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无人机光谱成像技术在大田中的应用研究进展 认领
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作者 彭要奇 肖颖欣 +3 位作者 郑永军 严海军 董玉红 李鑫星 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1356-1361,共6页
传统大田农作物生长环境监测的方法,需要在环境恶劣的田间布设各种传感器,铺设复杂电路,通常会出现耗时费力、维护成本高、且或多或少的损坏到植株的问题。无人机光谱成像技术是一种融合了无人驾驶飞行器技术、空间遥感和图像实时传输... 传统大田农作物生长环境监测的方法,需要在环境恶劣的田间布设各种传感器,铺设复杂电路,通常会出现耗时费力、维护成本高、且或多或少的损坏到植株的问题。无人机光谱成像技术是一种融合了无人驾驶飞行器技术、空间遥感和图像实时传输等多种手段的快捷新型农田环境监测技术,能够快速获取农田作物的即时光谱图像,通过分析图像获取大田作物的生长信息,这一技术的应用弥补了上述问题。首先对无人机光谱成像技术进行了概述,介绍了无人机应用的优势。和传统卫星遥感监测平台相比,无人机可以工作在较低的高度,即80~400 m,能够抵消极端天气和云层影响,实现快速、准确地获取高精度图像。目前,国内外小型无人机的应用主要集中在灾害监测、自然资源监测、城市规划和植被监测等领域。由于其低成本、近实时图像采集等特点,在精准农业的发展过程中,无人机光谱图像的应用也愈加广泛。分析了常见光谱图像的特点和应用场景。全色图像由于分辨率高,多用于数据融合;多光谱及高光谱影像由于丰富的光谱信息,与农作物的光谱特征结合,可用于农作物的生物理化指标的检测、农业灾害预警、产量预测和精细分类制图等;热红外图像可以获得农作物温度信息,可用于监测田间旱灾。总结了无人机光谱图像技术在大田中的主要应用途径。目前利用无人机光谱图像技术对农作物进行监测的方法主要有:利用光谱反射率构造植被指数或红边参数,研究植被的反射特点,构建农作物时间层面上与光谱特征对应的生长模型,利用新兴数学方法与农作物生化参数结合建立模型进行反演。探讨了无人机光谱图像技术在大田的应用中尚且存在着的一些技术空白及难点,以期为无人机光谱成像技术在大田中的衍生应用发展提供参考。 展开更多
关键词 无人机 光谱成像技术 大田 研究进展
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多光谱图像的玉米叶片含水量检测 认领
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作者 彭要奇 肖颖欣 +4 位作者 傅泽田 董玉红 李鑫星 严海军 郑永军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1257-1262,共6页
水是植物正常生长发育必不可缺的元素之一,能够快速检测并获取植物叶片水分,对田间作物灌溉生产管理和作物的生理需水特性研究等具有重要的意义。利用RedEdge-M型号多光谱相机,以不同生育期的55组玉米叶片作为试验对象,在光线充足且无... 水是植物正常生长发育必不可缺的元素之一,能够快速检测并获取植物叶片水分,对田间作物灌溉生产管理和作物的生理需水特性研究等具有重要的意义。利用RedEdge-M型号多光谱相机,以不同生育期的55组玉米叶片作为试验对象,在光线充足且无阴影遮挡的环境下对试验玉米叶片样本进行拍摄,拍摄过程中通过直连下行光传感器来消除太阳高度角对光谱反射的影响,每组玉米叶片样本经过拍摄可得到蓝、绿、红、近红外和红边等5个波段的TIFF图像。借助图像处理软件ENVI5.3构建玉米叶片样本兴趣区域(ROI),以ROI范围内玉米叶片样本的平均反射光谱作为该样本的反射光谱来减小镜头边缘减光现象带来的误差。参照标准白板出厂时提供的专属标定反射率、白板ROI范围内的平均反射光谱和玉米叶片样本白板ROI范围内的平均反射光谱,比值换算得到各组玉米叶片5个波段处的光谱反射率。同时利用YLS-D型号植物营养测定仪,采用五点取样法选择玉米叶片的5个区域测取玉米叶片样本的水厚度平均值作为叶片含水量的测量指标。随机选取43组玉米叶片样本得出的光谱反射率作为训练样本,采用BP神经网络建立基于多光谱图像的玉米叶片含水量反演模型,并融合莱文贝格-马夸特理论(Levenberg-Marquardt,L-M)进行经典神经网络现有缺点的改进。输入神经元数目为5个,即蓝、绿、红、近红外和红边等5个波段图像对应的反射率,输出神经元为1个,即玉米叶片含水量。剩余12组玉米叶片作为验证样本用于模型反演数据的相关性分析,结果表明,利用多光谱图像光谱信息并结合基于Levenberg-Marquardt方法改进后BP神经网络玉米叶片含水量反演模型,模型反演的拟合相关系数能达到0.896 37, 12组验证集中玉米叶片含水量参考值和反演值的相关系数r达到0.894 8,反演结果比较理想。可以实现对玉米� 展开更多
关键词 多光谱图像 玉米叶片 含水量 BP神经网络
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近红外光谱的河蟹新鲜度快速检测研究 认领
