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期刊信息/Journal information
农业工程学报
中国农业工程学会
农业工程学报

中国农业工程学会

朱明

半月刊

1002-6819

tcsae@tcsae.org

010-65929451，65910066转2503、3503

100125

北京朝阳区麦子店街41号

农业工程学报/Journal Transactions of the Chinese Society of Agricultural EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《农业工程学报》是由中国农业工程学会主办的全国性学术期刊,自2005年始为单月刊。编委会名誉主任:汪憨华院士,编委会主任兼主编:杨邦杰教授《农业工程学报》为全国中文核心期刊,在最新版的《中文核心期刊要目总揽》中位居"农业工程类"期刊榜首；2001年入选中国期刊方阵"双效"期刊；被中国科协主办的《中国学术期刊文摘》选为首批收录期刊；先后被美国工程索引(EI Page one)、英国国际农业与生物中心(CAB International)、检索系统、数据库收录。
正式出版
收录年代

    改进YOLOv5s对病理学图像中猪只小肠绒毛的检测

    王美华王安邦肖德琴熊云霞...
    207-215页
    查看更多>>摘要：为解决传统小肠绒毛需要专业人员手动检测耗时耗力且存在主观性和不稳定性等问题,同时提高在复杂病理学图像中小肠绒毛检测的准确率和效率,该研究提出基于改进YOLOv5s检测复杂病理学图像下猪只小肠绒毛的方法.首先,采用串联形式的混合池化对空间金字塔进行优化,增强特征提取与特征表达,提升检测精度;然后引入一种基于注意力机制的网络模块(simple attention mechanism,SimAM)与Bottleneck中的残差连接相结合,使用SimAM对Bottleneck中的特征图进行加权,得到加权后的特征表示,利用注意力机制加强模型对目标的感知.试验结果表明,该研究算法的平均精度(average precision)和每秒传输帧数(frame per second,FPS)达到92.43％和40帧/s.改进后的YOLOv5s在召回率和平均精度上相较改进前提高2.49和4.62个百分点,在不增加模型参数量的情况下,每帧图片的推理时间缩短1.04 ms.与经典的目标检测算法SSD、Faster R-CNN、YOLOv6s、YOLOX相比,平均精度分别提高15.16、10.56、2.03和4.07个百分点.结果表明,该方法能够实现病理学图像中猪只小肠绒毛自动化检测,保证复杂图像检测速度的同时,提高了小肠绒毛的检测精度.

    目标检测猪算法YOLOv5s猪只小肠绒毛病理学图像无参注意力机制

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    基于改进YOLOv5l的轻量化鸭蛋裂纹检测算法

    殷建军康俊琪肖德琴
    216-223页
    查看更多>>摘要：鸭蛋裂纹检测技术对于禽蛋加工工厂实现智能化蛋品检测、分级具有重要意义.该研究针对鸭蛋裂纹检测流程复杂、计算量大、模型尺寸大等问题,提出了一种基于改进YOLOv5l(you only look once version5 large)的轻量裂纹检测算法,通过在黑暗条件下使用LED灯照射鸭蛋,根据裂纹蛋壳与完好蛋壳透光性不同产生的图像差异进行检测.通过在YOLOv5中引入Ghost_conv模块,大大减少了模型的浮点计算量和参数量,并在模型的骨干网络中加入ECA(efficient channel attention)注意力机制以及使用多尺度特征融合方法 BIFPN(bi-directional feature pyramid network),增加模型对有效信息的关注度,以提高算法检测精度.同时使用CIoU与α-IoU损失函数融合后替代YOLOv5原始GIoU函数加速回归预测.利用自建的鸭蛋裂纹数据集验证改进后模型的性能,结果表明,本研究提出的改进YOLOv5l网络模型检测精准率为93.8％,与原始YOLOv5l模型相比,检测精度提高了 6.3个百分点,参数量和浮点计算量分别减少了 30.6％、39.4％.检测帧速率为28.954帧/s,较原始YOLOv51模型仅下降3.824帧/s.与其他的目标检测常用网络SSD(single shot multibox detector)、YOLOv4、Faster-RCNN(faster region convolutional neural networks)相比,精度分别提高了 13.1、12.5、8.2个百分点.本研究提出的方法能够在低硬件资源条件下进行高精度检测,可为实际场景应用提供解决方案和技术支持.

