数字果树及其技术体系研究进展

果树是重要的农林植物。在万物智联时代,利用数字化、智能化、网络化技术建立数字果树技术体系,实现对果树生命、生产和生态复杂系统的高效感知、认知和智慧管控,对于果业实现数字化转型具有重要意义。该研究在数字植物技术范畴下,系统论述了数字果树的概念和内涵,提出了数字果树技术体系框架。重点在果树表型信息获取、环境数据获取、三维模型计算、数字育种、果树大数据和虚拟现实技术等方面综述了数字果树研究进展。从产业应用角度,综述了数字果树技术在树形管理、生长监测、种植管理、农技培训、品牌营销等方面应用效果和挑战。最后,展望了数字果树发展趋势、研究热点和技术突破方向,以期为数字果树的进一步发展提供思路与借鉴。     

中国农业航空植保产业技术创新发展战略

农业航空是现代农业的重要组成部分和反映农业现代化水平的重要标志之一。该文在分析中国农业现代化建设中对航空植保技术的需求及国内外航空植保发展现状的基础上,对中国航空植保产业体系进行了深入剖析。指出了制约中国农业航空植保产业发展的主要问题,包括现有农业航空政策法规体系不完善、配套核心科学技术研究不足、专业队伍人才匮乏、社会化服务体系不健全、与农业航空相适应的农田作业环境基础建设被忽略、制度上缺少支持农业航空发展的公益性安排等。并从提高航空植保作业适应性的多机型多作业方式、加大资金投入增强配套核心科学技术的攻关、以及出台有针对性的政策加强管理和规范等方面提出了大力推进中国农业航空植保产业快速健康发展的战略及对策建议。最后对未来3个五年计划内中国对航空植保技术的需求情况进行了预测。分析预测表明,中国农业航空产业是一个尚未真正启动的大产业,未来中国农业航空市场的需求将会有爆发性增长,拉动新增机型投入将达到465亿元以上。随着相关制度及配套核心技术的不断完善,中国农业航空产业必将得到健康、有序和高速发展,有利于实现农业病虫害统防统治,实现精准作业,极大地提速中国现代农业的进程。     

基于语义驱动的日光温室图纸三维建模方法

为了从日光温室施工图纸中重建出温室结构三维模型,提出基于语义映射的施工图纸三维重建方法。首先解析和分类日光温室施工图纸DXF文件,从中识别和理解主要特征构件,建立日光温室构件语义模型并生成分层控制参数,进而基于参数化驱动日光温室三维建模,最后对日光温室三维模型进行真实感渲染。该方法整合CAD制图与三维建模技术,有利于提高日光温室施工图纸的读图效率,建立的三维温室模型具有保真性、交互性和真实感等特性,可用于工程量和造价计算、温室结构优化以及虚拟展示。     

果园变量喷雾技术研究现状与前景分析

果园变量喷雾是提高农药有效利用率、提升果品品质的重要手段之一,已经成为国内外学者研究的热点课题。为明确果园变量喷雾技术与装备已处的研究阶段、所面临的挑战和未来发展的方向,该文从果园变量喷雾技术中冠层结构探测与重构、施药智能决策和变量喷雾执行系统3个主要环节,重点概述了冠层结构探测的主要技术手段及其优缺点,认为机器视觉技术、超声波传感技术、LIDAR(light detection and ranging)探测技术及其相互之间的组合传感技术是未来最主要发展的冠层结构探测技术;综述了当前所采用的基于果园面积GA(ground area)模型、基于冠层高度的LWH(leaf wall height)模型、基于树体面积的LWA(leaf wall area)模型和基于冠层体积的TRV(tree row volum)模型,在此基础上阐述了这4种模型之间的内在联系;在分析了对靶开关决策、离散型决策和连续型决策模型的现状和特点的基础上,提出基于模糊算法的施药量智能连续决策是未来重要的发展方向;从果园变量喷雾机所采用的传感技术、决策模型和所取得的技术指标方面论述了当前世界最典型的装备现状,进一步分析了施药量调控系统、风量调控系统和喷雾位置调控系统的研究现状,提出了风量快速调控系统和喷雾位置快速响应系统的发展方向,以期为果园变量喷雾技术与装备研究提供参考。     

喷头综合性能测试实验台的研制及应用

本文研制的喷头综合性能测试设备采用先进的压力、流量、称重等多种参数的传感技术与计算机控制、处理技术,用于测量喷头的压力、流量、喷雾角及雾量分布特性等主要性能参数,以及喷头的组合性能参数;并可实现多参数精密同步测定及处理功能。     