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作者 李鑫星 姚久彬 +3 位作者 成建红 孙龙清 曹霞敏 张小栓 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期189-194,共6页
河蟹的新鲜度是大多数消费者在购买时所考虑的最重要的因素,挥发性盐基氮(TVB-N)是当前国际通用的评价肉类新鲜度的指标,但其检测工序繁琐、耗费时间长,无法满足当前市场对河蟹新鲜度评价的迫切需求。因此,建立一种快速检测河蟹新鲜度... 河蟹的新鲜度是大多数消费者在购买时所考虑的最重要的因素,挥发性盐基氮(TVB-N)是当前国际通用的评价肉类新鲜度的指标,但其检测工序繁琐、耗费时间长,无法满足当前市场对河蟹新鲜度评价的迫切需求。因此,建立一种快速检测河蟹新鲜度的方法是当前急需解决的一大难题。将购于水产市场的河蟹,采用聚乙烯充氧袋快速运至实验室,样本数共126只。在洁净的工作台上处理后,将螃蟹分为42个实验样品,每个样品3只鲜活螃蟹;42个实验样品放在低温4℃的恒温生化培养箱中贮藏,每天从培养箱中按时取出6个螃蟹样品进行光谱数据采集及新鲜度指标TVB-N的测定,历时7 d。采用近红外光谱(NIRS)对贮藏在不同时间下的河蟹新鲜度进行评价,使用挥发性盐基氮(TVB-N)作为评价河蟹新鲜度的指标,首先通过比较经五折交叉验证(5-fold CrossValidation)算法、 kennard-stone(KS)算法、光谱-理化值共生距离(SPXY)算法三种样本划分方法处理后所建模型的预测效果确定最优样本划分方法,最终采用五折交叉验证(5-fold CrossValidation)算法对样本进行划分。其中的32个样品被划分为训练集进行模型构建,其余的10个样品被划分为测试集用于模型检验。然后在经过五折交叉验证法对样本进行划分的基础上,分别采用小波变换(WT)、 Savitzky-Golay平滑、一阶导数法(Db1)、二阶导数法(Db2)这4种单一算法以及小波变换(WT)与Savitzky-Golay平滑相结合的算法进行预处理,通过比较预处理后所建模型的预测效果,确定了小波变换(WT)预处理为最优光谱预处理方法,从而消除了光谱中的无用信息并提高了信噪比。再次,在WT预处理的基础上,分别采用主成分分析(PCA)法和连续投影(SPA)算法提取光谱特征波段,通过建模比较确定主成分分析(PCA)法为最优波长选择方法,以所选的16个特征波长作为模型的输入,不仅提高了模型� 展开更多
关键词 近红外光谱 挥发性盐基氮 新鲜度 小波变换 主成分分析 偏最小二乘回归
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基于紫外光谱的水产养殖水质总氮含量快速检测研究 认领
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作者 李鑫星 周婧 +3 位作者 唐红 孙龙清 曹霞敏 张小栓 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期195-201,共7页
应用紫外(Ultraviolet,UV)光谱技术对水产养殖水质总氮含量进行快速检测。为了消除各种系统误差与偶然误差对模型预测性能造成的影响,将88个水样的总氮浓度实测值数据和光谱吸光度数据作为原始数据,将模型建立分为样本集划分、数据预处... 应用紫外(Ultraviolet,UV)光谱技术对水产养殖水质总氮含量进行快速检测。为了消除各种系统误差与偶然误差对模型预测性能造成的影响,将88个水样的总氮浓度实测值数据和光谱吸光度数据作为原始数据,将模型建立分为样本集划分、数据预处理、特征波段提取、模型选择与LV数量选择5个阶段,以求达到最优预测效果,其中前4个阶段分别使用多种方法进行比较。结果证明每个阶段都是必不可少的,只有通过对比其优劣才能找到最适合总氮含量测定的建模过程及方法。首先用浓度梯度(CG)法对原始数据进行相同的样本集划分处理,然后在此基础上分别建立主成分回归(PCR)、逐步回归(SR)和偏最小二乘回归(PLSR)三种模型,选择预测效果最好的PLSR作为本文的预测模型。PLSR的建模效果会在很大程度上受到潜在变量(LVs)数量的影响,通常选取模型预测均方根误差RMSEP值最小时所对应的LV个数为最优LV个数。其次,选用CG法、随机抽样(RS)法、 Kennard Stone(KS)法和SPXY法4种样本集划分算法对样本进行处理,并对所建立的PLSR模型预测效果进行比较,最终选择SPXY算法作为最优样本划分算法。然后在对样本集进行SPXY法划分的基础上,运用多种预处理算法对光谱吸光度数据进行预处理,包括小波变换(WT)、一阶导数法(Der1st)与二阶导数法(Der2nd)三种单一算法和小波变换与两种导数法的组合预处理算法WT-Der1st和WT-Der2nd。然后在预处理的基础上分别使用连续投影变换(SPA)和逐步回归(SR)两种特征波段提取方法,对比可知, SPA特征提取方法比SR的提取效率高且建模效果好。SPA算法既可以大大地简化模型,又可以在一定程度上提升模型的预测精度。基于WT-Der1st-SPA提取的特征波段为218 nm,与总氮特征波段区间相一致,由此说明该方法比较科学。综合上述建立的10个PLSR模型,考虑到预测精度与模型复� 展开更多
