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农业机械学报
中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
农业机械学报

中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院

任露泉

月刊

1000-1298

njxb@caams.org.cn

010-64882610，64882231

100083

北京德外北沙滩1号6信箱

农业机械学报/Journal Transactions of the Chinese Society for Agricultural MachineryCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由中国科协主管、中国农业机械学会和中国农业机械化科学研究院主办的国家级学术期刊，农业工程类中文核心期刊，美国工程信息公司（EI）收录期刊。主要刊登农业机械、农业工程、农用动力和能源、农产品及食品加工机械、农机化以及有关边缘学科的基础理论、设计制造、材料工艺、测试仪器与手段的研究成果及发展动向,反映学科最新研究成果和学术水平。同时还将及时提供中国农业机械学会举办的国内外学术活动信息，可供农机乃至机械行业中、高级技术人员、大专院校师生及科研单位的有关人员阅读参考。
正式出版
收录年代

    辣椒苗夹茎式双排自动取投苗装置设计与试验

    邱硕于博计东田素博...
    115-121,152页
    查看更多>>摘要：为提高设施蔬菜生产机械化率,设计了一种双排夹茎式取投苗装置.利用两个对置移栽臂上的双排夹取爪实现辣椒苗循环取投苗作业,PLC控制系统保证取投苗装置有序平稳运转.夹取爪核心部件由软性材料和弹簧钢片紧贴构成,其精确定位由水平和竖直运动机构实现.分析软性材料厚度、辣椒苗苗龄、夹取爪气缸压力对取苗失败率、运苗失败率和投苗失败率的影响规律,以取投成功率为优化目标进行正交试验,确定双排自动取投苗装置的最佳工作参数.试验结果表明:当软性材料厚度为10 mm、辣椒苗苗龄为51 d、夹取爪气缸压力为0.40 MPa时,平均取投成功率达到94.6％,基本满足蔬菜移栽作业的技术要求.

    辣椒苗移栽取投苗装置夹取爪

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    蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

    李旭伍硕祥匡敏球刘青...
    122-132页
    查看更多>>摘要：为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置.该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击.试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100％,叠盘错位差方差为2.32 mm2,同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100％,叠盘错位差方差分别为3.94 mm2和5.98 mm2,说明该装置满足多适应性的要求.在此最优作业参数下,将育苗流水线播种环节生产率提升至900盘/h时,育苗盘最大振幅为0.709 mm,振幅无明显变化,说明该装置作业稳定性较好.该研究结果可为播种流水线叠盘装置提高叠盘效果和降低叠盘振动等研究提供参考.

    漂浮育苗泡沫育苗盘自动叠盘装置减振叠盘整齐度尺寸适应性

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    机收棉田残膜混合物粉碎揉丝装置设计与试验

    谢建华孟庆河张佳刘旺...
    133-144页
    查看更多>>摘要：针对机收残膜混合物资源化利用困难、现有粉碎与揉丝装置处理的残膜混合物不满足白星花金龟幼虫适口性等问题,设计了一种残膜混合物粉碎揉丝装置,利用粉碎揉丝技术对残膜混合物进行加工处理以满足白星花金龟幼虫的适口性.该装置主要由粉碎装置、输送装置和揉丝装置等组成,通过对残膜混合物粉碎、揉丝装置作业过程进行运动学与动力学分析确定了各零部件的结构参数与工作参数.为了验证残膜混合物粉碎揉丝装置的作业性能,以粉碎辊转速、揉丝辊转速与揉丝辊间隙作为试验因素,残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率、棉秆揉丝率为试验指标进行三因素三水平二次回归响应面试验,建立了回归模型,分析了各因素对残膜混合物粉碎揉丝装置作业性能的影响,并进行了参数优化与试验验证.试验结果表明:影响残膜破碎合格率和棉秆粉碎长度合格率的因素大小顺序为粉碎辊转速、揉丝辊间隙、揉丝辊转速;影响棉秆揉丝率的因素大小顺序为揉丝辊间隙、揉丝辊转速、粉碎辊转速.优化后最优工作参数组合为:粉碎辊转速13.0 r/min、揉丝辊转速60.0 r/min、揉丝间隙1.6 mm.以此参数组合进行试验,得到残膜破碎合格率、棉秆粉碎长度合格率和棉秆揉丝率平均值分别为90.4％、92.6％、92.2％,与理论优化值相对误差不超过2.0％,研究结果可为残膜混合物粉碎揉丝装置的设计提供参考.

