测算法能精确地对玉米卷曲叶片进行检测和分割,卷曲检测置信度高。基于叶片卷曲信息的玉米干旱胁迫识别具有快速、及时、精确等优点。随着作物表型组学的发展,目标检测算法可广泛应用于作物生物胁迫、非生物胁迫以及作物表型研究中感兴趣区域的识别和定位等研究。     

果园采摘机器人研究综述

【目的】我国果园面积和水果产量位居世界首列,但是水果种植管理基本依赖人工,其中水果采收就属于高耗劳动力任务,需要大量的农村劳动力参与。但是近年来农村劳动力呈现出老龄化、逐渐减少和高成本化的趋势,这不仅会降低水果的采摘效率,还会造成果园投入成本和水果生产成本增加。为了缓解这一现象给水果产业带来的影响,研发果园采摘机器人将是果园生产低成本高效益的重要选择之一。果园采摘机器人属于多学科融合的技术载体,该研发会面临大量技术挑战。【方法】文章以文献整理和市场调查相结合对采摘机器人研究现状进行梳理,展现国内外多种类型的果园采摘机器人的科研成果,对目前存在的问题进行深入分析,探讨果园采摘机器人的基本系统组成、现存的难题,针对发现的难题提出对策。【结果/结论】果园采摘机器人在我国具有巨大的应用空间,但是由于研发难度大,国内外经济实用的果园采摘机器人产品还很少。需要加大智能采摘机器人的研发力度,综合多学科高新技术,大力开展智能采摘技术及装备的创新研究工作,提高机器人的精准化、便携化、低成本化,促进我国果园采摘机器人早日投入应用。     

对我国智慧农业发展的思考

【目的】随着经济社会不断发展和现代化信息技术在农业上的广泛应用,世界农业逐 步迈入智慧农业新阶段。人工智能系统、数据采集系统、高性能传感器、无人机等关键领 域创新成果大量涌现,有力支撑了智慧农业的快速发展。智慧农业将引领农业快速实现网 络化、数字化和智能化,是一场农业上的新技术革命。【方法】通过系统研讨智慧农业的定 义与技术特点,智慧农业与互联网、物联网、遥感、人工智能、5G 技术等核心关键技术的 发展现状和融合趋势,文章对国内外智慧农业发展现状等进行分析,在此基础上对我国发 展智慧农业的规划、基础条件建设和人才培养提出建议。【结果】当前我国发展智慧农业存 在几个影响深远的短板：（1）专业人才严重缺乏,人才队伍建设与产业需求有较大不适应, 严重制约智慧农业的发展。（2）农村基础设施落后,难以满足产业对智慧农业的巨大需求。 （3）智慧农业科研体系不够健全,难以实现农业技术突破和转换成智慧农业的生产力。 【结论】对我国发展智慧农业的建议主要包括：（1）科学做好顶层规划设计,为智慧农业快 速发展提供政策和技术保障。（2）加快推进农业基础设施建设。综合运用政府支持、财政投 入、民间资本投入等方式,加大对农村信息传输基础设施建设支持力度。（3）加快人才队伍 建设。建立健全技术培训机制,培养一批具专业素养的农业技术人才,促进专业技术人员交 流协作,加快实现智慧农业交叉融合水平。     