关键词 紫外光谱 总氮 小波变换 连续投影变换 潜在变量 偏最小二乘回归
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基于回溯搜索算法的灌区优化配水模型 认领
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作者 韩宇 孙志鹏 +3 位作者 黄睿 郭珊珊 易康 陈建 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期29-37,共9页
随着西北大型灌区水资源供需矛盾日益加剧,粮食生产安全逐渐存在重大威胁,传统优化渠系配水模型主要基于目标函数对作物需水量进行优化配置,而目标函数参数及约束条件较为复杂,难以实现全局优化配水。本文以黑河流域西浚灌区西洞渠系为... 随着西北大型灌区水资源供需矛盾日益加剧,粮食生产安全逐渐存在重大威胁,传统优化渠系配水模型主要基于目标函数对作物需水量进行优化配置,而目标函数参数及约束条件较为复杂,难以实现全局优化配水。本文以黑河流域西浚灌区西洞渠系为例,采用“定流量,控开启”原则,在干渠设计流量恒定条件下,以剩余流量最小原则建立回溯搜索算法优化配水方程,通过回溯搜索算法求解下级渠道阀门开启及关闭配水时间图,并进一步求得阀门控制时间点偏态系数,同时将所得结果与向量评估遗传算法、粒子群算法的配水时间、阀门时间控制偏离程度进行比较,在此基础上结合小河站渠系弃水情况评估模型适应性。结果显示:回溯搜索算法、向量评估遗传算法、粒子群算法配水时间分别为12.70、14.38和15.50 d,阀门开启时间点偏态系数分别为0.093、0.328、0.217,相比回溯搜索算法配水模型具有明显的时间优越性及稳定性;回溯搜索算法在渠系水利用率较低的西洞渠系弃水为零,而在渠系水利用率较高的小河站渠系弃水现象严重,该算法普遍适用于渠系水利用率较低地区。利用回溯搜索算法对灌区进行优化配水,在合理适用条件下,不仅能够保证灌溉时间较优,满足渠系灌溉制度要求,而且能够维持流体输送相对稳定性,达到渠系优化配水目的。 展开更多
关键词 渠系配水 回溯搜索算法 向量评估遗传算法 粒子群算法
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基于无人机多光谱图像的土壤水分检测方法研究 认领
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作者 李鑫星 朱晨光 +3 位作者 傅泽田 严海军 彭要奇 郑永军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1238-1242,共5页
以表层土壤为对象,探究土壤的多光谱反射率与土壤水分含量相关性,进行基于无人机多光谱图像的土壤水分含量预测模型方法的探究。选取中国农业大学通州实验站为研究区域,实地采集试验田的土壤样本100组,按照一定梯度配制土壤含水量,配成... 以表层土壤为对象,探究土壤的多光谱反射率与土壤水分含量相关性,进行基于无人机多光谱图像的土壤水分含量预测模型方法的探究。选取中国农业大学通州实验站为研究区域,实地采集试验田的土壤样本100组,按照一定梯度配制土壤含水量,配成的土壤含水率为10%~50%之间,土壤含量的真实值采用土壤烘干法进行测定。多光谱相机灵巧便捷,可搭载在无人机上对土壤进行监测。将RedEdged-M型多光谱相机搭载在Phantom 3型无人机上,选择阳光充足的采集环境,实时采集土壤样本的多光谱图像,建立土壤多光谱信息与水分含量之间的模型。利用处理光谱数据的ENVI5.3软件提取土壤样本多光谱信息,以多光谱相机自带的标准白板反射率为100%,计算出土壤样本在蓝、绿、红、红边、近红外五个波段的光谱反射率。采用BP神经网络算法、支持向量机算法、偏最小二乘算法分别建立基于无人机多光谱图像的土壤水分含量的预测模型。以80组土壤样本数据作为训练集,建立基于多光谱图像的土壤水分含量预测模型。采用莱文贝格-马夸特算法对BPNN进行改进,提高了其训练速度,当网络结构为5-10-1时,训练效果最好,本文选择该网络结构;SVM采取高斯核函数,当参数为0.56时,模型效果最好。本研究采用归一化均方根误差(NRMSE)和决策系数(R 2)对三种土壤水分含量的预测模型进行定量对比。以20组土壤样本数据作为测试集,结果可知,基于BP神经网络土壤水分含量预测模型的NRMSE为0.268,R 2为0.872;基于支持向量机的土壤水分含量预测模型的NRMSE为0.298,R 2为0.821;基于偏最小二乘土壤水分含量预测模型的NRMSE为0.316,R 2为0.789。对三种模型分析可知,基于BPNN的土壤水分含量预测模型效果均较好。结果可知,土壤的光谱反射率与含水率间存在较密切的相关性,将多光谱相机搭载在无人机上可以对土壤� 展开更多
关键词 多光谱无人机 土壤水分 预测模型
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纯电动商用车异质队列的多目标控制 认领