    计算机视觉图像识别裂纹检测注意力机制鸭蛋

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    基于SERS的苹果树腐烂病原菌早期侵染检测

    关洪浦耿明阳周逸博王妍...
    224-230页
    查看更多>>摘要：为了早期诊断由黑腐皮壳真菌(Valsa mali Miyabe et Yamada)引起的苹果树腐烂病,该研究基于表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术,以腐烂病菌丝、病原菌丝侵染的苹果树和健康的苹果树枝作为研究对象,结合S-G平滑和迭代自适应加权惩罚最小二乘法进行拉曼光谱预处理,经解析发现病原菌丝与染菌样本在1 598、1 595 cm-1和2 930、2 925 cm-1附近敏感谱峰明显区别于健康样本.重复试验分析发现,病原菌侵染可致寄主特征谱峰偏移以及谱峰强度改变:健康样本在1 286 cm-1附近的特征峰随病原菌的侵染偏移至1 365 cm-1附近;健康样本在1 286与1 587 cm-1附近的谱峰强度比值小于0.5,染菌样本在1 365与1 595 cm-1附近的谱峰强度比值大于0.5,而菌丝在1 327与1 598 cm-1附近的谱峰强度比值大于1.0;1 595 cm-1附近谱峰强度因染病而增强.构建BP神经网络模型进行早期染病样本的快速判别,识别率达90％以上.研究表明SERS技术结合BP神经网络可以准确识别苹果树腐烂病原菌丝,从而进行苹果树枝腐烂病的早期诊断,为植物病害的早期快速诊断和病害发生预警提供了研究思路和有效手段.

    病害光谱表面增强拉曼光谱(SERS)苹果树腐烂病早期检测BP-ANN

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    基于蜣螂算法优化BP的冬夏生菜根区温度预测模型

    刘艺梦丁小明王会强李恺...
    231-238页
    查看更多>>摘要：为解决生菜应用营养液膜技术(nutrient film technique,NFT)在冬夏季根区温度控制的问题,该研究基于机器学习方法,结合温室内外历史环境数据,构建BP神经网络根区温度预测模型.为提高模型精度,采用蜣螂算法(dung beetle optimizer,DBO)优化BP神经网络模型的输入权重和阈值,构建了冬夏两个季节的基于DBO-BP神经网络的栽培槽内根区温度预测模型,并与GA-BP、BP神经网络模型进行对比.结果表明,根区温度预测值与真实值变化趋势较为一致,DBO-BP模型温度预测最大误差为2.21 ℃,决定系数为0.943,而GA-BP与BP模型决定系数分别为0.928、0.892;DBO-BP模型评价指标的均方根误差、平均绝对误差分别为0.707、0.549 ℃,均小于其他模型评价指标.DBO-BP神经网络可满足在NFT栽培中根区温度预测精度的需求,能够为生菜栽培根区快速控温提供有效方法.

    温室温度营养液膜技术蜣螂优化算法BP神经网络根区温度预测

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    直接接触式膜蒸馏结晶回收沼液氨氮性能

    张军张鸿宇周婷晏水平...
    239-245页
    查看更多>>摘要：为解决现有沼液氨氮膜回收技术中氮肥浓度低和副产物价值低的问题,该研究提出采用膜蒸馏结晶技术实现沼液中氨氮的结晶回收.研究中,通过提升近饱和接收液的温度来平衡膜两侧的水蒸气分压,在保证氨氮传质通量的情况下最小化水分传质.操作结束后接收液中铵盐达到超饱和状态,冷却至常温即可回收铵盐晶体.结果表明,当进料侧沼液温度为40 ℃时,近饱和磷酸二氢铵温度需提高至47 ℃,而使用硫酸为吸收剂时,近饱和硫酸铵溶液温度需提高至65 ℃.酸液温度升高对氨通量也有促进作用,氨通量由40 ℃时的10.70 g/(m2·h)小幅提升至70 ℃时的14.90 g/(m2·h).进料侧氨氮质量浓度的提升可显著增加氨氮回收通量.磷酸二氢铵为吸收剂时,试验6 h后晶体中的氨氮回收率为77.60％,采用硫酸为吸收剂时可提高至92.20％.继续延长处理时间,晶体中的氨氮回收率甚至超过100％.显然,采用膜蒸馏结晶技术回收沼液氨氮具一定的可行性,研究结果可为沼液氨氮的高价值回收提供一定参考.