    残膜混合物粉碎揉丝对辊式尖角接触

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    基于顶芽智能识别的棉花化学打顶系统研究

    韩鑫韩金鸽陈允琳兰玉彬...
    145-152页
    查看更多>>摘要：设计了基于顶芽智能识别的棉花化学打顶系统,为实现精准作业,合理高效使用棉花化学打顶药剂,以减少因化学打顶剂的过度使用造成的环境污染.该系统主要由棉花顶芽识别系统、控制系统和喷施系统组成.采用YOLO v5s算法构建棉花顶芽识别模型.控制系统采用STM32F407单片机,负责接收识别系统的信号,并对各个棉花打顶剂管道进行控制.同时,显示界面能够实时显示机具行驶速度、药液流量、打顶剂液位等参数.试验结果表明,在田间全天光照试验中,上午和下午时间段识别效果最优;在速度0.4 m/s下,平均识别率约为94％;信号发送区间为100 mm时,成功向下位机发送信号的成功率达到92％;田间对靶喷施试验表明,有效喷施率为94％,满足作业要求.

    棉花化学打顶控制系统YOLOv5s顶芽识别

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    簇生番茄果梗超声切割过程仿真与试验

    张军辛迪蓝伟科党柯华...
    153-161页
    查看更多>>摘要：为揭示超声技术应用于簇生番茄切割采收的机理及优势,比较了簇生番茄果梗材料在常规切割和超声切割中的切割力和去除特性.首先测定了簇生番茄果梗和自制超声切割刀的参数,然后基于Abaqus进行仿真,将果梗纤维化,在宏观和微观仿真中对比常规切割和超声切割过程中的应力及去除机理.最后,自制试验台,通过改变超声切割刀的激振频率、输入电压、切割速度和切割角度进行切割力测定试验并采用响应面法的Box-Behnken进行四因素三水平分析,随后观察果梗断面形貌.结果表明:在自制超声刀工作频率(35～37 kHz)和电压(340～380 V)内,切割速度、角度对切割效果影响最显著,激振频率和输入电压在特定值附近时切割效果最好;在36 kHz、360 V、0.125 cm/s、0°的条件下,仿真中超声切割耗时约为8s,平均最大切割力为0.635 N,相对于常规切割(1.019 N)降低37.7％;试验中超声切割耗时约为5.3 s,所需切割力最大为0.543 N,相较于常规最大切割力(1.017 N)降低46.6％,同时表面粗糙度降低20.9％,试验与有限元仿真的切割力结果误差为8.9％,基本吻合.超声切割可以降低切割力,缩短切割耗时,同时还提高断面质量,减少果梗组织损伤、水分散失,对延长果实保鲜时间具有一定的意义.

    簇生番茄果梗超声振动切割有限元去除机理

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    基于熵产理论的多级液力透平能量耗散机理分析

    王晓晖蒋虎忠苗森春白小榜...
    162-172页
    查看更多>>摘要：液力透平作为一种液体余压能回收装置,在小水电建设和能量回收领域得到广泛应用,但其内部能量损失特性不清.以两级径流式液力透平为研究对象,基于熵产理论和Omega涡识别准则分析了各过流部件内能量耗散机理.结果表明:速度脉动和壁面效应是能量损失的主要来源,设计工况下二者总占比为98.03％.叶轮和导叶是透平内能量耗散的主要区域;小流量工况,叶轮损失占比较高;大流量工况下,导叶损失占比较高.叶轮内的能量损失源于叶片前缘分离涡、吸力面回流涡以及叶片尾缘涡等不稳定流动现象,而相对液流角与叶片进口安放角的不匹配是导致叶轮内产生不稳定流动的根本原因;在导叶和导叶Ⅱ-反导叶中,不同流量下导致其能量耗散的因素基本保持一致,叶片前缘失速涡和流动分离等劣态流动引起的动量交换是导致能量损失的主要原因.环形吸水室内流动的非对称性导致导叶Ⅰ各流道内熵产率分布不均匀,而导叶Ⅱ-反导叶通过正导叶的整流减小了冲击效应,各流道内熵产率分布均匀且高熵区较小.

    多级液力透平熵产理论Omega涡识别准则能量耗散熵产率

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    基于遥感多参数和CNN-Transformer的冬小麦单产估测

    王鹏新杜江莉张悦刘峻明...
    173-182页
    查看更多>>摘要：为了提高冬小麦单产估测精度,改善估产模型存在的高产低估和低产高估等现象,以陕西省关中平原为研究区域,选取旬尺度条件植被温度指数(VTCI)、叶面积指数(LAI)和光合有效辐射吸收比率(FPAR)为遥感特征参数,结合卷积神经网络(CNN)局部特征提取能力和基于自注意力机制的Transformer网络的全局信息提取能力,构建CNN-Transformer深度学习模型,用于估测关中平原冬小麦产量.与Transformer模型(R2为0.64,RMSE为465.40 kg/hm2,MAPE为8.04％)相比,CNN-Transformer模型具有更高的冬小麦单产估测精度(R2为0.70,RMSE为420.39 kg/hm2,MAPE为7.65％),能够从遥感多参数中提取更多与产量相关的信息,且对于Transformer模型存在的高产低估和低产高估现象均有所改善.基于5折交叉验证法和留一法进一步验证了 CNN-Transformer模型的鲁棒性和泛化能力.此外,基于CNN-Transformer模型捕获冬小麦生长过程的累积效应,分析逐步累积旬尺度输入参数对产量估测的影响,评估模型对于冬小麦不同生长阶段的累积过程的表征能力.结果表明,模型能有效捕捉冬小麦生长的关键时期,3月下旬至5月上旬是冬小麦生长的关键时期.