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作者 王雪彤 罗禹贡 +1 位作者 江发潮 于杰 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期505-512,559共9页
队列行驶的研究能有效解决商用车货运安全、能耗浪费和环境污染等问题,但现有研究多基于单一跟车目标控制的匀质队列,这在货运场景中无法达到很好的控制效果。本文中构造了纯电动异质商用车队列,为其设计了分布式非线性模型预测控制器... 队列行驶的研究能有效解决商用车货运安全、能耗浪费和环境污染等问题,但现有研究多基于单一跟车目标控制的匀质队列,这在货运场景中无法达到很好的控制效果。本文中构造了纯电动异质商用车队列,为其设计了分布式非线性模型预测控制器。根据道路环境信息和车辆跟车、安全、舒适和节能等特性,分别建立了领航车和跟随车的控制器模型,实现异质队列的多目标控制。为验证所提出控制方法的有效性,由5辆动力学特性相异的商用车组成队列,并搭建了控制仿真平台进行Trucksim/Simulink联合仿真。结果表明,本文中提出的控制算法能有效实现异质商用车队列的多目标控制,与PID定速巡航控制相比,能耗可降低5.3%以上。 展开更多
关键词 纯电动商用车 异质队列 多目标控制
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黑莓汁树脂降酸工艺研究及其复合果汁制备 认领
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作者 张南海 刘芮瑜 +9 位作者 董筱睿 郭艺展 余千慧 赵亮 张列兵 王成涛 吴薇 籍保平 葛章春 周峰 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期281-287,共7页
基于紫薯糖液可提供一定糖分及其酰基化花色苷可提高花色苷稳定性,研究不同阴离子交换树脂和流速对黑莓汁降酸效果及紫薯糖液对黑莓汁口感的影响,比较黑莓紫薯复合果汁、黑莓汁和紫薯汁在加速贮藏期间花色苷含量的变化,探究紫薯糖液对... 基于紫薯糖液可提供一定糖分及其酰基化花色苷可提高花色苷稳定性,研究不同阴离子交换树脂和流速对黑莓汁降酸效果及紫薯糖液对黑莓汁口感的影响,比较黑莓紫薯复合果汁、黑莓汁和紫薯汁在加速贮藏期间花色苷含量的变化,探究紫薯糖液对黑莓汁花色苷稳定性的影响。结果表明,8种树脂对黑莓汁均有不同程度的降酸效果和花色苷、可溶性固形物吸附作用,其中LXZ-67树脂最适于黑莓汁降酸,脱酸率为55.6%,花色苷和可溶性固形物保留率分别为81.4%、87.1%,综合考虑生产效率和花色苷保留率,适宜生产流速为20 BV/h。黑莓汁与紫薯糖液的最佳调配比例为4∶1,此时复合果汁酸甜适口、香气浓郁。加速贮藏期间花色苷降解速率由大到小为黑莓汁>复合果汁>紫薯汁,表明紫薯糖液可提高黑莓汁花色苷稳定性。 展开更多
关键词 黑莓汁 降酸 树脂 紫薯 复合果汁 花色苷稳定性
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基于光传播Monte Carlo模拟的三维模型特征提取方法 认领
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作者 刘洪豪 刘贤喜 +3 位作者 张开兴 卢山 Lee H eow Pueh 宋正河 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期385-390,共6页
在现代工业设计、人工智能、软件设计等领域,三维模型正展现强劲需求与活力,传统三维模型特征提取方法仅能提取模型表面特征,难以满足复杂模型特征提取需求,为提高三维模型的特征提取精度,基于光谱分析以及可见光传播特性,提出一种具有... 在现代工业设计、人工智能、软件设计等领域,三维模型正展现强劲需求与活力,传统三维模型特征提取方法仅能提取模型表面特征,难以满足复杂模型特征提取需求,为提高三维模型的特征提取精度,基于光谱分析以及可见光传播特性,提出一种具有高区分度的三维模型特征提取方法。首先利用光散射系数、吸收系数、各向异性等光学特性参数,量化分析光在不同介质中透射、散射、反射概率,并确定最佳光谱模拟波段;其次采用Monte-Carlo法模拟光子束在三维模型中的传播历程,获得光子束传播轨迹的角度、距离、能量等多种统计量,计算不同统计量权重,经过统计分析后完成特征提取;然后在ESB国际通用三维模型库中,测试不同光子束数量、约束空间形状对特征提取效果影响,从而确定最佳模拟参数;最后使用多种特征提取方法与光传播模拟法进行特征提取效果比较,并采用查准率、查全率以及E测度评价指标对特征提取效果进行定量测试。实验结果表明,三维模型特征提取准确度对光传播约束空间形态较为敏感,光子传播的最佳约束空间为球体;三维特征提取效率随着光子束数量升高而降低,在保证特征提取精度的前提下,10000~25000区间是光子束模拟数量的最佳取值范围;基于光传播模拟的特征提取准确度高于小波变换、距离夹角以及D2分布方法,能够满足三维模型检索需求,更适合复杂三维模型的离线特征提取与应用。结合光谱分析与可见光传播特性的模型特征提取法拓宽了光谱分析的应用范围,能够提取出融合三维模型表面特性与内部形态的有效特征,为高精度特征提取技术研究注入新动力。 展开更多
