油菜籽联合收获机作业效果综合测评

我国油菜机收损失率过高,一个重要原因是在实际生产中大多用谷物联合收割机兼收油菜,收获损失难以精准把控,割台损失率、脱粒清选损失率、破碎率都过高,总损失率难以达到行业标准要求,亟待对专用油菜籽联合收获机实际作业性能进行科学准确评价,加大专用油菜籽联合收获机推广应用力度。为此,农业农村部农业机械化总站组织对国内主流的3款专用油菜籽联合收获机开展了包括作业性能和经济性能在内的作业效果综合测评。结果显示,3款机具的含杂率、破碎率、总损失率等作业性能指标均达到行业标准要求,满足生产需要,充分说明油菜籽专用联合收获机的作业性能比兼用收获机更为可靠;3款机具的作业效率均是人工收割油菜的100倍以上,包括人工、机具折旧、燃油在内的作业总成本只有人工的1/10,经济效果显著。通过结果分析,提出以收定种、耕种收一体推进油菜机收,大力发展高效低损油菜收获机具装备,加大机手培训指导减少机收损失等措施建议。     

基于改进YOLOv5的蝴蝶兰花朵识别与计数

为精确预测蝴蝶兰产量和对蝴蝶兰的生产进行科学管理,对大苗时期的蝴蝶兰植株花朵和花苞进行识别与检测,统计其花量。由于蝴蝶兰花苞目标体积较小,提出一种基于改进YOLOv5的蝴蝶兰花朵与花苞识别方法。首先,修改颈部网络的结构,在特征金字塔FPN(Feature Pyramid Network)和路径聚合网络PANet(Path Aggregation Network)中引入有利于小目标检测的160×160尺度特征层,以提升对小目标的检测效果;其次,使用K-means++聚类算法针对训练集生成更合适的先验框,并采用载入预训练权重和冻结主干网络的训练方式,以使模型更加容易学习,提高网络模型收敛速度和泛化能力;最后,在颈部网络加入轻量级注意力机制,加强对目标的关注,减少背景干扰,以提升模型的特征提取能力。试验结果显示,该算法对花苞的检测精确率达到89.54%,比改进前提升9.83%;对花苞和花朵的平均精确率达到91.81%,比改进前提升5.56%。该算法有优异的检测精度并有效提高对小目标的检测能力。     

结合注意力机制与YOLOv5的松材线虫病受害木检测

松材线虫病是我国近几十年来最严重的一种森林病害,加强疫情的监测迫在眉睫。本研究在自建数据集的基础上采用3种不同的注意力模块(CBAM、SE和CA)改进YOLOv5算法并结合数字正射影像图自动识别松材线虫病受害木,分别对比了改进模型CBAM-YOLOv5、SE-YOLOv5、CA-YOLOv5与YOLOv5模型的识别效果,实现了对变色松树和枯死疫木检测效果的提升。结果表明：3种注意力改进策略的变色松树查全率、平均精度和F1分数显著提高,查准率不逊色于YOLOv5模型;综合考量查全率和F1分数指标,SE-YOLOv5模型的变色松树和枯死疫木检测效果最好,其F1分数分别达到89.7%和76.9%,比原模型分别提高了5.5%和5.4%,其检测精度分别为91.7%和80.3%,较YOLOv5模型分别提升了4.7%和5.1%;在理想置信度阈值情况下3种注意力改进策略的变色松树和枯死疫木查全率均值分别为85.4%和76.6%,基本满足实际检测需求。对各注意力改进模型检测层的特征图和热力图进行剖析可以看出,嵌入注意力机制有利于提取高贡献度的特征成分,可以提升变色松树特征提取的准确性。因此,改进的YOL...     

基于改进杂草算法的温室农场多载AGV调度研究

随着人工劳力成本逐年上升,果蔬产品采摘后及时放置保鲜室存储成为现代化温室农场关注的重要环节之一。针对劳力成本与保鲜及时性问题,将自动导航小车(automatic guided vehicle,简称AGV)应用到农场果蔬搬运,以保证果蔬产品采摘后能尽快得到保鲜。以果蔬产品采摘后至冷库前的时间段长度平均值和完成搬运任务总时间最小作为优化目标,建立多载AGV调度问题的多目标优化模型,将基本杂草算法和改进算法应用到模型的求解。在仿真环境下,验证模型和算法的有效性和科学性,从而为实现温室设施装备自动化提供一种有效方法。     

重庆市不同规模灌区农灌水有效利用系数测算与对比研究

通过对重庆市不同规模灌区农田灌溉用水有效利用系数计算结果的比较研究,对出现的中型灌区农田灌溉用水有效利用系数大于小型灌区的结果进行合理性分析,并为重庆市农田灌溉用水有效利用系数的进一步提高,提出相关建议,为政府相关部门的科学决策提供参考.综合考虑重庆的地形、气候、土壤等因素.根据选定灌区的实测数据,采用首尾测算法计算2017年重庆市不同规模灌溉农田灌溉水的有效利用系数,采用单因素和主成分分析法,分析影响农田灌溉水有效灌溉系数的主要因素. 1)通过测算, 2017年重庆市中型灌区农田灌溉水有效利用系数为0.499,小型灌区为0.487,推算全市为0.495; 2)在影响农田灌溉水有效利用系数的主要因素中,当地的节水工程和管理状况所占的比例大于自然因素; 3)中型灌区在节水工程的投资、管理和维护等方面均优于小型灌区; 4)自然因素中,降水量对农田灌溉水有效利用系数具有一定的负面影响.     

