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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

    滩涂土壤离散元接触模型优化与现场铲削试验

    梁喜凤胡泽郑立文王永维...
    107-115页
    查看更多>>摘要：为解决现有离散元接触模型对滩涂土壤特性表征准确性差的问题,该研究基于离散元仿真软件EDEM的API二次开发功能,以Hertz-Mindlin接触模型为基础,通过增加塑性、粘附特征并更改切向滑动摩擦力,得到优化后的高湿黏弹塑性(moistelasto-plastic adhesion,MEPA)模型.通过模拟活塞拔出试验,结合Plackett-Burman试验筛选出影响标定指标的显著参数,完成接触模型参数标定.搭建了铲削试验平台进行现场铲削试验,对比分析了 MEPA模型、JKR模型、EEPA模型以及Bonding模型的土壤特性表征效果.试验结果表明,在铲削阻力方面,MEPA模型较JKR模型、EEPA模型和Bonding模型的仿真精度分别提升约65.957％、74.206％和59.326％;相较于现场试验结果,MEPA模型的堆积厚度与侧边距相对误差分别为5.598％和6.362％,两者均保持在10％以内,能够较好地模拟滩涂土壤,对滩涂工作装置的工况模拟和优化设计具有重要意义.

    土壤模型试验离散元法EDEM二次开发铲削阻力

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    地表臭氧浓度升高对麦田水热通量的影响

    徐诗韵徐彦森张宇杰冯兆忠...
    116-124页
    查看更多>>摘要：臭氧(O3)浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O3对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O3浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义.该研究利用完全开放式O3浓度升高平台(O3-FACE),通过连续观测农田小气候特征,结合能量平衡法分析O3浓度升高对麦田水热通量、小麦籽粒产量和田间水分利用效率的影响.结果表明:O3浓度升高显著降低了开花后第32天小麦旗叶的叶绿素含量,降低了乳熟-成熟期的麦田潜热通量平均值和正午峰值,但影响幅度较小.O3浓度升高对麦田平均水热通量及其分配无显著影响,也未影响籽粒产量、产量组成和田间水分利用效率.不同于10年前江淮地区主推的扬辐麦2号、烟农19和嘉兴002等品种,当前推广的农麦88表现出极强的O3抗性.在O3浓度不断升高背景下,种植农麦88有助于减缓O3浓度升高对田间蒸散和水分利用效率的影响.

    臭氧水热通量产量蒸散发冠层温度小麦

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    利用动态阈值决策树分类的华北平原冬小麦动态监测

    乔梦琦周德成
    125-132页
    查看更多>>摘要：华北平原是中国最大的粮食生产基地,准确监测其冬小麦种植面积及其变化对粮食产量预测和国家粮食安全具有重要意义.然而,不同土地利用产品所估算的小麦面积、空间分布及其动态变化均存在较大分歧,不能有效反映出冬小麦的长期变化特征.该研究结合作物物候特征和已有小麦专题数据产品,首先构建动态阈值决策分类算法,以降低传统方法在阈值设定和样本筛选方面的不确定性;进而分析了 2003-2022年华北平原区冬小麦播种面积的长期变化规律.结果表明:1)该研究提出的动态阈值决策分类算法能准确地提取冬小麦面积,平均总体精度为93.44％,且与统计数据具有较高的一致性;2)2003-2022年华北平原冬小麦种植面积整体呈上升趋势,不同地区变化类型差异较大;3)研究时段内,持续种植冬小麦的耕地面积仅占各年份种植范围总面积的5％,种植次数低于10 a的面积占比达55％;4)河北省中南部、山东省西部和河南省中北部冬小麦种植面积相对稳定,京津冀地区以及山区冬小麦播种面积变化相对频繁.该研究可为大尺度冬小麦动态监测提供了新的方法视角,并对科学制定耕地调控策略具有重要意义.

    遥感农作物分类动态阈值决策树MODIS华北平原

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    面向复杂田间收获作业的轻量化三七目标检测方法

    王法安何忠平张兆国解开婷...
    133-143页
    查看更多>>摘要：针对目前三七检测算法在复杂田间收获工况下检测精度低、模型复杂度大、移动端部署难等问题,该研究提出一种基于YOLOv5s的轻量化三七目标检测方法.首先,采用GSConv卷积方法替换原始颈部网络的传统卷积,引入Slim-neck轻量级颈部网络,降低了模型复杂度,同时提升了模型精度;其次,使用ShuffleNetv2轻量型特征提取网络对主干网络进行轻量化改进,提升了模型实时检测性能,并采用角度惩罚度量的损失(SIoU)优化边界框损失函数,提升了轻量化后的模型精度和泛化能力.试验结果表明,改进后的PN-YOLOv5s模型参数量、计算量、模型大小分别为原YOLOv5s模型的46.65％、34.18％和48.75％,检测速度提升了 1.2倍,A值较原始模型提升了 0.22个百分点,平均精度均值达到了 94.20％,较原始模型低 0.6 个百分点,与 SSD、Faster R-CNN、YOLOv4-tiny、YOLOv7-tiny 和 YOLOv8s模型相比能够更好地平衡检测精度与速度,检测效果更好.台架试验测试结果表明,4种输送分离作业工况下三七目标检测的准确率达90％以上,F1值达86％以上,平均精度均值达87％以上,最低检测速度为105帧/s,实际收获工况下模型的检测性能良好,可为后续三七收获作业质量实时监测与精准分级输送提供技术支撑.