关键词 光传播模拟 特征提取 蒙特卡罗法 三维模型
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行星轮式大蒜插播机播种直立度优化与试验 认领
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作者 李天华 黄圣海 +3 位作者 牛子孺 侯加林 吴彦强 李玉华 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期37-45,共9页
大蒜机械化播种的植入环节中,在蒜种-土壤-触土部件强耦合作用下,正头后的蒜种直立度极易变低,如何“保姿植入”成为亟待解决的关键技术。针对此问题,该文以行星轮式大蒜插播机为研究对象,对插播鸭嘴的尖部运动轨迹进行分析,明晰了影响... 大蒜机械化播种的植入环节中,在蒜种-土壤-触土部件强耦合作用下,正头后的蒜种直立度极易变低,如何“保姿植入”成为亟待解决的关键技术。针对此问题,该文以行星轮式大蒜插播机为研究对象,对插播鸭嘴的尖部运动轨迹进行分析,明晰了影响植后蒜种直立度的关键因素为插播鸭嘴的线速度、开启相位角及插播鸭嘴张开角度与凸轮凸起段对应的圆心角之比(开口速比)。运用Box-Benhnken中心组合试验方法对插播鸭嘴的线速度、开启相位角、开口速比进行三因素三水平二次回归试验设计,进行了插播试验,采用Design-expert软件建立响应面数学模型,对影响直立度的关键参数进行了综合优化,求解出最优工作参数组合为插播鸭嘴的线速度200 mm/s,开启相位角20°,开口速比2。大田试验结果表明,最优参数作业的蒜种直立度均值为63.2°,较优化前提高了21.8%,满足大蒜种植的蒜种直立度要求。 展开更多
关键词 农业机械 优化 大蒜播种机 行星轮 直立度 保姿植入
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鲜葡萄脱粒机的设计与试验研究 认领
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作者 郭辉 郭伟宏 +1 位作者 陈恒峰 高振江 《农机化研究》 北大核心 2020年第4期47-51,共5页
依据鲜葡萄在制干作业中对脱粒环节的需求,研制了一种鲜葡萄脱粒机。作业时,机组能够完成葡萄脱粒、脱下葡萄粒的运输与收集、剩余茎秆的收集等工作。脱粒装置选取脱粒带出口并行间距、脱粒带速度、悬挂带速度3个因素为考察因素,针对未... 依据鲜葡萄在制干作业中对脱粒环节的需求,研制了一种鲜葡萄脱粒机。作业时,机组能够完成葡萄脱粒、脱下葡萄粒的运输与收集、剩余茎秆的收集等工作。脱粒装置选取脱粒带出口并行间距、脱粒带速度、悬挂带速度3个因素为考察因素,针对未脱净率及破损率进行试验,采用正交试验法确定试验参数较优组合。样机试验表明:影响未脱净率的主次因素依次为脱粒带出口并行间距、脱粒带速度、悬挂带速度;在脱粒带出口并行间距为35mm、脱粒带速度为160m/min、悬挂带速度为8.5m/min时,无核白葡萄的脱净率达到96%以上,破碎率小于0.2%。该机具设计合理,对葡萄的损伤小、脱净率及工作效率高,试验结果满足设计要求,具有一定的推广价值。 展开更多
关键词 鲜葡萄 脱粒机 设计 试验
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玉米梳脱摘穗果穗受力分析与高速摄影试验 认领
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作者 张智龙 刘威 +3 位作者 侯加林 崔涛 耿爱军 张姬 《农机化研究》 北大核心 2020年第6期123-129,共7页
为了明确玉米梳脱摘穗过程中的果穗受力特征,对梳齿杆与果穗的作用环节进行了力学分析,基于能量平衡理论得知果穗的弹性势能同籽粒与梳齿杆运动的相对速度有关,并对梳齿杆沿碰撞方向的运动速度进行了分析。借助高速摄影手段对摘穗过程... 为了明确玉米梳脱摘穗过程中的果穗受力特征,对梳齿杆与果穗的作用环节进行了力学分析,基于能量平衡理论得知果穗的弹性势能同籽粒与梳齿杆运动的相对速度有关,并对梳齿杆沿碰撞方向的运动速度进行了分析。借助高速摄影手段对摘穗过程进行分析,得到梳齿杆摘穗的主要作用形式为冲击、梳刷、折断。通过梳齿杆与果穗作用的简化力学分析,明确了果穗在不同摘穗形式下的摘穗特点。冲击摘穗作用形式下依靠冲击力将果穗摘落,梳刷摘穗下果穗分离的主要作用力为拉引力,折断摘穗主要依靠果柄折断实现果穗分离。研究可为我国不分行玉米收获机的设计及理论分析提供参考。 展开更多
关键词 玉米收获 梳脱摘穗 受力分析 高速摄影
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近红外二维相关光谱的掺和大米判别 认领
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作者 刘亚超 李永玉 +3 位作者 彭彦昆 闫帅 王绮 韩东海 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1559-1564,共6页
