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2009, 25(8):288-293.
摘要:
为了研究微波辅助泡沫干燥方法对黑加仑果浆脱水的适用性，该文选择了合适黑加仑果浆起泡添加剂，并研究了起泡黑加仑果浆的微波干燥特性。选择食品级单甘酯和大豆分离蛋白作为起泡剂，发现其添加量对黑加仑果浆起泡特性有显著的影响，添加6.0%单甘酯和3.0%大豆分离蛋白作为起泡剂，以0.5%的羧甲基纤维素10 mL作为稳定剂，结果表明，加入这组添加剂的果浆在搅拌6 min时，得到的泡沫果浆具有较高膨胀性和稳定性。采用微波辅助泡沫干燥方法对起泡黑加仑果浆进行干燥，试验发现，随着初始微波强度的增大和料层厚度减小，物料的干燥强度显著增加。对比试验的结果表明，微波泡沫干燥速度及干品的色泽品质均优于热风泡沫干燥的。在连续带式微波干燥设备中，起泡黑加仑果浆推荐工艺参数为：初始微波强度14.0 W/g，料层厚度5 mm。因此，微波辅助泡沫干燥技术适用于黑加仑果浆脱水加工。
为了研究微波辅助泡沫干燥方法对黑加仑果浆脱水的适用性，该文选择了合适黑加仑果浆起泡添加剂，并研究了起泡黑加仑果浆的微波干燥特性。选择食品级单甘酯和大豆分离蛋白作为起泡剂，发现其添加量对黑加仑果浆起泡特性有显著的影响，添加6.0%单甘酯和3.0%大豆分离蛋白作为起泡剂，以0.5%的羧甲基纤维素10 mL作为稳定剂，结果表明，加入这组添加剂的果浆在搅拌6 min时，得到的泡沫果浆具有较高膨胀性和稳定性。采用微波辅助泡沫干燥方法对起泡黑加仑果浆进行干燥，试验发现，随着初始微波强度的增大和料层厚度减小，物料的干燥强度显著增加。对比试验的结果表明，微波泡沫干燥速度及干品的色泽品质均优于热风泡沫干燥的。在连续带式微波干燥设备中，起泡黑加仑果浆推荐工艺参数为：初始微波强度14.0 W/g，料层厚度5 mm。因此，微波辅助泡沫干燥技术适用于黑加仑果浆脱水加工。
2021, 37(12):20-27.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.12.003
摘要:
为研究双蜗壳泵内压力脉动情况，该研究以某大型双蜗壳双吸泵为研究对象，通过三维非定常计算对不同隔板起始位置对水力性能、叶轮径向力、蜗壳内各点压力脉动的影响进行研究。研究结果表明，采用双蜗壳结构后，设计点效率下降4%～5%；径向力大小在叶轮旋转过程中呈周期性变化，径向力大小受隔板起始位置影响较大，因此需要合理布置隔板起始位置；隔舌附近各点压力分布均呈现明显的周期性波动变化，隔舌后测点压力峰值、平均值及脉动值要远小于隔舌前测点，仅为隔舌前测点相应值的25%～50%，而且随着隔板起始位置后移，隔舌附近各点压力波动逐渐减弱；综合考虑水力性能及压力脉动影响，隔板起始点应布置于自隔舌点以叶轮中心为圆心向蜗壳出口方向旋转200°位置，该结构下水力效率最高，径向力最小，研究结果可以为大型双蜗壳双吸泵水力性能改进及结构优化提供一定的理论支持。
为研究双蜗壳泵内压力脉动情况，该研究以某大型双蜗壳双吸泵为研究对象，通过三维非定常计算对不同隔板起始位置对水力性能、叶轮径向力、蜗壳内各点压力脉动的影响进行研究。研究结果表明，采用双蜗壳结构后，设计点效率下降4%～5%；径向力大小在叶轮旋转过程中呈周期性变化，径向力大小受隔板起始位置影响较大，因此需要合理布置隔板起始位置；隔舌附近各点压力分布均呈现明显的周期性波动变化，隔舌后测点压力峰值、平均值及脉动值要远小于隔舌前测点，仅为隔舌前测点相应值的25%～50%，而且随着隔板起始位置后移，隔舌附近各点压力波动逐渐减弱；综合考虑水力性能及压力脉动影响，隔板起始点应布置于自隔舌点以叶轮中心为圆心向蜗壳出口方向旋转200°位置，该结构下水力效率最高，径向力最小，研究结果可以为大型双蜗壳双吸泵水力性能改进及结构优化提供一定的理论支持。
2021, 37(19):7-17.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.19.002
摘要:
利用拖拉机排气余热能够有效降低燃油消耗，其中基于有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle, ORC）的余热能量转换效率最高。该研究根据拖拉机实际空间尺寸，试制了一种板翅式蒸发器用以回收柴油机排气余热。基于移动边界法建立排气与工质对流传热数值模型，结合台架试验数据验证模型有效性，并定量分析了柴油机全工况下蒸发器热力性能。为提高蒸发器传热量和适用范围，采用CFD仿真和BP神经网络进一步分析非设计工况时蒸发器传热特性，并对结构与工质参数进行优化。结果表明：1）蒸发器热力性能随转速和负载增大而提高，最大传热量为69.89 kW，在中低转速负载工况下，蒸发器出现传热不稳定现象；2）增加接管倒角和改变翅片形状，在蒸发器尺寸不变条件下传热量可提高5.2%，传热面积增大0.19 m2；3）通过优化流道、工质流量和进口温度，能够改善中低负载工况热力性能，如柴油机1 500 r/min时，工质流量可在0.03～0.08 kg/s范围变化，最大传热量可达19.46 kW。研究结果可为蒸发器实际应用于拖拉机及与柴油机工况匹配提供参考。
利用拖拉机排气余热能够有效降低燃油消耗，其中基于有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle, ORC）的余热能量转换效率最高。该研究根据拖拉机实际空间尺寸，试制了一种板翅式蒸发器用以回收柴油机排气余热。基于移动边界法建立排气与工质对流传热数值模型，结合台架试验数据验证模型有效性，并定量分析了柴油机全工况下蒸发器热力性能。为提高蒸发器传热量和适用范围，采用CFD仿真和BP神经网络进一步分析非设计工况时蒸发器传热特性，并对结构与工质参数进行优化。结果表明：1）蒸发器热力性能随转速和负载增大而提高，最大传热量为69.89 kW，在中低转速负载工况下，蒸发器出现传热不稳定现象；2）增加接管倒角和改变翅片形状，在蒸发器尺寸不变条件下传热量可提高5.2%，传热面积增大0.19 m2；3）通过优化流道、工质流量和进口温度，能够改善中低负载工况热力性能，如柴油机1 500 r/min时，工质流量可在0.03～0.08 kg/s范围变化，最大传热量可达19.46 kW。研究结果可为蒸发器实际应用于拖拉机及与柴油机工况匹配提供参考。
2021, 37(1):68-76.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.009