基于移动GIS 的家庭农场精准施肥系统设计

【目的】家庭农场是目前中国大力发展的新型农业生产主体,精准施肥是满足家庭农场现代化生产管理需求的重要研究方向和技术难点。研究智能手机和移动GIS技术有助于实时、准确地对农场的养分进行便捷管理。【方法】智能手机端APP结合Web端管理系统成为实现家庭农场精准施肥的主要技术手段。文章对样本点的土壤养分数据进行Kriging插值,进而利用养分平衡法施肥模型对整个地块的土壤数据进行分析,得到精准施肥矢量图并同步到Web端,最终指导变量施肥机进行变量精准施肥作业。【结果】(1)整个系统通过移动端对地块进行管理并获取数据,利用数据管理层同步数据并上传至服务端生成推荐施肥方案,并导出至移动端和变量施肥机;(2)系统在河南、河北和北京3个实验基地进行了初步试验,从信息采集、录入到养分管理、生成施肥方案等过程均验证了系统的实用性;(3)相对于传统施肥,利用系统的精准施肥方案施氮肥可平均节约纯氮约18 kg/hm2。【结论】系统使用方式灵活、方便且对使用人员技术要求低,相对于传统管理模式,工作效率有显著提高。该系统的推广使用可降低化肥使用量,节约成本且可以减少环境压力,对促进农业信息化、现代化具有重要意义。     

基于大数据的进口农产品溯源系统设计与实现

【目的】随着我国农产品进口规模不断扩大,人们对进口农产品质量安全的重视程度不断增加,进口农产品的质量安全管理越发重要。传统的农产品溯源查询系统在多源数据采集、数据共享、数据处理能力等方面存在局限性,难以满足日益增长的溯源查询需求。文章将大数据与云计算技术引入进口农产品质量溯源系统,为进口农产品溯源管理提供高效的解决方案。【方法】该文利用WebGIS、Node.js、数据库开发等技术,介绍了基于大数据和云计算技术的进口农产品溯源系统的设计与实现。系统包括溯源信息查询、防伪验证查询和投诉举报3个功能模块。【结果】实现了对进口农产品溯源数据的分布式动态采集,并以跨平台、多终端的方式为监管部门提供舆情监控、举报频次热度追踪等服务,为企业提供进口农产品追踪与管理服务,为消费者提供包括产品、企业、追溯信息、检疫检测等信息的进口农产品溯源信息查询服务。【结论】对进口农产品问题的及时发现、及时追查、及时控制,能减少进口农产品质量问题,保障进口农产品质量安全,维护消费者和生产企业的权益具有积极的作用。     

基于中国知网和Web of Science 的无人机文献计量分析

【目的】通过文献计量学的方法，对无人机发展近况进行研究。【方法】在中国知网 和Web of Science 两大数据库平台上对无人机相关文献进行检索，基于CiteSpace 文献分析软 件，对两大平台的无人机相关文献发表量、国家分布、被引量、发表机构、研究方向、研 究热点和无人机机型进行文献计量学分析。【结果】两大平台发文量变化趋势相似，在Web of Science 我国和美国的发文量占比最大，但平均被引用量西班牙、澳大利亚、法国、德国、 英国和美国6 个国家高于平均值，我国最低；在CNKI 中国航空院校的发文量最大，Web of Science 上前十发文机构我国和美国占据九席；在CNKI 以航空航天科学与工程的发文量最高 （44%），在Web of Science 工程学的文章数量占比最大（55%）；遥感、测绘、无人机在农业 上的应用和四旋翼无人机在两大平台上均是目前的研究热点，且国内对固定翼无人机和无人 直升机的研究较少。【结论】各国对无人机的研究日益增加，主要以我国和美国为主。我国 应紧跟国际研究热点，继续加大无人机研究深度，特别是固定翼无人机和无人直升机，巩固 我国无人机行业在国际上的地位。     

基于边缘设备的轻量化小目标果实检测模型

【目的】随着计算机视觉和智慧农业的快速发展,果实检测技术已成为研究热点。然而在果园实际应用场景中,存在模型计算量大、目标果实尺度小的问题,导致模型难以在边缘设备上实时运行且小目标果实检测精度低,因此文章通过改进Yolov3模型,设计并实现一种轻量化小目标果实检测模型RegNet-Yolov3,能够在边缘设备上实时运行并实现高精度果实检测。【方法】该模型通过构建轻量化特征提取网络,有效降低模型参数计算量,满足在边缘设备上实时运行要求;并针对柑橘果实小尺度特点,通过添加浅层网络检测分支优化模型小目标检测性能,提升检测精度。【结果】将模型部署在边缘设备Jetson TX2 nano上进行测试,模型m AP值和网络推理速度分别为96.0%和122 ms,均优于原先Yolov3网络测试结果。【结论】实验结果表明,该研究模型能够实现在保持较高检测精度下,在边缘设备Jetson TX2 nano上实时运行,满足果园作业平台果实检测工作。     