    冬小麦作物估产遥感多参数卷积神经网络Transformer模型

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    基于多注意力机制与编译图神经网络的高光谱图像分类

    孙杰杨静丁书杰李少波...
    183-192,212页
    查看更多>>摘要：针对高光谱图像(Hyperspectral image,HSI)分类研究中小样本学习时,无法达到理想分类效果的问题,以多注意力机制融合、编译图神经网络与卷积神经网络有机结合提出了一种新的高光谱图像分类方法.设计了一种基于混合注意力机制的网络(Multiple mixed attention convolutional neural network,MCNN)与编译图神经网络(Compiled graph neural network,CGNN),在学习样本有限的情况下,其能有效保留HSI的光谱与空间信息.引入的图编码器与图解码器可以有效地映射不规则的HSI地物类别特征信息.设计的多注意力机制可以重点关注一些重要的空间像素特征.研究了不同训练样本下对不同算法学习示例分类的影响,在公共数据集Botswana(BS)的实验表明,本文方法比 CEGCN(CNN-enhanced graph convolutional network)、WFCG(Weighted feature fusion of convolutional neural network)算法总体分类精度(Overall classification accuracy,OA)分别高 2.72、3.86 个百分点.同样在 IndianPines(IP)数据集上仅用3％训练样本数据的实验结果显示,本研究方法比CEGCN与WFCG算法的OA分别高0.44、1.42个百分点.说明本研究提出的方法不仅对HSI具有良好的空间与光谱信息感知能力,而且在微小学习数据下仍然表现出强有力的分类准确性.

    高光谱图像分类图神经网络注意力机制超像素分割

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    基于Sentinel-2与时序Sentinel-1 SAR特征的赣南柑橘种植区识别方法

    唐琪李恒凯周艳兵王秀丽...
    193-202页
    查看更多>>摘要：为准确获取柑橘果园空间分布信息,实现柑橘种植结构调整、产量估算和资源管理,以赣南3个柑橘种植主产区(信丰县、安远县及寻乌县)为研究区域,针对南方地区多云多雨导致传统光学影像较为缺乏的问题,使用Sentinel系列数据和PIE-Engine平台,构建和优选了光谱特征、植被水体指数特征、红边波段特征和纹理特征,并引入时间序列Sentinel-1合成孔径雷达(SAR)数据的后向散射系数,共同探讨不同特征组合对柑橘种植园的识别提取效果,基于随机森林算法并融合Sentinel-2与时序Sentinel-1 SAR特征识别提取了赣南柑橘种植区.结果表明:5、9、11月柑橘种植园与其他地物的平均后向散射系数分离性最佳,是识别提取柑橘的关键时期;指数特征及纹理特征参与分类改善了分类效果且提高了分类精度;相较于单一 SAR特征及指数、纹理特征,加入时序SAR特征的分类结果中总体精度达90.084％,Kappa系数达0.863,错分、漏分误差较小,符合实际地物分布情况,说明了时序SAR特征的可用性和实用性.本研究可为多云多雨的南方柑橘果园的识别提取提供参考.

    柑橘种植区识别PIE-Engine时序SARSentinel卫星

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    基于PCIe级联网口的农业监测视频高速传输系统研究

    段瑞枫陈艳洪凯张就...
    203-212页
    查看更多>>摘要：农业监测智慧化需要实时、高效、可靠的视频数据处理和传输方案,为了解决传统基于CPU和GPU架构的系统速率低、实时性差的问题,设计了基于Zynq架构的PCIe级联网口的高速传输系统.针对PCIe接口开发,在硬件层面,优化配置XDMA IP核参数,完成接口的数据收发引擎设计,并基于MIG 7 IP核优化配置了 DDR缓存区.在软件层面,基于PCIe驱动,调度VLC软件完成视频数据读取,实现板卡和上位机之间数据的快速收发和流畅播放.针对网口协议栈的实现,利用ARM可编程特性,调度LWIP轻量级协议栈,完成TCP协议的开发,实现了网口的数据快速收发,避免了上位机CPU直接处理网络协议的时延和运算开销.此外调度AXI协议完成PCIe接口和网口的高速连通.在Zynq MZ7030FA平台上传输视频文件对系统进行速率和可靠性实测.结果表明:网口传输速率达800 Mb/s,基本实现了千兆以太网;PCIe接口的最高传输速率达816 MB/s,逼近硬件PCIe 2.0 x2的最高速率,且整个系统在应用层上实现了可靠传输.本文的研究为农业监测视频传输应用提供了高效可靠的解决方案,且系统具有较好的扩展性和推广性.

    农业监测高速传输片上系统现场可编程门阵列PCIe高速接口千兆以太网

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