摘要:
为了快速获取柑橘树冠信息，提升柑橘园精准管理，该研究基于无人机平台获取了柑橘数码和多光谱影像，分析了无人机影像反演柑橘树冠信息的效果。首先利用无人机数码影像及分水岭算法进行柑橘单木分割，然后构建柑橘树冠层高度模型，提取柑橘株数、株高、冠幅投影面积等结构参数信息，进而利用无人机多光谱影像获取柑橘的8种常用植被指数，采用全子集分析法筛选柑橘冠层氮素含量的敏感植被指数，构建基于多元线性回归的冠层氮素遥感反演模型，进行以冠幅为基本单元的柑橘树冠层氮素含量遥感制图。研究结果表明：柑橘的单木识别准确率在93%以上，召回率在95%以上，平均F值为96.52%；柑橘树的反演株高与实测株高具有较强的相关性，决定系数R2为0.87，均方根误差为31.9 cm；单株冠幅投影面积与人工绘制的冠幅面积的决定系数，除果园A在12月的结果较低（R2为0.78）外，其余均在0.94及以上；采用全子集分析法筛选的柑橘冠层氮素敏感植被指数为归一化植被指数（NDVI）、绿色归一化植被指数和冠层结构不敏感指数，所建立的多元回归模型的决定系数R2达0.82，均方根误差为0.22%，相对误差为6.59%。综上，无人机影像在柑橘树冠参数信息提取方面具有较好的应用效果，能够快速有效地提取柑橘树冠参数信息。该研究可为使用无人机平台进行果园精准管理提供技术支撑。
为了快速获取柑橘树冠信息，提升柑橘园精准管理，该研究基于无人机平台获取了柑橘数码和多光谱影像，分析了无人机影像反演柑橘树冠信息的效果。首先利用无人机数码影像及分水岭算法进行柑橘单木分割，然后构建柑橘树冠层高度模型，提取柑橘株数、株高、冠幅投影面积等结构参数信息，进而利用无人机多光谱影像获取柑橘的8种常用植被指数，采用全子集分析法筛选柑橘冠层氮素含量的敏感植被指数，构建基于多元线性回归的冠层氮素遥感反演模型，进行以冠幅为基本单元的柑橘树冠层氮素含量遥感制图。研究结果表明：柑橘的单木识别准确率在93%以上，召回率在95%以上，平均F值为96.52%；柑橘树的反演株高与实测株高具有较强的相关性，决定系数R2为0.87，均方根误差为31.9 cm；单株冠幅投影面积与人工绘制的冠幅面积的决定系数，除果园A在12月的结果较低（R2为0.78）外，其余均在0.94及以上；采用全子集分析法筛选的柑橘冠层氮素敏感植被指数为归一化植被指数（NDVI）、绿色归一化植被指数和冠层结构不敏感指数，所建立的多元回归模型的决定系数R2达0.82，均方根误差为0.22%，相对误差为6.59%。综上，无人机影像在柑橘树冠参数信息提取方面具有较好的应用效果，能够快速有效地提取柑橘树冠参数信息。该研究可为使用无人机平台进行果园精准管理提供技术支撑。
2013, 29(19):88-97.
DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2013.19.011
摘要:
该文针对直接采用20世纪90年代初确定的中国主要作物的作物系数估算作物需水量存在的主要问题，分析了作物系数需要校正的原因：Penman修正式和Penman-Monteith公式在计算ET0时差异较大，且对生育期较长的越冬作物的影响要高于生育期较短的夏季作物。同时利用河南省18站多年气象资料，分析了引起两公式差异的因素：辐射项处理的不同是引起两公式差异的主要原因。秋冬季，采用两公式计算的月ET0、ETrad值差异均高于春夏季，空气动力学项对ET0值的影响与风速有关，较高的风速可能导致空气动力学项的影响高于辐射项；采用Penman-Monteith公式计算ETrad值时，受季节、站点情况影响小，稳定性高，18站均表现为：平均气温对ETrad的影响最小，1、11、12月相对湿度对ETrad的影响较大，2－10月日照时数对ETrad的影响较大。并根据2种不同的ET0估算方法的关系，提出了基于Penman-Monteith公式的作物系数校正方法，对于提高作物需水量的估算精度有重要意义。
该文针对直接采用20世纪90年代初确定的中国主要作物的作物系数估算作物需水量存在的主要问题，分析了作物系数需要校正的原因：Penman修正式和Penman-Monteith公式在计算ET0时差异较大，且对生育期较长的越冬作物的影响要高于生育期较短的夏季作物。同时利用河南省18站多年气象资料，分析了引起两公式差异的因素：辐射项处理的不同是引起两公式差异的主要原因。秋冬季，采用两公式计算的月ET0、ETrad值差异均高于春夏季，空气动力学项对ET0值的影响与风速有关，较高的风速可能导致空气动力学项的影响高于辐射项；采用Penman-Monteith公式计算ETrad值时，受季节、站点情况影响小，稳定性高，18站均表现为：平均气温对ETrad的影响最小，1、11、12月相对湿度对ETrad的影响较大，2－10月日照时数对ETrad的影响较大。并根据2种不同的ET0估算方法的关系，提出了基于Penman-Monteith公式的作物系数校正方法，对于提高作物需水量的估算精度有重要意义。
2011, 27(3):242-247.
摘要:
为规模化生产与塑料地膜除草和保墒等同、价格相当的生物质基生物降解地膜提供技术支撑，该文对用水稻秸秆纤维制取地膜的工艺进行了探讨。以水稻秸秆纤维为主要原料，添加KP浆板（木材纤维）、湿强剂、松香以及矾土等环保助剂，利用常规抄纸工艺，采用五因素五水平1/2实施正交旋转中心组合试验设计的方法，以打浆度、混合比、定量、湿强剂、调节剂为影响因素，选取干抗张力、湿抗张力、施胶度为性能指标，进行了试验研究。研究结果表明：在定量90 g/m2，调节剂0.2%，湿强剂0.8%，混合比低于 68%，打浆度大于45°SR的参数组合下，水稻秸秆纤维地膜的干抗张力大于30 N，湿抗张力大于10 N，施胶度大于100 s。优化后的参数可满足地膜田间覆盖机械性能要求。
为规模化生产与塑料地膜除草和保墒等同、价格相当的生物质基生物降解地膜提供技术支撑，该文对用水稻秸秆纤维制取地膜的工艺进行了探讨。以水稻秸秆纤维为主要原料，添加KP浆板（木材纤维）、湿强剂、松香以及矾土等环保助剂，利用常规抄纸工艺，采用五因素五水平1/2实施正交旋转中心组合试验设计的方法，以打浆度、混合比、定量、湿强剂、调节剂为影响因素，选取干抗张力、湿抗张力、施胶度为性能指标，进行了试验研究。研究结果表明：在定量90 g/m2，调节剂0.2%，湿强剂0.8%，混合比低于 68%，打浆度大于45°SR的参数组合下，水稻秸秆纤维地膜的干抗张力大于30 N，湿抗张力大于10 N，施胶度大于100 s。优化后的参数可满足地膜田间覆盖机械性能要求。
2011, 27(3):254-259.