我国航空植保技术的发展前景

介绍了国际上先进的、具有代表性的农业航空及航空植保技术的现状,以及我国目前植保机械及航空植保使用现状,提出了我国航空植保技术发展的一些想法。     

大型喷杆喷雾机钟摆式主被动悬架自适应鲁棒控制研究

针对大型喷雾机喷杆钟摆式主被动悬架系统存在的参数不确定性和随机干扰导致控制精度低、稳定性差的问题,对基于模型补偿的自适应鲁棒控制算法进行研究。建立了钟摆式主被动悬架的非线性动力学模型和调节机构几何方程,基于模型设计了自适应鲁棒控制器,综合悬架系统和电液位置伺服系统模型中存在的参数不确定性,同时兼顾系统未补偿的摩擦力和外部扰动等不确定非线性因素,通过理论分析和试验证明,在同时存在模型参数不确定和不确定非线性的情况下,设计的控制器可以保证系统输出跟踪控制的暂态性能和稳态精度。以单出杆液压作动器驱动的28m大型喷杆主被动悬架为例,借助建立的大型喷杆悬架半实物仿真平台进行了控制算法的试验验证,并使用Stewart六自由度运动平台模拟底盘的运动干扰,与反馈线性化控制器、鲁棒反馈控制器、PID控制器进行了试验对比,结果表明,设计的基于模型补偿的自适应鲁棒控制器最大跟踪误差0.148°,而反馈线性化控制器最大跟踪误差0.201°,鲁棒反馈控制器最大跟踪误差0.51°,PID控制器最大跟踪误差0.48°。设计的控制器在同时存在参数不确定性和扰动的情况下,使用较小的反馈增益能够保证渐进跟踪性能和稳态跟踪精度。     

不同栽培基质对霍山米斛总多糖含量的影响

以霍山米斛为试材,于采摘期采摘不同栽培基质培养的霍山米斛,采用苯酚-硫酸显色法测定总多糖含量,探究不同栽培基质对霍山米斛总多糖含量的影响。结果表明:不同栽培基质霍山米斛总多糖含量为S1(松树锯末+石子,低矮大棚)S3(松树皮+石子,低矮大棚)S4(椰子壳+石子,低矮大棚)S2(石子,低矮大棚)S5(石子,仿野生)。统计学分析表明,不同基质栽培的霍山米斛总多糖含量的差异存在统计学意义,聚类分析数据显示,5种栽培基质的霍山米斛可以分为4类:S1单独一类、S3单独一类、S4单独一类、S2和S5一类。试验旨为霍山米斛的最佳栽培基质选择和初步判定栽培基质的种类提供依据,以期充分地开发霍山米斛资源。     

北方葡萄水平棚架“顺沟高厂”树形的高光效、省力化评价北大核心CSCD

【目的】通过研究北方葡萄水平棚架"顺沟高厂"树形的应用效果,为简化葡萄栽培技术、促进农艺农机融合提供理论依据及技术指导。【方法】以5 a(年)生‘红地球’‘弗雷无核’‘克瑞森无核’等葡萄品种为试材,将传统棚架直立龙干树形改造成"顺沟高厂"树形,从光效和省力化程度等方面进行了对比评价。【结果】2种树形叶面覆盖面积和消光系数相同,而由于枝蔓分布角度不同,生长季内"顺沟高厂"树形实际光能截获面积大于传统直立龙干树形;"顺沟高厂"树形光合日变化最大和最小值、光合曲线积分面积等指标优于传统直立龙干树形;"顺沟高厂"树形叶片光能利用范围(光较差)LIR为1 942和1 795μmol·m^(-2)·s^(-1),而传统直立龙干树形仅为1 830和1 730μmol·m^(-2)·s^(-1);"顺沟高厂"树形夏季修剪耗时每666.7 m^2 4.35 h,而传统直立龙干树形修剪耗时每666.7 m^2 16.39 h;果实成熟前传统直立龙干树形架面1~4道铁丝明显下沉,果穗最低处1.54 m,"顺沟高厂"树形架面中间2~5道铁丝下沉不明显,果穗最低处1.62 m。【结论】葡萄水平棚架"顺沟高厂"树形具有高光效、简化管理,适宜农机使用的特点。     

基于AABB-OBB盒的玉米叶片碰撞检测

在数字植物虚拟仿真场景中,植物三维模型之间容易出现交叉穿透现象,有必要进行快速有效的碰撞检测。选择以玉米叶片为研究对象,针对叶片形态提出了一种基于AABB-OBB混合包围盒的碰撞检测方法。首先通过AABB盒相交测试剔除部分未相交对象;然后根据叶片形态特点,对可能相交对象构造OBB盒二叉树。依据玉米叶片交叉常态,改进了分离轴测试顺序,提出了基于优先权值的节点搜索方式,并优化了特殊情况的图元测试过程。实验结果表明,该方法能够准确快速地检测到玉米叶片的交叉状况。