    神经网络目标检测轻量化复杂收获作业工况三七YOLOv5s

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    基于轻量化PointNet网络的林果园喷雾作业靶标实时识别方法

    刘慧杜志鹏杨锋张钰...
    144-151页
    查看更多>>摘要：为了进一步提高喷雾机器人靶标检测的精准性、实时性和应用部署的实用性,该研究提出一种基于轻量化PointNet网络的林果园喷雾作业靶标实时识别方法.首先通过区域提取降采样、地面分割和改进DBSCAN聚类等点云预处理方法提取原始点云中的靶标;然后通过移动最小二乘上采样将靶标点云转化为满足点云识别网络输入要求的点云数据;最终通过在PointNet网络中引入残差模块和改进循环剪枝算法轻量化PointNet网络,完成林果树靶标的实时识别.试验结果表明,在ModelNet40数据集上,轻量化PointNet网络可达89.7％的准确率;在实际苗圃环境的试验中,该研究方法对靶标的识别准确率可达92.49％,同时误识率与拒识率分别为13.4％和6.47％,相较PointNet网络识别准确率提升了 4.38个百分点,误识率和拒识率分别降低了 7.2和4.07个百分点;轻量化PointNet网络识别准确率仅比PointNet++网络低1.14个百分点,误识率和拒识率分别高了 0.9和1.12个百分点.但是轻量化PointNet网络的模型参数量较PointNet网络和PointNet++网络的模型参数量显著减少,仅为PointNet网络的11.5％,PointNet++网络的27.02％;运算量相较PointNet网络、PointNet++网络分别减少13.3和76.79个百分点.该研究提出的轻量化PointNet网络具有较高的实时性、精确性和鲁棒性,能够满足林果园喷雾作业的靶标识别需求,可为林果园喷雾作业靶标实时识别提供参考.

    喷雾机器人林果园点云预处理轻量化PointNet网络循环剪枝

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    基于改进YOLOv8n的复杂环境下柑橘识别

    岳凯张鹏超王磊郭芝淼...
    152-158页
    查看更多>>摘要：针对复杂环境下柑橘果实大量重叠、枝叶遮挡且现有模型参数量大、计算复杂度高等问题,提出了一种基于改进YOLOv8n的柑橘识别模型YOLOv8-MEIN.首先,该研究设计了 ME卷积模块并使用它改进YOLOv8n的C2f模块.其次,为了弥补CIoU损失函数在检测任务中泛化性弱和收敛速度慢的问题,使用Inner-CIoU损失函数加速边界框回归,提高模型检测性能.最后,在自建数据集上进行模型试验对比,试验结果表明,YOLOv8-MEIN模型交并比阈值为0.5的平均精度均值mAP0.5值为96.9％,召回率为91.7％,交并比阈值为0.5～0.95的平均精度均值mAP0.5～0.95值为85.8％,模型大小为5.8 MB,参数量为2.87 M.与原模型YOLOv8n相比,mAP0.5值、召回率、mAP0.5～0.95值分别提高了 0.4、1.0、0.6个百分点,模型大小和参数量相比于原模型分别降低了 3.3％和4.3％,为柑橘的自动化采摘提供技术参考.

    图像识别深度学习目标检测YOLov8nInner-IoU损失函数复杂环境柑橘

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    融入全局相应归一化注意力机制的YOLOv5农作物害虫识别模型

    郭嘉璇王蓉芳南江华李小虎...
    159-170页
    查看更多>>摘要：针对YOLOv5(you only look once version five)模型在农作物害虫密集目标上的检测效果无法满足实际需求,以及训练过程中模型收敛速度较慢等问题,该研究提出了融入全局响应归一化(global response normalization,GRN)注意力机制的YOLOv5农作物害虫识别模型(YOLOv5-GRNS).设计了融入GRN注意力机制的编码器(convolution three,C3)模块,提高对密集目标的识别精度;利用形状交并比(shape intersection over union,SIoU)损失函数提高模型收敛速度和识别精度;在公开数据集IP102(insect pests 102)的基础上,筛选出危害陕西省主要农作物的8种害虫类型,构建了新数据集IP8-CW(insect pests eight for com and wheat).改进后的模型在新IP8-CW和完整的IP 102两种数据集上进行了全面验证.对于IP8-CW,全类别平均准确率(mean average precision,mAP)mAP@.5和mAP@.5:.95分别达到了 72.3％和47.0％.该研究还对YOLOv5-GRNS模型进行了类激活图分析,不仅从识别精度,而且从可解释性的角度,验证了对农作物害虫、尤其是密集目标的优秀识别效果.此外,模型还兼具参数量少、运算量低的优势,具有良好的嵌入式设备应用前景.