摘要:
为研究采用固体碱催化剂催化制备生物柴油的相关技术，以棉籽油为对象，选用Na3PO4/MgO负载型固体碱为催化剂，以棉籽油的生物柴油转换率为指标，通过单因素和正交试验，分析催化剂的最佳制备工艺，并对催化剂进行X射线衍射、扫描电镜和热重表征分析。在此基础上对该催化剂催化棉籽油制备生物柴油的工艺进行探讨。研究结果表明，催化剂的最佳制备工艺为：Na3PO4负载量32%，焙烧温度600℃，焙烧时间3 h，共混温度70℃；使用优选的催化剂制备生物柴油的工艺条件为：反应时间2.5 h，反应温度70℃，醇油摩尔比15∶1，催化剂用量5%；催化剂的活性与Na3PO4晶相有关。
为研究采用固体碱催化剂催化制备生物柴油的相关技术，以棉籽油为对象，选用Na3PO4/MgO负载型固体碱为催化剂，以棉籽油的生物柴油转换率为指标，通过单因素和正交试验，分析催化剂的最佳制备工艺，并对催化剂进行X射线衍射、扫描电镜和热重表征分析。在此基础上对该催化剂催化棉籽油制备生物柴油的工艺进行探讨。研究结果表明，催化剂的最佳制备工艺为：Na3PO4负载量32%，焙烧温度600℃，焙烧时间3 h，共混温度70℃；使用优选的催化剂制备生物柴油的工艺条件为：反应时间2.5 h，反应温度70℃，醇油摩尔比15∶1，催化剂用量5%；催化剂的活性与Na3PO4晶相有关。
2020, 36(11):39-48.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.11.005
摘要:
单纵轴流谷物联合收获机清选装置内部流场对筛面风速分布和清选效果具有显著影响。该研究以雷沃重工RG-60型联合收获机为研究对象，通过田间试验测试了清选装置上筛面风速分布情况，结果表明上筛面右侧的风速大于左侧，风速分布均匀性差，造成振动筛左侧的脱出混合物堆积现象，不利于清选作业。为解决上述问题，对清选装置内部脱出混合物的受力和运动速度进行分析，利用Hyper Works软件对清选装置内部的风速分布进行仿真，结果表明风机前出风口和尾筛中部的风速最大值为8.6 m/s，筛面右侧风速偏大，左右两侧风速平均差值为2.6 m/s，试验和仿真结果的各测点风速变化规律一致。对清选装置的结构进行仿真优化，并进行优化后联合收获机田间试验，结果表明当清选装置右侧挡风板逆时针转动30°时上筛面风速分布最均匀，风速最大值为8.7 m/s；左右两侧流场对称分布，筛面各测点的风速比优化前平均提高2 m/s；小麦籽粒损失率为0.89%，含杂率为0.37%；水稻籽粒损失率为1.85%，含杂率为0.51%，清选效果良好。研究结果为单纵轴流收获机清选装置结构设计提供了参考。
单纵轴流谷物联合收获机清选装置内部流场对筛面风速分布和清选效果具有显著影响。该研究以雷沃重工RG-60型联合收获机为研究对象，通过田间试验测试了清选装置上筛面风速分布情况，结果表明上筛面右侧的风速大于左侧，风速分布均匀性差，造成振动筛左侧的脱出混合物堆积现象，不利于清选作业。为解决上述问题，对清选装置内部脱出混合物的受力和运动速度进行分析，利用Hyper Works软件对清选装置内部的风速分布进行仿真，结果表明风机前出风口和尾筛中部的风速最大值为8.6 m/s，筛面右侧风速偏大，左右两侧风速平均差值为2.6 m/s，试验和仿真结果的各测点风速变化规律一致。对清选装置的结构进行仿真优化，并进行优化后联合收获机田间试验，结果表明当清选装置右侧挡风板逆时针转动30°时上筛面风速分布最均匀，风速最大值为8.7 m/s；左右两侧流场对称分布，筛面各测点的风速比优化前平均提高2 m/s；小麦籽粒损失率为0.89%，含杂率为0.37%；水稻籽粒损失率为1.85%，含杂率为0.51%，清选效果良好。研究结果为单纵轴流收获机清选装置结构设计提供了参考。
2019, 35(2):25-32.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.02.004
摘要:
针对双叶片泵存在水力性能比相同比转速的多叶片离心泵低的缺陷，该文以一台型号为80QW50-15-4的双叶片污水泵作为研究对象，将其设计流量点的扬程和效率定为优化目标，运用ANSYS CFX（computational fluid dynamics x）进行数值模拟获得性能数据，采用径向基（radial basis function，RBF）神经网络建立结构参数与扬程、效率性能间的预测模型，并将其用作粒子群算法的适应值评价模型，在样本空间内进行最优值求解，获得扬程和效率的Pareto解。选取扬程最优个体和效率最优个体进行数值模拟，研究其在输运不同介质时的性能与内流场差异，并与初始模型的数值模拟数据相比较。经试验验证，清水介质中设计流量点扬程最优个体的扬程较初始个体增加0.96 m，增幅达到5.5%；效率最优个体的效率较初始个体提升了10.11个百分点。该优化方法改善了叶轮水力特性，使双叶片泵性能得到提高。
针对双叶片泵存在水力性能比相同比转速的多叶片离心泵低的缺陷，该文以一台型号为80QW50-15-4的双叶片污水泵作为研究对象，将其设计流量点的扬程和效率定为优化目标，运用ANSYS CFX（computational fluid dynamics x）进行数值模拟获得性能数据，采用径向基（radial basis function，RBF）神经网络建立结构参数与扬程、效率性能间的预测模型，并将其用作粒子群算法的适应值评价模型，在样本空间内进行最优值求解，获得扬程和效率的Pareto解。选取扬程最优个体和效率最优个体进行数值模拟，研究其在输运不同介质时的性能与内流场差异，并与初始模型的数值模拟数据相比较。经试验验证，清水介质中设计流量点扬程最优个体的扬程较初始个体增加0.96 m，增幅达到5.5%；效率最优个体的效率较初始个体提升了10.11个百分点。该优化方法改善了叶轮水力特性，使双叶片泵性能得到提高。
2014, 30(3):205-214.
DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2014.03.027
摘要:
农村居民点利用低效化是城乡转型进程中乡村地域系统演化的一种不良过程，对其进行空间重构成为合理利用土地资源、扎实推进新农村建设、重构乡村空间、促进城乡一体化发展的突破口。该研究引入共生理论，通过分析农村居民点空间重构共生系统，明确重构原则与步骤，构建农村居民点空间重构策略，对整村推进示范村重庆市合川区大柱村予以实证，构筑了生产功能型、服务功能型、生活功能型3种农村居民点组团并在村域尺度下予以空间表达，形成"一轴一带三团"的村域空间布局。结果表明，共生理论对于农村居民点空间重构具有较强的适用性；基于共生策略的农村居民点空间重构既能确保农村居民点的互联互通，又能尊重农户主体地位，实现村域"资源共享、环境共建"，发挥村域资源优势，提高农村居民点利用效率，为丘陵山区整村推进与美丽乡村建设提供一种新思路。
农村居民点利用低效化是城乡转型进程中乡村地域系统演化的一种不良过程，对其进行空间重构成为合理利用土地资源、扎实推进新农村建设、重构乡村空间、促进城乡一体化发展的突破口。该研究引入共生理论，通过分析农村居民点空间重构共生系统，明确重构原则与步骤，构建农村居民点空间重构策略，对整村推进示范村重庆市合川区大柱村予以实证，构筑了生产功能型、服务功能型、生活功能型3种农村居民点组团并在村域尺度下予以空间表达，形成"一轴一带三团"的村域空间布局。结果表明，共生理论对于农村居民点空间重构具有较强的适用性；基于共生策略的农村居民点空间重构既能确保农村居民点的互联互通，又能尊重农户主体地位，实现村域"资源共享、环境共建"，发挥村域资源优势，提高农村居民点利用效率，为丘陵山区整村推进与美丽乡村建设提供一种新思路。
2021, 37(16):127-135.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.016
摘要:
为使采摘机器人能够全天候在不同光照、重叠遮挡、大视场等果园复杂环境下对不同成熟度的果实进行快速、准确识别，该研究提出了一种基于改进YOLOv3的果实识别方法。首先，将DarkNet53网络中的残差模块与CSPNet（Cross Stage Paritial Network）结合，在保持检测精度的同时降低网络的计算量；其次，在原始YOLOv3模型的检测网络中加入SPP（Spatial Pyramid Pooling）模块，将果实的全局和局部特征进行融合，提高对极小果实目标的召回率；同时，采用Soft NMS（Soft Non-Maximum Suppression）算法代替传统NMS（Non-Maximum Suppression）算法，增强对重叠遮挡果实的识别能力；最后，采用基于Focal Loss和CIoU Loss的联合损失函数对模型进行优化，提高识别精度。以苹果为例进行的试验结果表明：经过数据集训练之后的改进模型，在测试集下的MAP（Mean Average Precision）值达到96.3%，较原模型提高了3.8个百分点；F1值达到91.8%，较原模型提高了3.8个百分点；在GPU下的平均检测速度达到27.8帧/s，较原模型提高了5.6帧/s。与Faster RCNN、RetinaNet等几种目前先进的检测方法进行比较并在不同数目、不同光照情况下的对比试验结果表明，该方法具有优异的检测精度及良好的鲁棒性和实时性，对解决复杂环境下果实的精准识别问题具有重要参考价值。
为使采摘机器人能够全天候在不同光照、重叠遮挡、大视场等果园复杂环境下对不同成熟度的果实进行快速、准确识别，该研究提出了一种基于改进YOLOv3的果实识别方法。首先，将DarkNet53网络中的残差模块与CSPNet（Cross Stage Paritial Network）结合，在保持检测精度的同时降低网络的计算量；其次，在原始YOLOv3模型的检测网络中加入SPP（Spatial Pyramid Pooling）模块，将果实的全局和局部特征进行融合，提高对极小果实目标的召回率；同时，采用Soft NMS（Soft Non-Maximum Suppression）算法代替传统NMS（Non-Maximum Suppression）算法，增强对重叠遮挡果实的识别能力；最后，采用基于Focal Loss和CIoU Loss的联合损失函数对模型进行优化，提高识别精度。以苹果为例进行的试验结果表明：经过数据集训练之后的改进模型，在测试集下的MAP（Mean Average Precision）值达到96.3%，较原模型提高了3.8个百分点；F1值达到91.8%，较原模型提高了3.8个百分点；在GPU下的平均检测速度达到27.8帧/s，较原模型提高了5.6帧/s。与Faster RCNN、RetinaNet等几种目前先进的检测方法进行比较并在不同数目、不同光照情况下的对比试验结果表明，该方法具有优异的检测精度及良好的鲁棒性和实时性，对解决复杂环境下果实的精准识别问题具有重要参考价值。
2018, 34(19):266-275.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.19.034
摘要:
人类活动对自然保护区内的珍稀及濒危野生动植物资源产生威胁。以自然保护区土地利用及其变化作为保护区内人类活动的代表。针对在低纬度热带地区多云雾天气对光学遥感成像产生严重干扰的条件下，如何实现基于多源遥感数据构建高时间、高空间分辨率遥感数据，监测复杂地形及气候环境下的热带雨林环境自然保护区土地利用变化监测，进而分析保护区人类活动这一问题展开研究。采用时空数据融合技术实现了2000年、2004年、2010年和2015年纳板河国家级自然保护区内人类活动（主要为人类活动用地：橡胶林、耕地、建筑用地）和自然地表（水体和自然林）分类识别，结果表明：1）时空数据融合技术能够实现复杂地形以及多云多雾天气条件下的高时空分辨率遥感数据，实现基于该时间序列数据的人类活动用地较高精度识别（2000年、2004年、2010年、2015年的总体分类精度分别为88.13%、86.88%、89.38%、90.63%，Kappa系数分别为0.834?0、0.817?6、0.853?3、0.871?1）；2）纳板河国家级自然保护区内2000年至2015年期间，自然林的面积持续减少，橡胶林、耕地及建筑的面积持续增加；3）保护区内人类活动随地形的变化特征是：橡胶林及耕地范围在向坡度较大的地区扩张，大部分橡胶林种植在坡度为13?~24?之间，耕地也在向坡度较大的地区逐步扩张。该研究可为自然保护区监管部门及环境保护研究领域提供技术支持。