    沼液结晶膜蒸馏水分传质高价值回收

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    制浆纤维原料固废物基颗粒燃料的燃烧性能分析及改善

    杨桂花薛蓝馨林兆云范家铭...
    246-254页
    查看更多>>摘要：利用农业废弃草类植物进行制浆造纸可缓解中国制浆造纸工业面临的纤维原料短缺压力,将制浆过程产生的纤维原料废渣和制浆废液溶出物等固体废弃物进行颗粒燃料制备是实现工业固废物资源化利用的有效途径.为了解制浆过程不同纤维原料废渣的燃烧特性,将制浆过程备料工段产生的纤维原料废渣通过压缩成型技术制备了颗粒燃料,利用热重仪、扫描电镜、X射线衍射仪、热分析-红外-气质联用仪对不同纤维原料废渣固废物制备的颗粒燃料的燃烧特性进行了分析比较,研究探讨了添加制浆废液对颗粒燃料燃烧性能的改善效果.结果表明,草类纤维原料废渣基颗粒燃料因不可燃杂质含量较高,固定碳含量较低,其燃烧性能稍差于木材废渣基颗粒燃料;草类纤维原料废渣基颗粒燃料中的碱金属元素与硅元素在高温下反应生成结渣性金属硅酸盐类颗粒灰分;草类废渣基颗粒燃料因不可燃杂质含量较高导致固定碳不完全燃烧,增加了燃烧排放气体中CO气体成分.基于资源化利用制浆过程溶出物和改善颗粒燃料的燃烧性能,将10.28％固形物含量的制浆废液/麦草废渣混合物压缩制备颗粒燃料,颗粒燃料的综合燃烧指数为2.50×10-7％2/(min2.℃3),燃烧活化能为59.88 kJ/mol,与麦草废渣基颗粒燃料相比,燃烧指数提高了 171.74％,燃烧活化能降低了 22.72％,麦草废渣基颗粒燃料的燃烧性能得到明显改善.研究结果可为制浆造纸过程固体废弃物的资源化利用提供理论参考.

    生物质颗粒燃料废渣制浆废液燃烧特性

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    氯化锌改性樱桃核基生物炭对恩诺沙星的吸附效果

    高义霞王文娟呼丽萍邹亚丽...
    255-263页
    查看更多>>摘要：恩诺沙星(enrofloxacin,ENR)是农业生产中广泛使用的一种抗菌药,其药物残留和耐药危害导致了严重的生态风险.因此,降低或消除ENR残留是生态农业的重点研究内容.该研究利用果业废弃物——樱桃核,通过高温氧化法和氯化锌腐蚀造孔技术,将其制备成一种改性生物炭,用于降低和消除水体ENR污染度.通过比表面积分析和电镜扫描比对,与直接氧化制备的生物炭(primitive biochar,PBC)相比,氯化锌改性生物炭(biochar of ZnCl2 modification,Zn-BC)呈大孔径多片层结构,每层分布大量蜂窝状孔隙,其比表面积多达1 148.79 m2/g,对ENR的最大吸附量显著提高.傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrophotometer,FT-IR)和 X 射线电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析表明,Zn-BC具有更多含氧基团,促进其与ENR形成更多配合物,吸附机制可能与孔隙填充、兀-π键相互作用、氢键作用有关;吸附动力学和吸附等温模型拟合发现,PBC和Zn-BC均与准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型吻合较好,证实表征分析结果与吸附机理相呼应;热力学分析进一步表明两种生物炭对ENR吸附为自发、熵增加和放热过程.综上,与PBC相比,Zn-BC吸附面积大、效率高,是消除水体ENR残留污染的良好材料.