随着经济水平的提升人们对大米品质要求越来越高,由于不同大米品种之间价格差异也较大,致使不少商贩以劣充优谋取利益,有的掺和比例高达30%以上,这种行为严重损害了消费者利益。大米作为一种碳水化合物直接通过一维近红外光谱信息不易... 随着经济水平的提升人们对大米品质要求越来越高,由于不同大米品种之间价格差异也较大,致使不少商贩以劣充优谋取利益,有的掺和比例高达30%以上,这种行为严重损害了消费者利益。大米作为一种碳水化合物直接通过一维近红外光谱信息不易区分掺和米,目前诸多研究集中在基于一维光谱的化学计量学判别模型建立。二维相关光谱具有高分辨率、解析峰的归属等优点,可以挖掘出掺和米在一维光谱中隐藏的有效信息。以五常大米作为研究对象,选取难以用肉眼分辨的六种大米为掺入米,分别制备5%~50%的不同掺和比例大米样品140个。以五常大米近红外光谱的平均光谱作为参考谱,掺和比例作为外部扰动因数,将掺和米光谱和五常米光谱分别与参考谱进行二维相关运算,通过解析不同掺和比例大米二维相关同步谱特性发现自相关谱1420和1920 nm两处自动峰值与同步谱(1420,1920)nm和(1920,1420)nm处交叉峰值强度均随掺和比例增加呈递增趋势,其中1920 nm自动峰值对掺和比例响应最显著。通过对自相关谱1420和1920 nm两处自动峰产生机制的追溯并分析对应官能团归属,发现大米中直链淀粉对掺和比例响应程度高于蛋白质及其他碳水化合物。分别以五常大米同步谱中1420和1920 nm处自动峰值和(1920,1420)nm处交叉峰值的最大值作为判别阈值,对140个大米样品进行了判别试验。结果显示,基于1920 nm自动峰值的判别效果最佳正确率达93.3%,掺和比例20%及以上掺和米样品判别正确率为100%,随着掺和比例降低判别正确率也逐渐下降,掺和比例15%,10%和5%样品判别正确率分别为91.7%,66%和75%。综上所述,以掺和比例作为外部干扰因数解析不同掺和比例的大米二维同步谱特性,通过特征峰值的差异可以简单有效区分掺和米,与以往近红外判别模式相比不需要准备大量样品来训练模型,为快速鉴别� 展开更多
关键词 二维相关近红外光谱(2D-NIR) 同步谱 掺和判别 大米
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解淀粉芽孢杆菌发酵豆腐工艺条件优化及营养功能研究 认领
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作者 吴珊 闫巧娟 +4 位作者 骆珅 刘宏 杨绍青 江正强 刘军 《中国粮油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期134-140,共7页
采用高产纤溶酶菌株解淀粉芽孢杆菌CAUNDJ118对豆腐进行发酵,经单因素实验优化获得产纤溶酶活性最优发酵条件:初始水分60%、菌落浓度10~7 CFU/mL、接种量10%、37℃发酵36 h,纤溶酶活性达86.1 FU/g。经发酵后豆腐中总氨基酸含量降低至374... 采用高产纤溶酶菌株解淀粉芽孢杆菌CAUNDJ118对豆腐进行发酵,经单因素实验优化获得产纤溶酶活性最优发酵条件:初始水分60%、菌落浓度10~7 CFU/mL、接种量10%、37℃发酵36 h,纤溶酶活性达86.1 FU/g。经发酵后豆腐中总氨基酸含量降低至374.96 mg/g、游离氨基酸和脂肪酸含量分别增加58.8倍和1.1倍,不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸比值保持不变。豆腐发酵过程中,其总酚、多肽、还原糖含量、抗凝血活性及DPPH自由基清除活性随着发酵时间延长而增加。因此,解淀粉芽孢杆菌CAUNDJ118发酵豆腐对心血管疾病具有预防或改善作用。 展开更多
关键词 发酵豆腐 解淀粉芽孢杆菌 营养成分 纤溶酶活性 抗凝血活性
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不同降雨强度和下垫面条件对黑土区坡面产流产沙的影响 认领
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作者 励其其 刘鸿涛 +3 位作者 孟岩 韩宇 陈建 邱流潮 《水利水电技术》 北大核心 2020年第5期91-98,共8页
为了优选合适的东北黑土区堤防坡面侵蚀防控技术,基于人工模拟降雨的方法研究了不同降雨强度和下垫面条件下坡面的产流产沙特征,利用三维激光扫描仪对降雨后的坡面侵蚀形态进行监测,分析坡面土壤的侵蚀情况。结果表明,降雨强度增大,坡... 为了优选合适的东北黑土区堤防坡面侵蚀防控技术,基于人工模拟降雨的方法研究了不同降雨强度和下垫面条件下坡面的产流产沙特征,利用三维激光扫描仪对降雨后的坡面侵蚀形态进行监测,分析坡面土壤的侵蚀情况。结果表明,降雨强度增大,坡面的初始产流时间提前,产流率随降雨历时波动更加显著。在不同降雨强度下,植被措施使平均产流率降低7.4%~20.4%,在裸地上施加PAM(聚丙烯酰胺)使平均产流率增大6.8%~25.9%。随降雨强度增大,下垫面L1(裸地)和下垫面L2(均匀撒施5 g/m 2 PAM的裸地)的产沙率随降雨历时波动更加显著,其产沙率变化规律可以用幂函数进行描述。下垫面L1的总产沙量相比下垫面L2增幅明显,在裸坡上施加PAM能够减少总产沙量,起到固土效果。草地坡面在降雨过程中未出现产沙情况,裸地坡面的侵蚀形态主要表现为溅蚀和片蚀特征,施加PAM使得侵蚀严重区域的面积相较裸地减小了21.5%,能够起到一定侵蚀控制的效果。总体来看,草地坡面的保水固土效果要优于裸地坡面。在坡面上施加PAM使得土壤入渗能力减弱,但能减少侵蚀产沙,在实际工程中有应用价值。 展开更多