    图像识别害虫检测YOLOv5GRN注意力密集小目标

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    基于改进UNet模型的油茶果振动采摘点定位方法

    王金鹏何萌甄乾广胡皓若...
    171-178页
    查看更多>>摘要：针对非花果同期油茶果采收效率低这一问题,提出一种侧枝振动采摘点定位方法,通过振动侧枝降低树木损伤并实现高效采收.首先构建数据集,对侧枝分段标注,向UNet中添加CloFormer注意力机制并命名为Clo-UNet,实现侧枝的二维重构.其次,在Clo-UNet基础上进一步设计采摘点定位方法并命名为Clo-UNet-Point,该方法优先选择采收离果实最远且最粗的枝条.试验表明,Clo-UNet在验证集上表现优异,其中br_con(连果枝)、danger(危险区)和br_pro(优先采收区域)的平均交并比mIoU分别达到85.36％、86.37％和81.29％,平均像素精度mPA分别达到94.97％、96.17％和89.48％,Clo-UNet在整个数据集上的mIoU和mPA分别比UNet高5.14、6.85个百分点.通过观察验证集647幅图像,Clo-UNet-Point算法在不同光照条件下均能定位到采摘点,平均检测一张图像用时0.15 s.该研究可为未来非花果同期类油茶果的自动化振动采收奠定理论基础.

    振动采收油茶果UNet语义分割模型采摘点定位

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    装配式日光温室柔性复合墙体性能测试与分析

    李建明李浩杰孙国涛王杰...
    179-187页
    查看更多>>摘要：为解决装配式日光温室柔性墙体蓄热能力不足的问题,该研究通过在墙体内侧附加蓄热层的方式,设计了一种集蓄热、保温和防水多功能于一体的装配式柔性复合墙体.首先,通过对多种材料进行综合性能评估,筛选出优质的表层材料和保温材料,将其复合制成柔性保温墙体;其次,将水、沙子、相变水凝胶(phase change hydrogel,PCH)作为蓄热层固定在柔性保温墙体内侧,从而形成柔性复合墙体;最后,在4个模型温室中分别对墙体进行性能测试,以未附加蓄热层的柔性保温墙体为对照(CK),分析试验墙体的蓄热和保温性能.单一墙体材料的性能测试结果表明,表层材料中镀铝编织布、黑色淋膜毡抗拉性能好且不透水,断裂强力分别为1.06、0.56 kN,断裂伸长率分别为30.99％、65.91％;保温材料中再生棉、太空棉和空气柱保温效果较好且使用成本低,热阻值分别为0.30、0.50、0.76(m2·℃)/Wo柔性复合墙体的性能测试结果表明,所有处理中5kg/m2PCH柔性复合墙体的蓄热和保温性能最佳,热阻值为2.50(m2·℃)/W,单位面积累计吸热量与放热量分别为1.48、1.13 MJ/m2;在典型晴天和阴天条件下,该处理的夜间室内平均温度分别比CK提高了 3.08、1.87 ℃.上述分析结果表明,通过在柔性保温墙体内侧附加相变蓄热层的方式,能够增强墙体的蓄热和保温性能.研究结果可为今后装配式日光温室柔性复合墙体设计及材料选择提供理论依据.

    温室温度柔性复合墙体蓄热性能保温性能

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    基于多元数据的夏季鸡舍环境质量评价及其对产蛋性能的影响

    谢苗苗李华龙詹凯
    188-197页
    查看更多>>摘要：蛋鸡舍环境质量直接影响蛋鸡产蛋性能.为探究夏季蛋鸡舍环境质量及其对产蛋性能的影响,研究提出基于多元数据的分析方法,首先采集鸡舍内7类关键环境因子数据,按照热环境、光环境和气体环境分组,再根据改进D-S证据理论规则进行迭代融合,得到蛋鸡舍各检测点环境质量的综合评价结果,进而分析其对产蛋性能的影响.以夏季八层层叠式蛋鸡舍为试验鸡舍开展试验.结果显示:八层层叠式蛋鸡舍下四层的环境质量和平均产蛋率的最优位置均处于鸡舍前端;平均产蛋率最差的位置处于鸡舍中端,该位置环境质量综合评价结果为一般;上四层平均产蛋率最优位置为鸡舍中端,该位置环境质量综合评价结果为适宜;平均产蛋率最差位置和环境质量最差位置均为鸡舍后端(靠近风机端).在试验鸡舍所有检测点中,平均产蛋率高于86％的检测点,环境质量综合评价结果大都为适宜,平均产蛋率低于86％的检测点,环境质量综合评价结果为一般或差,鸡舍内各检测点环境质量综合评价结果与平均产蛋率的变化趋势高度一致.该研究为准确评价蛋鸡舍环境质量,揭示蛋鸡舍环境质量对产蛋性能的影响提供了一种行之有效的方法.

    多元数据数据融合改进D-S证据理论层叠式蛋鸡舍环境质量产蛋性能

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