    吸附氯化锌改性樱桃核生物炭恩诺沙星

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    供水工程影响下中国北方地区耕地后备资源开发潜力

    李溦何国华赵勇姚园...
    264-274页
    查看更多>>摘要：灌溉水源是北方地区耕地后备资源能否有效开发的关键.当前,中国正在推动国家水网工程规划建设,为北方地区耕地后备资源开发提供了新的机遇.在以往研究基础上,该研究考虑北方地区已建、在建及规划的供水工程,基于自然适宜、利用高效、发展稳定三方面评价准则,结合三维魔方空间分类方法,开展了雨养情景和供水灌溉情景下耕地后备资源开发潜力分析.结果表明:雨养农业情景下,北方地区勉强适宜(Ⅱ级)、中度(Ⅲ级)和高度(Ⅳ级)适宜的耕地后备资源面积分别为2.9万、1.0万和0.6万km2.灌溉农业情景下,耕地后备资源面积明显增加,勉强适宜(Ⅱ级)、中度(Ⅲ级)和高度(Ⅳ级)适宜的耕地后备资源面积将分别达到5.4万、7.6万和6.5万km2,主要集中于新疆、内蒙古和甘肃3省(自治区).该研究结果可为中国耕地后备资源开发利用及国家水网工程效益发挥提供参考.

    灌溉土地利用北方地区耕地后备资源供水工程雨养

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    基于特征优选的北疆典型区域非农化遥感监测

    曹宇娟戴建国张国顺夏明辉...
    275-286页
    查看更多>>摘要：该研究旨在准确把握耕地"非农化"的时空格局,为制定合理的土地利用和耕地保护政策提供重要依据.随着特征提取技术和分类算法的进步,利用遥感影像进行大规模耕地动态监测变得更加准确和高效.该研究选用Sentinel-2卫星影像,探讨了不同算法和特征变量在耕地非农化监测中的优势.首先提取了 4类特征共计31个指标,并通过主成分分析(principipal component analysis,PCA)和相关系数矩阵进行特征优选,获得了 12个关键指标,并设计了 5种特征组合方案.随后,采用7种基础算法执行影像分类,并通过"单阶段"和"二阶段"两种分类策略,提取耕地"非农化"信息.研究结果表明,有效选择多种特征变量和算法对于提高监测精度至关重要.在所有测试的模型中,采用Softmax构建的二阶段模型精度最高,最优特征组合为光谱特征+光谱指数特征+纹理特征,特征变量维度减少至12个.总体精度、平均用户精度、平均生产者精度和Kappa系数分别达到94.92％、95.16％、93.15％和0.88.对比2020年和2022年研究区数据发现,耕地转变为非农化用地的面积为146.153 km2,而非农化用地转变为耕地的面积为123.074 km2,导致耕地净减少23.079 km2.综上所述,该研究提出的耕地"非农化"监测方法可以为相关的地物信息提取和耕地资源保护与可持续利用等研究提供技术支持和方法参考.

    遥感特征优选非农化耕地Sentinel-2

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    2000-2020年中国城乡食物消费碳-水足迹及其驱动因素分析

    陈萱李绍亭任彦军
    287-296页
    查看更多>>摘要：随着经济发展与城镇化快速推进,中国居民膳食模式发生显著转变,并产生了严重的资源环境后果.为识别城乡居民食物消费碳-水足迹的关键驱动因素,缓解水资源消耗,助力双碳目标实现,该研究测算并对比分析了中国31(30)省市2000-2020年城乡居民人均食物消费碳-水足迹,通过对数平均迪式指数算法(logarithmic mean index method,LMDI)对碳-水足迹进行了驱动因素分解.结果显示:2000-2020年中国城镇人均食物消费碳足迹(水足迹)增加了 29.63％(32.94％),农村碳足迹(水足迹)增加了 4.59％(7.91％).从空间演变来看,城镇人均食物消费碳-水足迹较高的地区由沿海省份逐渐扩散至内陆,而农村呈南北高-中间低的分布格局.从驱动因素来看,经济水平是城乡居民食物消费碳-水足迹增加的主要动因,且消费水平表现为抑制作用;人口城镇化驱动城镇居民食物消费碳-水足迹增加,而在农村起到抑制作用.该研究从促进食物消费结构转型,多渠道拓宽食物来源等方面提出建议,旨在促进中国城乡居民食物可持续消费.

    食物消费碳足迹水足迹LMDI分解2000-2020年中国

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