关键词 坡面侵蚀 降雨强度 PAM(聚丙烯酰胺) 草地坡面 产流产沙 侵蚀形态
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无蔗糖山楂果丹皮对小鼠便秘的预防作用 认领
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作者 李涛 徐力涵 +2 位作者 刘军 闫巧娟 江正强 《食品工业科技》 CAS 北大核心 2020年第7期271-277,283共8页
本研究采用低聚木糖和木糖醇按照25∶75、50∶50和75∶25的比例替代传统果丹皮中的蔗糖制备无蔗糖山楂果丹皮,并评价其感官特性和对盐酸地芬诺酯诱导的便秘昆明小鼠的预防效果。结果表明,当低聚木糖占总糖的25%或50%时,该果丹皮在质构... 本研究采用低聚木糖和木糖醇按照25∶75、50∶50和75∶25的比例替代传统果丹皮中的蔗糖制备无蔗糖山楂果丹皮,并评价其感官特性和对盐酸地芬诺酯诱导的便秘昆明小鼠的预防效果。结果表明,当低聚木糖占总糖的25%或50%时,该果丹皮在质构、色差及感官评价方面与传统蔗糖果丹皮相比无显著差异(P>0.05)。低聚木糖/木糖醇(50∶50)复合无蔗糖山楂果丹皮中、高剂量组相比低聚木糖果丹皮组及木糖醇果丹皮组,预防便秘效果更加显著(P<0.05)。与模型组相比,低(3 g/kg·bw/d)、中(6 g/kg·bw/d)和高剂量(9 g/kg·bw/d)低聚木糖/木糖醇(50∶50)复合果丹皮可显著提高便秘小鼠的小肠推进率(76.0%、108.9%和83.8%)和6 h黑便湿重(65.4%、82.7%和93.3%);胃动素(MTL)含量分别增加24.0%、26.6%和25.1%;乳酸、乙酸和丙酸三种有机酸总含量分别增加68.7%、72.8%和121.6%。总之,低聚木糖/木糖醇(50∶50)复合无蔗糖山楂果丹皮低、中、高剂量均能预防小鼠便秘,且中、高剂量组的效果更好。 展开更多
关键词 低聚木糖 木糖醇 果丹皮 便秘
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魔芋甘露寡糖抗肥胖活性及机制 认领
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作者 温永平 朱迪 +2 位作者 孙健 闫巧娟 江正强 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期115-121,共7页
目的:探究魔芋甘露寡糖对高脂膳食诱发肥胖小鼠的抗肥胖和抗慢性炎症作用及分子机制。方法:将10周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分成7组,连续喂养12周后,检测其体质量、体脂、血脂及氧化应激指标水平,分析脂肪和肝脏组织脂质代谢相关指标和基... 目的:探究魔芋甘露寡糖对高脂膳食诱发肥胖小鼠的抗肥胖和抗慢性炎症作用及分子机制。方法:将10周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分成7组,连续喂养12周后,检测其体质量、体脂、血脂及氧化应激指标水平,分析脂肪和肝脏组织脂质代谢相关指标和基因表达情况。结果:魔芋甘露寡糖能够有效降低高脂膳食小鼠体质量(约36.36%)、总体脂质量(约52.13%)和减轻血脂水平异常;显著降低炎症因子水平和增加抗氧化物酶活力(P<0.05);显著减少脂肪细胞体积,抑制肝脏和脂肪组织脂代谢相关指标和基因的表达(P<0.05)。结论:魔芋甘露寡糖对高脂膳食小鼠有抗肥胖作用,且能够抑制由肥胖诱发的慢性炎症和氧化应激,为其开发成为减肥和防控慢性疾病的功能性食品提供科学依据。 展开更多
关键词 魔芋甘露寡糖 肥胖 降血脂 高脂膳食 炎症反应
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基于多光谱成像和卷积神经网络的玉米作物营养状况识别方法研究 认领
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作者 吴刚 彭要奇 +3 位作者 周广奇 李晓龙 郑永军 严海军 《智慧农业(中英文)》 2020年第1期111-120,共10页
