基于时间窗的农机调度技术研究进展

构建合理的跨区域多农机调度服务作业系统可以减少传统农机作业调配方式的成本,避免多区域作业农机的盲目流动,提升农业机械的作业效率.目前,跨区域多农机调度服务作业是我国农业的主要作业方式,智能调度模型和优化算法被广泛应用到农机调度中.针对基于时间窗的农机智能调度技术的特点,综述了农机调度与传统车辆调度的区别,以及国内外学者...     

基于轻量级神经网络MobileNetV3-Small的鲈鱼摄食状态分类

在集约化水产养殖过程中,饲料投喂是控制养殖成本,提高养殖效率的关键。室外环境复杂多变且难以控制,适用于此环境的移动设备计算能力较弱,通过识别鱼类摄食状态实现智能投喂仍存在困难。针对此种现象,该研究选取了轻量级神经网络MobileNetV3-Small对鲈鱼摄食状态进行分类。通过水上摄像机采集水面鲈鱼进食图像,根据鲈鱼进食规律选取每轮投喂后第80～110秒的图片建立数据集,经训练后的MobileNetV3-Small网络模型在测试集的准确率达到99.60%,召回率为99.40%,精准率为99.80%,F1分数为99.60%。通过与ResNet-18, ShuffleNetV2和MobileNetV3-Large深度学习模型相比,MobileNetV3-Small模型的计算量最小为582 M,平均分类速率最大为39.21帧/s。与传统机器学习模型KNN（K-Nearest Neighbors）、SVM（Support Vector Machine）、GBDT（Gradient Boosting Decision Tree）和Stacking相比,MobileNetV3-Small模型的综合准确率高出12.74、23.85、3.60和2.78个百分点。为进一步验证该模型有效性,在室外真实养殖环境进行投喂试验。结果显示,与人工投喂相比,基于该分类模型决策的鲈鱼投喂方式的饵料系数为1.42,质量增加率为5.56%。在室外真实养殖环境下,MobileNetV3-Small模型对鲈鱼摄食状态有较好的分类效果,基于该分类模型决策的鲈鱼投喂方式在一定程度上能够代替养殖人员进行决策,为室外集约化养殖环境下的高效智能投喂提供了参考。     

广东水稻机械化生产技术模式的形成与发展趋势

为了促进广东水稻机械化生产的发展,通过调查研究和专家咨询,对其技术模式进行了研究。结果表明,技术模式包括水平和结构两个层面。模式的形成是内部因素和外部因素双重作用的结果。其中,内部因素来自于技术本身,主要与技术研发、技术成熟度等有关,是影响技术模式形成的根本因素;外部因素是在技术之外影响技术模式形成的因素,包括水稻品种与自然灾害、土地和基础设施建设、组织的发展、农机工作人员和农机农艺部门配合、扶持措施、经济条件和政府投入等方面。技术模式的发展是技术本身和配套措施相结合共同作用的结果,所以在把握技术发展总体方向的同时,必须从组织、管理等方面进行综合配套,才能形成优化的技术模式。     

基于聚类分析的农机购置补贴区域分类

为提高农机购置补贴效果,合理配置补贴资源,提出健全农机购置补贴政策应进行区域分类研究。该文提出粮食生产能力、经济水平、农民购买能力及自然条件是影响补贴区域分类的4个主要因素,并选取粮食产量、人均GDP、农民人均纯收入、丘陵山区所占比重作为衡量指标,利用Q-型系统聚类分析方法,对中国农机购置补贴进行区域分类,通过定性修正得出将31个省（市、区）分为4类区域的分类结果。针对各区域特征、农业机械化发展及投入现状,在补贴总量及结构、补贴机具、补贴标准等方面提出优化农机购置补贴的政策建议。     

窄行距插秧机田间试验效果分析

本文针对南方双季稻区的常规稻种植是否应该减小机插行距的问题,采用随机区组试验设计,在30cm和25cm行距下,设计了不同行距同株距和不同行距同穴数两组对比试验。试验结果显示,当株距在13cm时,25 cm行距的产量要明显高于30 cm;株距在18 cm时,30 cm行距的产量要高于25 cm。当穴数在1.4万穴/667 m2和1.6万穴/667m2时,30cm行距的产量均高于25cm。从产量、经济性、标准化等多方面综合考虑,虽然肯定局部地区尝试缩小行距的做法,但30cm行距插秧机依然是今后的主流机型,不宜大范围进行改变。     

主要粮食作物机械化生产工程模式构建与评价

中国主要粮食作物机械化生产已进入从单环节生产机械化向全程化发展的关键阶段,并在长期的发展过程中形成了多种工程模式。但目前鲜有研究从全程化、产业化、组织化、规模化的角度对其进行深入分析。因此,该文从系统工程的角度构建起主要粮食作物机械化生产工程模式体系框架。为了验证模式构建的合理性,客观分析不同模式的效果,该文在科学、实用、引导、可比、可行原则的基础上构建了一套评价指标体系。根据量化的难易程度,将指标分为易于量化的评价指标和不易量化的分析指标2种类型。评价指标以先进性、完备性、匹配度和经济性为评价准则,分析指标包括生态性、融合度、政策性和组织化指标。指标权重采用3轮专家匿名打分的方式获得,同时运用“现代农业发展目标与要求+统计数据分析+发达国家与地区经验+实际调查+专家咨询”相结合的方法得到指标标准值。在对全国不同区域采集数据进行评价的基础上,该文选取广西水稻机械化生产4种典型模式为例进行实例分析,从结果可以看出,该模式构建方法和评价指标体系具有较好的实用性,可推广应用并在实践中进一步完善。     