花椒采摘机器人视觉识别与定位求解

针对花椒市场需求量大、采摘困难的现状。笔者设计了自动识别花椒系统,通过对比4种识别算法的性能,采用识别效果最好的K-means聚类算法对花椒果实目标进行提取,针对花椒串生长具有离散性特点提出用平面内质点系模型求出花椒串质心。提出了Otsu算法与K-means算法结合图像相减的方法识别出花椒的结果母枝,然后根据小孔成像的基本原理和凸包理论得出单目视觉的花椒深度信息。最后以到花椒质心最短距离为限定条件确定母枝上采摘点所在的直线段,经过坐标转换求出直线段上采摘点的三维世界坐标。     

割草机器人自动控制系统 —基于智能视觉和人工算法

为解决无导航功能的智能割草机割草区域最佳覆盖的问题,将智能视觉和人工智能聚类算法引入到了割草机控制系统的设计上,通过分解目标区域和计算质心位置,实现作业区域的全覆盖识别。机器人控制系统利用智能视觉来判断割草作业区域,代替了以信号和微波等为依据的导航功能,可以有效地提高作业区域的识别效率和精度。为了验证方案的可行性,以割草机器人路径规划为例,对割草机器人的路径规划时间和准确率进行了测试。结果表明:基于智能视觉和人工聚类算法的割草机器人具有较高的路径规划效率,且路径规划的准确率也较高,可以满足割草机器人控制系统的设计需求。     

基于光电子信息处理的智能灌溉监控系统研究

为了提高农业灌溉效率,降低灌溉成本,基于光电子处理技术设计了智能灌溉监控系统。系统主要由数据采集模块、中央控制中心、光伏电池、用户界面模块和执行模块组成,通过光电子技术将光能转化为电能,为系统运行提供能量,并采用非均匀间隔的Huffman算法传输数据。为验证系统的性能,对系统进行试验,结果表明:系统的光伏电池能够为灌溉和监控系统提供稳定的电压,监控系统能够实现对灌溉系统的实时监控,运行稳定,性能良好。     

建立数学模型解决“巡检线路排班”问题

目的安全检查在工业生产中不可或缺,是发现和消除事故隐患、落实安全措施、预防事故发生的重要手段。为提高巡检的效率,优化资源配置,通过建立数学模型以达到花费最短的时间和最少的人力完成巡检任务。方法通过对模型的假设及简化,建立目标规划模型,运用Kruskal算法找出连通图的最小生成树,运用Floyd算法找出最短路径,使用MATLAB、LINGO编程对建立的模型进行求解。结果在问题1中,运用Kruskal算法找出最小生成树后,经过分析计算,以调度中心XJ—0022为树根对最小生成树粗略划分为4个子图,运用Floyd算法找出每位工人的最短巡检路径,建立目标规划模型,再使用MATLAB及LINGO,确定每班4人为最优,并给出了最优巡检线路和巡检时间表。在问题2中,若增加休息和吃饭时间,经过分析讨论后每班应有6名工人。根据第一问的算法思想求出每位工人的最短巡检路径,经过软件求解,给出了最优巡检线路和巡检时间表。在问题3中,若要把问题1中的固定上班改为错时上班,反而会增加人力成本,不可取。对问题2,把上班时间进行如下调整:3∶00-11∶30、11∶30-19∶00、19∶00-3∶00,这样每班5个人就可以完成工作,此种方法比固定上班可节省3人。结论通过建立数学模型,并对模型的求解,最终解决了问题,花费最短的时间和最少的人力完成巡检任务。     

基于粒子群算法优化BP神经网络的土壤含水量短期预测模型

为提高土壤含水量预测精度,基于物联网监测数据,提出了粒子群算法(PSO)优化BP神经网络的土壤含水量预测方法。首先应用主成分分析法筛选出影响土壤含水量的关键影响因子,然后构建8-5-1的BP神经网络拓扑结构,应用粒子群算法优化BP神经网络的初始权值和阈值。结果表明:与传统BP神经网络相比,新模型优化了网络结构,避免了陷入局部最优解,具有良好的预测效果;模型的评价指标平均绝对误差、平均绝对百分误差、误差均方根分别为0.259 2、0.010 5和0.135 6,与单一BP神经网络相比,预测精度更高,可满足实际的土壤含水量预测的需要。