水肥一体化自动装备的使用能够有效提高水肥资源利用率,但需要在作业前获知作物的营养状况及水肥需求量,而通过人工手持测量仪器来获取这些信息,存在着时效性差和劳动强度大等缺点。针对以上问题,本研究以常见的作物玉米为研究对象,使... 水肥一体化自动装备的使用能够有效提高水肥资源利用率,但需要在作业前获知作物的营养状况及水肥需求量,而通过人工手持测量仪器来获取这些信息,存在着时效性差和劳动强度大等缺点。针对以上问题,本研究以常见的作物玉米为研究对象,使用大疆精灵Ⅲ无人机携带RedEdge-M多光谱相机在田间上空采集玉米多光谱图像,同时使用YLS-D系列植株营养测定仪测量玉米植株的氮素和水分含量等营养信息,根据这些信息将采集的图像分为3个等级(每个等级共包含530幅五通道图像,其中480幅作为训练集,50幅作为验证集),提出了一种基于卷积神经网络的玉米作物营养状况识别方法。并基于TensorFlow深度学习框架搭建了ResNet18卷积神经网络模型,通过向模型输入彩色图像数据和五通道多光谱图像数据,分别训练出适合于彩色图像和多光谱图像的玉米植株营养状况等级识别模型。试验结果表明:训练后的模型能够识别玉米作物的彩色图像和多光谱图像,能够输出玉米的营养状况等级和GPS信息,识别彩色图像模型在验证集的正确率为84.7%,识别多光谱图像模型在验证集的正确率为90.5%,模型训练平均时间为4.5h,五通道图像识别平均用时为3.56s。该识别方法可快速无损地获取玉米作物的营养状况,为有效提高水肥资源利用率提供了方法和依据。 展开更多
关键词 智慧农业 卷积神经网络 多光谱图像 玉米作物 营养状况识别
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真空脉动蒸制对天麻升温速率与品质的影响 认领
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作者 谢永康 郑志安 +4 位作者 刘大会 黄璐琦 王升 高振江 刘嫣红 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期307-315,共9页
为解决天麻常压蒸制存在的升温速率慢、设备自动化程度低等问题,该研究将真空脉动蒸制技术应用于天麻蒸制,研究了脉动比(真空时间/常压时间)和脉动循环次数对切半天麻升温速率、质量损失率、黏性、多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)... 为解决天麻常压蒸制存在的升温速率慢、设备自动化程度低等问题,该研究将真空脉动蒸制技术应用于天麻蒸制,研究了脉动比(真空时间/常压时间)和脉动循环次数对切半天麻升温速率、质量损失率、黏性、多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性和有效成分天麻素(gastrodin,GA)、对羟基苯甲醇(p-hydroxybenzyl Alcohol,HA)、巴利森苷A(Parishin A,PA)、巴利森苷B(Parishin B,PB)的影响,基于切半天麻真空脉动蒸制规律,进一步探究了适宜天麻块根真空脉动蒸制的工艺参数。结果表明:相同脉动次数,真空度为85 kPa,常压绝对压力为110 kPa,脉动比为20:130时,天麻升温速率最大,为4.40℃/min,较常压蒸制提高了27.54%;天麻蒸制后,质量均有一定损失,其质量损失率随脉动次数增加而增大;蒸制后天麻淀粉糊化,致使黏性增加,其黏性增加率与天麻淀粉糊化程度相关;天麻蒸制后,PPO相对活性均降低,蒸至相同中心温度时,真空脉动蒸制后天麻PPO相对活性比常压蒸制低11.2%;蒸制后天麻GA含量均增加,而PA含量则降低,HA和PB含量未表现出规律性变化;蒸至相同中心温度时,真空脉动蒸制后切半天麻GA增加率较常压蒸制提高了77.97%,且20:130脉动比下脉动3次,切半天麻中心温度为77℃时,GA增加率最大,为192.48%;蒸至相同程度,天麻块根与切半天麻所对应的中心温度相同,其所需脉动循环次数是切半天麻的2倍。综上分析,20:130脉动比下脉动循环蒸至天麻中心温度为77~78℃时,天麻品质较优,该研究可为天麻真空脉动蒸制提供技术支持。 展开更多
关键词 温度 黏性 天麻 真空脉动蒸制 升温速率 有效成分
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物体在地球隧道中的运动 认领
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作者 吴岱宗 刘玉颖 《物理与工程》 2020年第1期73-79,共7页
本文描述了地球重力在地球内部和外部的分布,分析了物体在地球内部隧道中的运动,证明了物体在地球隧道内部受到的万有引力与简谐振动质点所受回复力遵循的规律相同。通过简谐振动的性质计算出物体在地球隧道(过地心的直径)中的运动周期... 本文描述了地球重力在地球内部和外部的分布,分析了物体在地球内部隧道中的运动,证明了物体在地球隧道内部受到的万有引力与简谐振动质点所受回复力遵循的规律相同。通过简谐振动的性质计算出物体在地球隧道(过地心的直径)中的运动周期约为84min、运动最大速度约为7.9km/s等。本文进一步推导了连接地球表面的任意两点的通过地球内部的一条弦线中的物体的运动,得出其周期与过地心的地球直径隧道周期相同。更重要的是:本文分析比较了地球为匀质球体的理想情况和真实质量分布情况下物体在隧道内的运动情况的差异,使用Matlab对两个模型下物体的运动进行模拟,并得出结论:在真实地球模型下物体运动得更快,到达地球另一端的时间更短。 展开更多
关键词 地球重力 地球隧道 简谐振动
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