基于科教融合的农业机械化专业生产实习教学改革与实践

针对农业机械化及其自动化专业本科生产实习内容覆盖不全面、专业技能提升特色不突出、教学实践形式较单一的现实问题，围绕卓越工程师教育和新工科人才培养目标，开展农业机械化专业本科生产实习教学改革与实践。提出了农业机械化及其自动化专业本科生产实习教学内容体系和教学方法改革的具体措施，结合华中农业大学工学院在精量联合直播技术与装备研究领域的校企合作优势资源，进行基于科教融合、凸显专业特色的实习教学过程改革实施；根据企业生产条件、精量联合直播机生产制造过程等精细组织模块化教学内容，根据实践学习特点开展以学生为中心、理论与实践相结合的教学过程创新。实践证明该项教学改革保证了实践教学深度，强化了专业实践特色与广度，学生参与实践活动的主动性与积极性得到提升，并将工程实践与理论相结合，为后续学习和工作奠定了坚实基础。该教学改革研究可为农业机械化专业本科生产实习教学改革提供参考与示范。      

我国玉米生产效率时空特征分析

为指导我国玉米生产效率提升,基于DEA模型、Malmquist指数法以及ESDA分析法,分析了2005—2015年我国20个玉米主产省(区)玉米生产综合技术效率与全要素生产率变化的时空特征。结果表明:(1)2005—2015年,研究区域玉米生产综合技术效率平均值、纯技术效率和规模效率的均值都未达到DEA有效水平,综合技术效率提高主要依赖生产方式改进,玉米全要素生产率平均下降6.7%,其增长显著依赖于技术进步。(2)各省(区)综合技术效率的差异主要受农业生产方式(技术运用等)、经营规模及农业生产占比等的影响。综合生产技术效率较高的省(区),纯技术效率与规模效率均较高;而综合效率较低的省(区),纯技术效率与规模效率的差异较大。缺乏区域适用的先进生产技术或技术未得到有效投入,推广运用会导致玉米全要素生产率降低。(3)玉米生产各个投入要素均存在不同程度的松弛,配置不合理,均有可节约的空间。(4)研究区域玉米生产综合技术效率呈现集聚性,11年间空间差异扩大。少部分区域存在显著的正相关关系,主要集中在北方地区与黄淮海地区,呈现明显的空间集聚特征。因此,针对性提高区域适用技术的有效投入、改善经营规模,是提高各省(区)玉米生产效率的关键,同时,加强空间布局优化,使玉米生产达到"H-H"集聚是整体提升我国玉米生产效率、提高竞争力的关键。     

基于模糊隶属度的多站点多机协同即时响应调度系统

为了实现多农机站联合调配完成农户的实时作业订单,该研究针对农田与农机的匹配与调度需求问题,综合考虑农户满意度、多农机站协同、订单数量、农田面积和位置坐标等因素,建立带有模糊时间窗并以调度总时长最小和调度农机数量最少为目标的多农机站即时响应调度数学模型。设计了基于保留优秀父代基因的改进遗传算法的农机调度系统,完成多农机站响应多农田的同时作业需求的任务,在最短时间里即时调配农机按照最短路径至各农田完成作业要求。以武汉周边某地区的3个农机站和35个农田作业订单为例,验证所提出的模型和智能优化算法,并进行可视化界面展示。试验表明,当模糊隶属度为0.8,比其为0.9时,调度总路程减少率为9.89%,农机数量降低率为15.38%;针对该地区各农机站农机数量的实际情况,在不影响农户满意度的前提下,单个农机站接受实时订单数量以不超过20为宜。该研究实现了多农机站对多农田精准调度作业,有助于科学合理调度农机,提高农机作业效率,节约成本投入。     

基于模糊DEMATEL-ISM的湖北省农业机械化可持续发展评价

如何促进农业机械化可持续发展是一项重要的研究课题,其首要任务是科学评价农业机械化可持续发展（The Evaluation of the Sustainable Development of Agricultural Mechanization,ESDAM）质量。农业机械化可持续发展受诸多因素影响和制约,该研究通过文献分析、调查和数据解析,利用模糊决策试验与评价实验室（Decision Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL）和解释结构模型 （Interpretive Structure Modeling,ISM）组合方法,分析了影响农业机械化可持续发展各因素之间的关联关系,构建了农业机械化可持续发展评价指标体系。模糊 DEMATEL-ISM法能较好地综合主观和客观评价意见,有助于厘清农业机械化可持续发展的主要影响因素。运用ESDAM-PSIR（压力-状态-影响-响应,Pressure-State-Impact-Response,PSIR）模型,对湖北省农业机械化可持续发展进行评价,并对2004-2020年湖北省的13项指标具体数据进行纵向比较,量化结果与湖北省农业机械化发展现状基本一致,所提方法具有可行性。分析结果表明,经济因素是目前农业机械化可持续发展最重要的影响因素,环境因素日益成为值得着重关注的因素,农机工业和科技的发展是将来需要重点考虑的问题。最后根据评价结果提出相应政策建议,为湖北省农业机械化可持续发展提供指导。