农机虚拟装配分类检测网络数据集构建方法

目的 虚拟装配在工业中可节约生产成本,提升机械部件生产效率。现有的虚拟现实引擎缺乏自动建立碰撞体功能,无法完整还原实际装配过程中的物理属性;通用化构建零件网格实体是提升虚拟装配实用性、精确性及通用性的重要途径。方法 以批量农机部件为样本对象,设计批量预处理算法及改进采样相关算法,通过构建三维模型样本的图片数据集,训练人工智能分类检测网络,从图片中分类并检测相关参数,实现自动构建碰撞体功能。结果 经过优化算法处理训练得到的分类检测网络从图片分类零件种类的精度在98%以上,从图片检测零件各项碰撞体构建参数的精度在98%以上;未经优化处理训练的网络不收敛。结论 本研究方法可以有效提升人工智能分类检测网络的识别精度及训练效率,结合碰撞体参数化构建程序,可提升碰撞体建模精度。     

Biolog-ECO解析黄瓜连作营养基质中微生物群落结构多样性特征

【目的】营养基质栽培作为一种有效缓解土壤连作障碍的栽培方式而被广泛应用,但随着栽培年限增加,也会表现出连作障碍现象。目前针对营养基质连作障碍产生机理的研究相对较少,生产上主要采用更换营养基质的方式维持生产力,造成大量的资源浪费。本研究从微生物群落功能多样性方面探索营养基质连作障碍产生机理,为找到合理修复营养基质的方法奠定基础。【方法】以日光温室黄瓜槽式连作栽培的营养基质（稻草+土壤+膨化鸡粪）为试材,采用Biolog-ECO方法计算Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、McIntosh指数及丰富度指数,进而揭示微生物群落结构多样性,采用主成分分析法探索不同连作茬次营养基质中微生物群落结构变化的特征与规律。【结果】黄瓜平均单株产量随着连作茬次的增加在连作第5茬达到最高值,连作11茬显著低于第1茬水平。营养基质pH随着黄瓜连作茬次的增加逐渐降低,连作13茬时显著低于其他茬次。有机碳、速效氮、磷、钾含量均在连作第5茬的营养基质中含量达到最高值;连作第11茬时,速效氮及速效钾含量显著低于第1茬;有机碳和速效磷含量则在连作第13茬显著低于第1茬。微生物群落碳代谢主成分分析结果显示连作7茬以后营养基质中微生物碳源利用情况与之前各茬次间差异显著。微生物群落多样性指数结果表明,香农指数、McIntosh指数及丰富度指数均在连作第5茬达到最大值,香农指数和丰富度指数在第11茬开始显著低于第1茬,McIntosh指数在第13茬显著低于1茬。同时,随着连作茬次的增加,营养基质中微生物对单一碳源L-精氨酸、D-半乳糖内酯、吐温40、吐温80、丙酮酸甲脂、甲基D葡萄糖苷、N-乙酰基-D-葡萄胺的代谢活性明显降低;而对L-天冬酰胺酸、2-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、腐胺、D-甘露醇的代谢活性明显提高。【结论】采用营养基质栽培黄瓜,连作第5茬黄瓜产量显著高于其他茬次,微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指标及对单一碳源的高利用碳源数均在各茬次中最高;在连作第11茬后微生物碳代谢能力显著下降,微生物多样性水平显著降低,微生物对羧酸类碳源利用率明显提高,说明偏好羧酸类碳源微生物种群得到富集,微生物群落结构发生单一化现象。     