人类活动对自然保护区内的珍稀及濒危野生动植物资源产生威胁。以自然保护区土地利用及其变化作为保护区内人类活动的代表。针对在低纬度热带地区多云雾天气对光学遥感成像产生严重干扰的条件下，如何实现基于多源遥感数据构建高时间、高空间分辨率遥感数据，监测复杂地形及气候环境下的热带雨林环境自然保护区土地利用变化监测，进而分析保护区人类活动这一问题展开研究。采用时空数据融合技术实现了2000年、2004年、2010年和2015年纳板河国家级自然保护区内人类活动（主要为人类活动用地：橡胶林、耕地、建筑用地）和自然地表（水体和自然林）分类识别，结果表明：1）时空数据融合技术能够实现复杂地形以及多云多雾天气条件下的高时空分辨率遥感数据，实现基于该时间序列数据的人类活动用地较高精度识别（2000年、2004年、2010年、2015年的总体分类精度分别为88.13%、86.88%、89.38%、90.63%，Kappa系数分别为0.834?0、0.817?6、0.853?3、0.871?1）；2）纳板河国家级自然保护区内2000年至2015年期间，自然林的面积持续减少，橡胶林、耕地及建筑的面积持续增加；3）保护区内人类活动随地形的变化特征是：橡胶林及耕地范围在向坡度较大的地区扩张，大部分橡胶林种植在坡度为13?~24?之间，耕地也在向坡度较大的地区逐步扩张。该研究可为自然保护区监管部门及环境保护研究领域提供技术支持。
2021, 37(1):223-232.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.027
摘要:
针对传统人工检测哈密瓜表面缺陷效率低等问题，提出利用卷积神经网络（Convolutional Neural Networks, CNN）对哈密瓜表面缺陷进行快速检测。对原始图像进行主成分分析（Principal Components Analysis，PCA）、奇异值分解（Singular Value Decomposition, SVD）和二值化等预处理操作，通过数据扩充得到正常、霉菌、晒伤和裂纹的哈密瓜图像各2 500幅。构建一种改进的类似VGG卷积神经网络模型，将预处理后的图像输入模型，并使用随机梯度下降（Stochastic Gradient Descent, SGD）优化器进行算法优化，为探究CNN模型的特征提取原理，将改进的类似VGG模型每层卷积的特征进行可视化，最后利用开发的哈密瓜表面缺陷检测软件对模型进行试验验证。研究结果表明：图像预处理算法提高了模型的鲁棒性和泛化能力，改进的类似VGG模型优于AlexNet和VGG-16模型，其训练集和测试集准确率分别为100.00%和97.14%；对比预处理前后4类哈密瓜卷积特征可视化结果表明，随着卷积层层数的增加，哈密瓜表面缺陷特征越来越明显，图像预处理后卷积层特征提取效果优于原始图像提取效果。软件测试结果表明：静态下哈密瓜缺陷检测速率达到0.7 s/幅，识别准确率达到93.50%。研究结果可为哈密瓜表面缺陷在线检测技术提供理论依据和技术参考。
针对传统人工检测哈密瓜表面缺陷效率低等问题，提出利用卷积神经网络（Convolutional Neural Networks, CNN）对哈密瓜表面缺陷进行快速检测。对原始图像进行主成分分析（Principal Components Analysis，PCA）、奇异值分解（Singular Value Decomposition, SVD）和二值化等预处理操作，通过数据扩充得到正常、霉菌、晒伤和裂纹的哈密瓜图像各2 500幅。构建一种改进的类似VGG卷积神经网络模型，将预处理后的图像输入模型，并使用随机梯度下降（Stochastic Gradient Descent, SGD）优化器进行算法优化，为探究CNN模型的特征提取原理，将改进的类似VGG模型每层卷积的特征进行可视化，最后利用开发的哈密瓜表面缺陷检测软件对模型进行试验验证。研究结果表明：图像预处理算法提高了模型的鲁棒性和泛化能力，改进的类似VGG模型优于AlexNet和VGG-16模型，其训练集和测试集准确率分别为100.00%和97.14%；对比预处理前后4类哈密瓜卷积特征可视化结果表明，随着卷积层层数的增加，哈密瓜表面缺陷特征越来越明显，图像预处理后卷积层特征提取效果优于原始图像提取效果。软件测试结果表明：静态下哈密瓜缺陷检测速率达到0.7 s/幅，识别准确率达到93.50%。研究结果可为哈密瓜表面缺陷在线检测技术提供理论依据和技术参考。
2013, 29(23):268-275.
DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2013.23.037
摘要:
为了制备稳定的澄清芦柑果汁，该文基于Box-Behnken试验设计，探讨了壳聚糖浓度、澄清温度、澄清时间对果汁澄清度的影响；建立了二次多项式回归模型，分析模型的有效性与因子间的交互作用，并对壳聚糖澄清芦柑果汁的工艺参数进行了优化。结果表明：壳聚糖澄清芦柑果汁的最佳工艺参数为：壳聚糖浓度0.80 g/L、温度59℃和时间71 min。在此最佳工艺条件下果汁透光率达到97.8%，且试验结果与模型预测值（98.3%）相吻合，所得回归模型拟合情况良好（R2=0.9886），达到设计要求。进一步对经壳聚糖澄清后的芦柑果汁的相关指标进行测定，发现果汁中可溶性固形物、维生素C及总酸含量依次从11.30±0.15%、31.33±3.25 mg/100mL、0.71±0.00 g/100mL略降为9.50±0.25%、21.8±5.28 mg/100mL、0.51±0 g/100mL，而总酚、果胶、蛋白质质量浓度依次从990.3±8.02 mg/L、366±4.70 μg/mL、595.53±20.62 μg/mL减少为557.87±4.67 mg/L、186.24±44.32 μg/mL、26.42±0.30 μg/mL有较明显下降，但澄清后的果汁非生物稳定性很好。该试验用响应面法优选出的澄清工艺合理可行，为芦柑果汁深加工及果汁产品开发提供了理论依据。