管灌区管网用水调控模型研究

【目的】探索管灌区管网用水优化配置方法,有助于减少开关阀门次数、保障管网运行安全。【方法】将管网水动力学模型嵌入到以管网配水时间最小和各节点流量变化最小为目标的管网优化配水模型,通过模型间公共参数的数据交换,构建管网用水配置耦合模型,并采用迭代法对其进行寻优,最终形成管网用水调控模型。【结果】利用该耦合模型可以精准模拟管网各节点的压力流量变化过程,与管灌区目前常用的管网优化配置方法相比,使用耦合模型对管网水资源进行优化配置,在实现管网配水全过程实时监控的同时,使得到的结果更加真实和精细。【结论】该方法的应用实例证明了该模型和算法的有效性;嵌入分布式水动力学模型后,耦合模型无法用传统的规划方法进行求解,迭代求解的迭代格式建立及求解过程比较耗时;该方法为包含分布信息的水资源优化配置问题提供了新的思路。     

智慧农业装备依赖进口情况、潜在风险及对策建议

【目的】农业智能装备是智慧农业发展的重要支撑,对智慧农业装备研究现状进行调研,分析我国智慧农业装备进口依赖情况以及潜在风险,对我国智慧农业现状突破、健康发展具有重要意义。【方法】文章通过市场调研、文献资料调研等方法,探讨了近年来国内外农业智能装备的研究现状,并分析了我国智慧农业重要装备产品的进口依赖情况,从市场、技术等不同角度分析了潜在风险,并从政策、教育、体系建设等方面提出了应对策略。【结果】我国智慧农业装备总体上与国际先进水平还有一定差距,农业传感器、大马力农业装备、多光谱成像系统、畜牧智能化装备等重要农业装备产品与技术对国外产品与技术的依赖程度较大,中高档传感器几乎完全依赖进口,大马力农机核心技术主要依赖进口,农林勘测使用较多的光谱相机多从美国、瑞士等国进口,大型畜牧企业的智能装备大多采用整机进口或核心部件进口。我国智慧农业装备进口依赖程度对我国农业企业长期发展、我国农业科技水平提升都具有不利影响。【结论】抓住当前我国科技与经济发展势头,从政策扶持、产学研结合、教育培养、基础建设等角度展开智慧农业核心技术与产品、企业与人才的培养和储备,是应对风险、促进我国智慧农业装备快速突破和发展的重要对策。     

石山壅羊精细养殖管理平台开发与应用

【目的】为提高壅羊繁殖管理水平和繁育生产效率研究开发了石山壅羊精细养殖管理平台。【方法】文章基于石山壅羊种羊从妊娠、产羔、哺乳到下一个繁殖周期的生产管理工艺,设计了母羊基本信息的数据采集标准规范,建立了壅羊场模型和壅羊个体档案数据库并基于SQL Server 2012数据库及.Net编程技术,设计开发了壅羊种羊从繁殖、哺乳及健康管理等信息化管理平台。【结果】该平台实现了对壅羊繁殖状态、哺乳生产与周转核心数据的远程化数字管理,主要功能包括繁殖性能参数如胎间距、种羊胎次结构、高低产母羊、系谱跟踪及羊只资料卡等在线动态分析与数据导出,发情配种、初检复检、产羔泌乳、淘汰及羔羊断奶等各类生产事件的智能提醒,以及各种繁殖参数的可视化图形统计分析等。【结论】对雍羊繁殖与生产过程数据的分析及挖掘,提升了基础数据的利用价值,更有利于壅羊场管理者的科学决策。