盐胁迫对4种园林植物土壤养分及酶活性的影响

探讨盐胁迫对狗牙花(Ervatamia divaricata)、红背桂(Excoecaria cochinchinensis)、朱蕉(Cordyline fruticosa)和花叶假连翘(Duranta repens)4种园林植物的土壤养分和酶活性的影响,旨在为滨海园林植物的管理提供参考。以盆栽的狗牙花、红背桂、朱蕉和花叶假连翘为试验材料,设置0%(对照)、0.3%和0.6%的NaCl质量分数进行试验,研究盐胁迫对这4种园林植物土壤养分及土壤酶活性的影响。结果表明:随着盐质量分数升高,狗牙花、红背桂和花叶假连翘的土壤pH值下降,而朱蕉反之;与对照相比(0%),除了0.6%盐质量分数的狗牙花外,各植物的土壤有机质质量分数较对照均有不同程度地增加。盐胁迫极显著提高了各植物的全Na、交换性Na质量分数,并显著提高了多数植物的全N、碱解N、全P、全K和速效K质量分数。0.6%的盐质量分数显著降低了各植物的土壤过氧化氢酶活性、狗牙花以外植物土壤的脲酶活性及朱蕉和花叶假连翘的土壤磷酸酶活性。因此,NaCl胁迫极显著提高了土壤Na质量分数和降低了土壤活性,不利于园林植物的生长。     

海带干燥系统的改进设计与试验

为提高海带太阳能辅热耦合干燥系统的效率和降低海带的干燥能耗,采用风道风速统计法和节能保温技术,进行改进设计及性能测试。通过调节可拆卸导风板提高海带干燥的均匀性,采用锯齿夹撑开海带两端,增加烘干面积,提高海带干燥的效率;同时为了解决原系统散热性高的问题,增加橡塑海绵保温材料,提高保温性。改进后风速测试显示,风道内各点风速大小有所提高,其中后上、后中风速比原始后上、后中风速提高了3倍;保温性测试表明,从50℃降到40℃,时间为46.4 min,改进后的降温时间比原始的降温时间增加了16倍,热损耗减少了95%;在最高温度为28.7℃、光照度为110000 lx下,鲜海带为60.0 kg,自然晾晒+储热+热泵干燥模式下的干燥时间为11.5 h,热泵开启时间为4.5 h,干海带含水率为8.21%。研究表明,改进的海带太阳能辅热耦合干燥系统效率高,提高了对太阳能和风能的利用率,能耗低。     

水稻的氮磷钾养分吸收特性及其与产量的关系

在田间条件下，对包括两系杂交稻在内的8个水稻品种的氮磷钾吸收特性及其与产量的关系进行了分析研究。结果表明：早稻仅在分蘖-拨节期出现一个吸氮高峰，约占总吸氮量的60%；晚稻在分蘖期和孕穗-抽穗期出现两个吸氮高峰，分别占总吸氮量的40%和24%左右。早稻吸收磷钾的高峰期可从分蘖期-直持续到抽穗期以后，而晚稻吸收磷钾的高峰期仅在分蘖期，其吸收量占全生育期吸收量的55%以上。在稻谷产量、稻草产量和干物质总积累量方面，两系杂交稻比其它品种具有明显的优势，分别高出21%，46%和32%；在这些方面晚稻比早稻具有更明显的优势，晚稻的磷钾养分（尤其是磷素）利用效率比早稻高，晚稻吸收较少的养分而生产较多的稻谷。相关分析表明，水稻各生育阶段的吸氮量与稻谷产量呈显著正相关；而中后期的磷钾吸收多为奢侈吸收，它与稻谷产量无相关性。     

高效设施农业中的水分调控与节水灌溉技术

阐述了高效设施农业的效益和存在的问题以及其中的水分环境调控要求和措施。认为设施农业中节水灌溉技术的选择应以水分环境调控要求为依据。并简介了当前我国高效设施农业中应合理选用的节水灌溉技术形式     

柑橘机器人夹持损伤有限元预测及试验验证

【目的】研究作业机器人不同夹持条件下柑橘的内部应力变化,预测并分析柑橘的夹持损伤。【方法】测定柑橘各组分的力学参数;根据柑橘结构建立其所对应的有限元模型,模拟机器人不同指面夹持柑橘的过程;利用自行设计的末端夹持平台对柑橘实物进行夹持验证试验。【结果】柑橘的纵向果皮和果肉的弹性模量分别为11.408和0.277 MPa,极限应力分别为1.250和0.048 MPa。模拟试验中,得到柑橘果皮和果肉的等效应力分布图;柑橘果皮应力大于果肉;由于果肉的极限应力小于果皮,果肉的损伤先于果皮;相同夹持力下,弧指比平指对柑橘果皮和果肉作用应力小;平指夹持力为23 N时,果肉出现损伤,但弧指夹持力为45 N时,果肉才出现损伤;当夹持力分别为12、23、34、45、56、67 N时,平指比弧指夹持的柑橘果肉损伤率分别大0、10%、30%、40%、20%、20%。夹持试验结果验证了模拟预测试验。【结论】可实现柑橘夹持损伤预测和评估,可为柑橘作业机器人的减损结构设计提供依据。     