为了制备稳定的澄清芦柑果汁，该文基于Box-Behnken试验设计，探讨了壳聚糖浓度、澄清温度、澄清时间对果汁澄清度的影响；建立了二次多项式回归模型，分析模型的有效性与因子间的交互作用，并对壳聚糖澄清芦柑果汁的工艺参数进行了优化。结果表明：壳聚糖澄清芦柑果汁的最佳工艺参数为：壳聚糖浓度0.80 g/L、温度59℃和时间71 min。在此最佳工艺条件下果汁透光率达到97.8%，且试验结果与模型预测值（98.3%）相吻合，所得回归模型拟合情况良好（R2=0.9886），达到设计要求。进一步对经壳聚糖澄清后的芦柑果汁的相关指标进行测定，发现果汁中可溶性固形物、维生素C及总酸含量依次从11.30±0.15%、31.33±3.25 mg/100mL、0.71±0.00 g/100mL略降为9.50±0.25%、21.8±5.28 mg/100mL、0.51±0 g/100mL，而总酚、果胶、蛋白质质量浓度依次从990.3±8.02 mg/L、366±4.70 μg/mL、595.53±20.62 μg/mL减少为557.87±4.67 mg/L、186.24±44.32 μg/mL、26.42±0.30 μg/mL有较明显下降，但澄清后的果汁非生物稳定性很好。该试验用响应面法优选出的澄清工艺合理可行，为芦柑果汁深加工及果汁产品开发提供了理论依据。
2021, 37(1):213-222.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.026
摘要:
针对目前生姜机械化播种难以实现"种芽朝向一致"农艺要求的问题，该研究提出了一种基于深度学习的生姜种芽快速识别及其朝向判定的方法。首先，构建生姜数据集。其次，搭建YOLO v3网络进行种芽的识别，包括：使用Mosaic等在线数据增强方式，增加图像的多样性，解决小数据集训练时泛化能力不足的问题；引入DIoU（Distance Intersection over Union）边框回归损失函数来提高种芽识别回归效果；使用基于IoU的K-means聚类方法，经线性尺度缩放得到9个符合种芽尺寸的先验框，减少了先验框带来的误差。最后进行壮芽的选取及其朝向的判定。测试集中的结果表明，该研究提出的生姜种芽识别网络，平均精度和精准率、召回率的加权调和平均值F1分别达到98.2%和94.9%，采用GPU硬件加速后对生姜种芽的检测速度可达112帧/s，比原有YOLO v3网络的平均精度和F1值分别提升1.5%和4.4%，实现了生姜种芽的快速识别及其朝向的判定，为生姜自动化精确播种提供了技术保证。
针对目前生姜机械化播种难以实现"种芽朝向一致"农艺要求的问题，该研究提出了一种基于深度学习的生姜种芽快速识别及其朝向判定的方法。首先，构建生姜数据集。其次，搭建YOLO v3网络进行种芽的识别，包括：使用Mosaic等在线数据增强方式，增加图像的多样性，解决小数据集训练时泛化能力不足的问题；引入DIoU（Distance Intersection over Union）边框回归损失函数来提高种芽识别回归效果；使用基于IoU的K-means聚类方法，经线性尺度缩放得到9个符合种芽尺寸的先验框，减少了先验框带来的误差。最后进行壮芽的选取及其朝向的判定。测试集中的结果表明，该研究提出的生姜种芽识别网络，平均精度和精准率、召回率的加权调和平均值F1分别达到98.2%和94.9%，采用GPU硬件加速后对生姜种芽的检测速度可达112帧/s，比原有YOLO v3网络的平均精度和F1值分别提升1.5%和4.4%，实现了生姜种芽的快速识别及其朝向的判定，为生姜自动化精确播种提供了技术保证。
2019, 35(23):135-141.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.23.017
摘要:
黄土高原退耕还林（草）工程实施后，生物结皮广泛发育，显著影响坡面产流。已有大量研究探索了生物结皮对径流的影响，但相关结论存在较大分歧。该研究以黄土高原典型生物结皮坡面为研究对象，通过人工模拟降雨试验，研究了生物结皮坡面产流过程。结果表明：生物结皮坡面较裸土坡面显著降低了初始产流时间，裸土初始产流时间是生物结皮坡面的1.59～3.04倍。生物结皮盖度与初始产流时间之间呈显著的负相关关系；降雨15 min时与60 min时生物结皮对坡面径流的影响发生逆转，90 mm/h的雨强下，当降雨历时为15 min时，生物结皮坡面较裸土增加75.42%的径流；当降雨历时为60 min时，生物结皮坡面径流量较裸土降低52.42%；生物结皮影响了土壤水分入渗速率，导致生物结皮坡面与裸土坡面随降雨历时变化的产流特征出现差异，裸土坡面降雨60 min时的入渗率较15 min时降低了34.30%，高盖度生物结皮坡面降低了6.38%；生物结皮对坡面入渗产流的影响与降雨历时有极大的关系，降雨历时不同，很可能得到截然相反的结论，考虑生物结皮因素的野外降雨试验，降雨历时应不少于45 min。研究结果为解释生物结皮影响坡面入渗产流方面存在的分歧提供了科学依据，进一步明确了干旱半干旱地区生物结皮的水文效应。
黄土高原退耕还林（草）工程实施后，生物结皮广泛发育，显著影响坡面产流。已有大量研究探索了生物结皮对径流的影响，但相关结论存在较大分歧。该研究以黄土高原典型生物结皮坡面为研究对象，通过人工模拟降雨试验，研究了生物结皮坡面产流过程。结果表明：生物结皮坡面较裸土坡面显著降低了初始产流时间，裸土初始产流时间是生物结皮坡面的1.59～3.04倍。生物结皮盖度与初始产流时间之间呈显著的负相关关系；降雨15 min时与60 min时生物结皮对坡面径流的影响发生逆转，90 mm/h的雨强下，当降雨历时为15 min时，生物结皮坡面较裸土增加75.42%的径流；当降雨历时为60 min时，生物结皮坡面径流量较裸土降低52.42%；生物结皮影响了土壤水分入渗速率，导致生物结皮坡面与裸土坡面随降雨历时变化的产流特征出现差异，裸土坡面降雨60 min时的入渗率较15 min时降低了34.30%，高盖度生物结皮坡面降低了6.38%；生物结皮对坡面入渗产流的影响与降雨历时有极大的关系，降雨历时不同，很可能得到截然相反的结论，考虑生物结皮因素的野外降雨试验，降雨历时应不少于45 min。研究结果为解释生物结皮影响坡面入渗产流方面存在的分歧提供了科学依据，进一步明确了干旱半干旱地区生物结皮的水文效应。
2016, 32(17):127-135.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.17.018
摘要:
该文针对农业信息服务中冬小麦种植面积调查业务的现状与需求，提出了一种基于NDVI（normal difference vegetation index）时间序列的冬小麦NDVI加权指数（WNDVI，weighted NDVI index）影像算法，可在训练样本、验证样本选择的基础上实现冬小麦面积的自动提取，并以河北省安平县及周边地区2013－2014年度冬小麦面积提取为例，采用GF-1/WFV（wide field view）数据进行了算法实现。算法的主要思路是在时序影像基础上，通过冬小麦NDVI加权指数影像的构建，扩大冬小麦地类与其他地类的差异，结合自适应的阈值获取方法，区分冬小麦地类，获取冬小麦作物面积。算法包括冬小麦时间序列影像的获取、基于网格的样本点设置、构建冬小麦NDVI加权指数影像、迭代确定冬小麦NDVI加权指数提取阈值、精度验证这5个部分。影像的获取根据冬小麦的生长时间确定，保证每月1景GF-1/WFV无云影像，并进行预处理及NDVI计算；同时将研究区划分为一定数量的网格，每个网格再等分为2×2个子网格，根据目视解译、专家知识、实地调查等方法，确定左上网格中心点及右下网格中心点的地物类型。统计该期所有左上网格点冬小麦及其他地物的NDVI均值，冬小麦NDVI大于其他地物的将该期影像的权值设置为1，否则设置为?1，将所有时相NDVI影像进行加权平均，即可获取冬小麦NDVI加权指数影像。获取冬小麦NDVI加权指数影像后，还需设置合适的阈值提取冬小麦。该文选用右下网格点目视解译分类结果作为阈值提取依据，具体方法是将冬小麦指数从小到大按照一定间隔划分，作为冬小麦NDVI加权指数提取阈值，将各阈值二值法运用，与右下网格点的冬小麦提取的目视解译结果对比，精度最高的就是最优冬小麦NDVI加权指数分割阈值。在所有网格中，以初始识别获取的冬小麦面积为准，等概率选择10个样方作为精度验证样方进行验证。精度验证结果表明分类总体精度达到94.4%，Kappa系数达0.88。该文通过构建冬小麦NDVI加权指数，将比较复杂的多个参数转换为一个参数，并且农学意义明确，相比传统的NDVI时序影像进行冬小麦面积的提取，具有自动化程度高、面积提取精度高、分类结果稳定的特点，已经在全国农作物面积遥感监测业务中进行了应用。
该文针对农业信息服务中冬小麦种植面积调查业务的现状与需求，提出了一种基于NDVI（normal difference vegetation index）时间序列的冬小麦NDVI加权指数（WNDVI，weighted NDVI index）影像算法，可在训练样本、验证样本选择的基础上实现冬小麦面积的自动提取，并以河北省安平县及周边地区2013－2014年度冬小麦面积提取为例，采用GF-1/WFV（wide field view）数据进行了算法实现。算法的主要思路是在时序影像基础上，通过冬小麦NDVI加权指数影像的构建，扩大冬小麦地类与其他地类的差异，结合自适应的阈值获取方法，区分冬小麦地类，获取冬小麦作物面积。算法包括冬小麦时间序列影像的获取、基于网格的样本点设置、构建冬小麦NDVI加权指数影像、迭代确定冬小麦NDVI加权指数提取阈值、精度验证这5个部分。影像的获取根据冬小麦的生长时间确定，保证每月1景GF-1/WFV无云影像，并进行预处理及NDVI计算；同时将研究区划分为一定数量的网格，每个网格再等分为2×2个子网格，根据目视解译、专家知识、实地调查等方法，确定左上网格中心点及右下网格中心点的地物类型。统计该期所有左上网格点冬小麦及其他地物的NDVI均值，冬小麦NDVI大于其他地物的将该期影像的权值设置为1，否则设置为?1，将所有时相NDVI影像进行加权平均，即可获取冬小麦NDVI加权指数影像。获取冬小麦NDVI加权指数影像后，还需设置合适的阈值提取冬小麦。该文选用右下网格点目视解译分类结果作为阈值提取依据，具体方法是将冬小麦指数从小到大按照一定间隔划分，作为冬小麦NDVI加权指数提取阈值，将各阈值二值法运用，与右下网格点的冬小麦提取的目视解译结果对比，精度最高的就是最优冬小麦NDVI加权指数分割阈值。在所有网格中，以初始识别获取的冬小麦面积为准，等概率选择10个样方作为精度验证样方进行验证。精度验证结果表明分类总体精度达到94.4%，Kappa系数达0.88。该文通过构建冬小麦NDVI加权指数，将比较复杂的多个参数转换为一个参数，并且农学意义明确，相比传统的NDVI时序影像进行冬小麦面积的提取，具有自动化程度高、面积提取精度高、分类结果稳定的特点，已经在全国农作物面积遥感监测业务中进行了应用。
2020, 36(23):171-180.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2020.23.020
摘要:
针对花生荚果人工分级效率低、机械分级不精确等问题，该研究提出一种基于迁移学习的卷积神经网络花生荚果等级图像识别方法。利用翻转、旋转、平移、对比度变换和亮度变换等操作，对获取的5个等级花生荚果图像进行数量扩充和预处理，得到花生荚果等级图像数据集；对比分析了GoogLeNet、ResNet18和AlexNet 3种基本模型下花生荚果图像分级识别的性能；通过迁移AlexNet卷积层对花生荚果等级识别模型进行了改进，用批归一化替换局部响应归一化且将激活函数置于批归一化层前后不同位置，设计了4种不同的识别训练模型；对改进的4种AlexNet模型进行迁移学习对比试验和超参数学习率优化试验，研究了非饱和激活函数和改进的非饱和激活函数对模型性能的影响。试验结果表明，在满足测试精度的基础上AlexNet模型所用训练时间最少；基于AlexNet的改进模型的迁移学习中学习率是需要优化的超参数，合适的学习率能够加快模型的训练并提升识别能力；改进模型中批归一化的引入及网络参数的减少，缩减了220 s训练时间，模型性能提高。所构建的花生荚果等级识别模型（Penut_AlexNet model，PA模型）对花生荚果5个等级分类识别准确率达到95.43%，该模型对花生荚果等级识别具有较高的准确率，也可为其他农产品精确分级提供参考。
针对花生荚果人工分级效率低、机械分级不精确等问题，该研究提出一种基于迁移学习的卷积神经网络花生荚果等级图像识别方法。利用翻转、旋转、平移、对比度变换和亮度变换等操作，对获取的5个等级花生荚果图像进行数量扩充和预处理，得到花生荚果等级图像数据集；对比分析了GoogLeNet、ResNet18和AlexNet 3种基本模型下花生荚果图像分级识别的性能；通过迁移AlexNet卷积层对花生荚果等级识别模型进行了改进，用批归一化替换局部响应归一化且将激活函数置于批归一化层前后不同位置，设计了4种不同的识别训练模型；对改进的4种AlexNet模型进行迁移学习对比试验和超参数学习率优化试验，研究了非饱和激活函数和改进的非饱和激活函数对模型性能的影响。试验结果表明，在满足测试精度的基础上AlexNet模型所用训练时间最少；基于AlexNet的改进模型的迁移学习中学习率是需要优化的超参数，合适的学习率能够加快模型的训练并提升识别能力；改进模型中批归一化的引入及网络参数的减少，缩减了220 s训练时间，模型性能提高。所构建的花生荚果等级识别模型（Penut_AlexNet model，PA模型）对花生荚果5个等级分类识别准确率达到95.43%，该模型对花生荚果等级识别具有较高的准确率，也可为其他农产品精确分级提供参考。
2016, 32(12):287-294.
DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2016.12.041
摘要:
为探索谷蠹在不同生长发育阶段对储藏小麦蛋白结构的影响，该文以谷蠹种虫感染后的小麦为研究对象，对谷蠹不同发育阶段（卵期、幼虫期、蛹期、成虫期）侵害后小麦中麦谷蛋白大聚合体（glutenin macropolymer，GMP）、沉降值、面筋蛋白持水力、蛋白二级结构、巯基（-SH）、二硫键（-S-S-）及面筋显微结构进行测定与分析。结果表明：在谷蠹发育的4个阶段，GMP、沉降值、β转角总体呈增加趋势，-SH、β折叠比例变化与之相反；面筋蛋白持水力、-S-S-和α螺旋比例总体呈先降后升趋势，无规卷曲比例变化则与之相反。卵期谷蠹危害较小，只有β转角和面筋蛋白持水力有显著变化（P<0.05）；幼虫期和蛹期谷蠹危害严重，与相同试验条件下相应时期的无虫小麦对照样相比，GMP、无规卷曲和β转角比例及沉降值均显著增加（P<0.05），面筋蛋白持水力、-SH、-S-S-、α螺旋和β折叠显著减少（P<0.05）。面筋蛋白显微结构显示：随着谷蠹在小麦籽粒内部发育，面筋表面粗糙程度加重，微纤维状丝增多，结构疏松散乱，断裂严重，至成虫期时，面筋结构已无法识别，因此在实际储藏过程中不仅要关注成虫的数量，还应注意及时控制谷蠹的生长发育。
为探索谷蠹在不同生长发育阶段对储藏小麦蛋白结构的影响，该文以谷蠹种虫感染后的小麦为研究对象，对谷蠹不同发育阶段（卵期、幼虫期、蛹期、成虫期）侵害后小麦中麦谷蛋白大聚合体（glutenin macropolymer，GMP）、沉降值、面筋蛋白持水力、蛋白二级结构、巯基（-SH）、二硫键（-S-S-）及面筋显微结构进行测定与分析。结果表明：在谷蠹发育的4个阶段，GMP、沉降值、β转角总体呈增加趋势，-SH、β折叠比例变化与之相反；面筋蛋白持水力、-S-S-和α螺旋比例总体呈先降后升趋势，无规卷曲比例变化则与之相反。卵期谷蠹危害较小，只有β转角和面筋蛋白持水力有显著变化（P<0.05）；幼虫期和蛹期谷蠹危害严重，与相同试验条件下相应时期的无虫小麦对照样相比，GMP、无规卷曲和β转角比例及沉降值均显著增加（P<0.05），面筋蛋白持水力、-SH、-S-S-、α螺旋和β折叠显著减少（P<0.05）。面筋蛋白显微结构显示：随着谷蠹在小麦籽粒内部发育，面筋表面粗糙程度加重，微纤维状丝增多，结构疏松散乱，断裂严重，至成虫期时，面筋结构已无法识别，因此在实际储藏过程中不仅要关注成虫的数量，还应注意及时控制谷蠹的生长发育。
2015, 31(z1):237-246.
DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2015.z1.028
摘要:
以"感知"为基础的物联网技术迅速发展及产业化逐步渗透到各行各业，包括畜牧业在内的农业物联网的发展也十分迅猛。该文重点从家畜编码规范及标识技术，家畜养殖环境及体征行为远程监测，母猪精细饲喂智能装备及种畜（种猪、奶牛）养殖过程数字化监管与云计算平台构建等多个方面，综述物联网技术在畜牧业领域的应用环节、效果及存在的局限性。综述表明，在感知标识层，关于家畜标识的国际标准主要包括动物管理系列标准ISO/TC 23/SC 19，它负责制订动物管理RFID（radio frequency identification）方面标准，包括ISO 11784/11785和ISO 14223标准，但3个标准内涵的分工不同，而中国的标准包括国家规范、地方标准及企业内部规范，具体包括农业部第67号令，上海地方标准（DB31/T341-2005）和新疆地方标准（DB 65/ T3209-2011）2个动物电子标识规范，以及北大荒及亿利源企业的肉牛内部编码规范。在感知传输层，主要基于不同类型的传感器感知家畜舍环境参数（温湿度、光照强度、氨气及CO2浓度等）及体征行为（视频、质量，体表温度等）。在数据传输层，采用无线公网（2G/3G/4G）网络对家畜舍环境数据及个体的行为状态数据实施远程传输，而视频数据及大量的生产过程数据采用有线网络传输到Internet网路数据库；在数据应用层，典型的应用包括通过移动智能手机终端，依据对采集数据的分析及预警，对远程的环境控制设备（风机、灯电暖、水泵等）进行智能开启与关闭；其次是奶牛繁殖场及种猪养殖场云计算平台的开发与数据挖掘分析应用，以及基于传感器技术及机电控制技术的母猪电子自动与精确饲喂设备的开发与应用。最后，该文从微观到宏观剖析了中国畜牧业物联网当前在技术、产品、应用、政策及认识层面存在的不足，并给出相应的技术与政策建议。综合认为，中国畜牧业发展的现代化需要物联网技术的支撑，物联网技术也必须在领域的应用中寻找正能量，促进畜牧业物联网产业的发展。
以"感知"为基础的物联网技术迅速发展及产业化逐步渗透到各行各业，包括畜牧业在内的农业物联网的发展也十分迅猛。该文重点从家畜编码规范及标识技术，家畜养殖环境及体征行为远程监测，母猪精细饲喂智能装备及种畜（种猪、奶牛）养殖过程数字化监管与云计算平台构建等多个方面，综述物联网技术在畜牧业领域的应用环节、效果及存在的局限性。综述表明，在感知标识层，关于家畜标识的国际标准主要包括动物管理系列标准ISO/TC 23/SC 19，它负责制订动物管理RFID（radio frequency identification）方面标准，包括ISO 11784/11785和ISO 14223标准，但3个标准内涵的分工不同，而中国的标准包括国家规范、地方标准及企业内部规范，具体包括农业部第67号令，上海地方标准（DB31/T341-2005）和新疆地方标准（DB 65/ T3209-2011）2个动物电子标识规范，以及北大荒及亿利源企业的肉牛内部编码规范。在感知传输层，主要基于不同类型的传感器感知家畜舍环境参数（温湿度、光照强度、氨气及CO2浓度等）及体征行为（视频、质量，体表温度等）。在数据传输层，采用无线公网（2G/3G/4G）网络对家畜舍环境数据及个体的行为状态数据实施远程传输，而视频数据及大量的生产过程数据采用有线网络传输到Internet网路数据库；在数据应用层，典型的应用包括通过移动智能手机终端，依据对采集数据的分析及预警，对远程的环境控制设备（风机、灯电暖、水泵等）进行智能开启与关闭；其次是奶牛繁殖场及种猪养殖场云计算平台的开发与数据挖掘分析应用，以及基于传感器技术及机电控制技术的母猪电子自动与精确饲喂设备的开发与应用。最后，该文从微观到宏观剖析了中国畜牧业物联网当前在技术、产品、应用、政策及认识层面存在的不足，并给出相应的技术与政策建议。综合认为，中国畜牧业发展的现代化需要物联网技术的支撑，物联网技术也必须在领域的应用中寻找正能量，促进畜牧业物联网产业的发展。
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