壳寡糖对干旱胁迫下甘蔗叶片生理指标的影响

[目的]探讨干旱胁迫下壳寡糖对甘蔗生理指标的影响,明确壳寡糖的抗旱作用机制,为壳寡糖在作物抗旱中的应用提供参考依据.[方法]以台糖22号(ROC22)为材料,设正常供水(CK)、干旱处理、干旱胁迫条件下甘蔗叶片喷施100 mg/L壳寡糖溶液3个处理,在喷施壳寡糖后第2、4、6和8d采集叶片样品,测定甘蔗叶片内肽酶、丙二醛(MDA)、可溶性糖、叶绿素荧光参数等.[结果]在正常供水条件下,甘蔗叶片内肽酶活性、MDA、可溶性糖含量、F/Fm和电子传递量子产量(ΦPS Ⅱ)、相对水分含量(RWC)均保持在一定水平,无明显变化.随着干旱胁迫时间的延长,干旱处理及喷施壳寡糖处理的甘蔗叶片内肽酶活性、MDA和可溶性糖含量呈上升的变化趋势,而干旱处理叶片F/F和电子传递量子产量(ΦPS Ⅱ)、RWC及壳寡糖处理的RWC呈不断下降的变化趋势.壳寡糖处理后第2～8 d的甘蔗叶片内肽酶活性不同程度高于干旱处理,而干旱处理第4～8 d的叶片MDA含量不同程度高于壳寡糖处理.经壳寡糖处理后第2～6 d叶片可溶性糖和RWC均稍低于干旱处理,但在第8d显著高于干旱处理,分别为28.1 mg/g和66.7％.喷施壳寡糖处理后的叶片Fv/Fm和ΦPS Ⅱ呈不断增加的趋势,并在第8d显著高于干旱胁迫处理,分别为干旱胁迫组的1.28和1.58倍.[结论]干旱胁迫下,外施壳寡糖可协调甘蔗叶片的生理代谢过程,改善甘蔗叶片对干旱胁迫的适应性,增强甘蔗的抗旱能力.     

分子标记辅助选择抗南方玉米锈病材料

以来自国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)的高抗南方玉米锈病种质为抗锈源,把抗病基因导入来自温带欠抗锈种质,借助分子标记辅助选择,聚合抗锈基因定向改良,对获得的BC2F2进行田间抗病性接种鉴定。结果显示,利用phi048选择与抗病亲本相同带型的BC2F2家系368个单株接种鉴定,抗及高抗级别植株共235株,占总株数的63.9%;中抗级别植株114株,占31.0%;感病植株19株,占5.1%。表明利用phi048对南方玉米锈病抗病材料进行早代选择是有效的,可淘汰大量感病家系,减轻田间工作量;利用分子标记辅助定向选择结合抗病接种鉴定,能有效改良温带种质的抗锈性。     

基于全卷积神经网络的荔枝表皮缺陷提取

【目的】增强荔枝表皮缺陷提取效果,满足其品质检测分级准确性要求。【方法】采用Tensorflow框架构建基于AlexNet的全卷积神经网络AlexNet-FCN,以ReLU为激活函数,Max-pooling为下采样方法,Softmax回归分类器的损失函数作为优化目标,建立荔枝表皮缺陷提取的全卷积神经网络模型,并用批量随机梯度下降法对模型进行优化。【结果】模型收敛后在验证集上裂果交并比(IoUd)为0.83,褐变交并比(IoUb)为0.60,褐变与裂果的总体交并比(IoUa)为0.68;与利用线性SVM、朴素贝叶斯分类器缺陷提取效果相比,该模型的特征提取能力显著提高。【结论】全卷积神经网络在水果表面缺陷提取中具有良好的应用前景。