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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。
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收录年代

    秸秆还田下土壤孔隙演化及其对溶质穿透特征的影响机理分析

    段正宇朱成立车子刚嵇洪波...
    312-326页
    查看更多>>摘要：为揭示秸秆粉碎还田后,不同腐解进程下土壤孔隙演化及其对水分和溶质穿透特征的影响机理,设置不同秸秆还田量(0、5、10、15t/hm2)和还田时间(0、30、60 d)处理,采用CT断层扫描技术,视觉量化了土壤孔隙结构特征演变,并基于溶质穿透试验,分析了水分-溶质迁移优先流规律.结果表明,秸秆还田引起土壤孔隙/喉道特征变化,抑制水分-溶质迁移过程,田间持水率和土壤含水率上升,溶质穿透变慢,优先流现象减少,土壤水肥有效持留;随秸秆腐解至60d,孔隙/喉道特征改变,优先流开始发育,但土壤水肥持留能力增强.秸秆还田5、10、15 t/hm2初期,和CK组相比大孔隙体积占比分别减少7％、14％、50％,连通孔隙减少11％、39％、66％,表层含水率增加1％、3％、6％.腐解60d后,和0d相比大孔隙体积占比分别增加331％、200％、357％,连通孔隙增加33％、84％、195％,表层含水率增加6％、5％、5％,完全穿透试样所需溶质减少55％、76％、67％.基于Green-Ampt模型和指数衰减模型估算了不同秸秆初始投入量在不同腐解时间下的导水特征,发现饱和导水率在秸秆还田后减小,且随秸秆腐解增大.研究可为控制大孔隙流和无效灌溉提供依据,进一步为秸秆科学还田提供实践指导.

    秸秆腐解孔隙结构三维特征大孔隙优先流计算机断层扫描穿透曲线

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    非连续光对无土栽培番茄苗期无机元素吸收的影响

    陈晓丽刘艺涵徐凡魏晓明...
    327-336,345页
    查看更多>>摘要：本研究在人工光型植物工厂中采用岩棉种植番茄植株,分析了在总光量一致的基础上红光背景下蓝光补充介入和蓝光取代介入两种非连续供光模式对番茄植株营养液无机元素吸收及叶片色素光谱参量的影响.结果表明,与连续红光相比,蓝光以不同方式介入均降低了番茄叶片中K元素含量而提高了茎中K元素含量,蓝光介入一定程度上抑制了番茄K元素由茎向叶片的运输;蓝光以不同方式介入均提高了番茄地上部中Mg含量(增幅8.93％～13.63％),而降低了地上部Fe含量(降幅28％～48％)及Mn含量(降幅3.93％～21.24％).其中蓝光补充介入模式下番茄叶片中Mg元素含量随着蓝光补充强度的升高而增加,叶片Mg含量在蓝光取代介入模式下高于蓝光补充介入模式而地上部Fe含量趋势则相反,蓝光取代介入的非连续光模式较蓝光补充介入模式而言更有利于刺激叶片中Mg的积累而抑制地上部Fe的积累.与连续红光相比,蓝光以不同方式介入后番茄叶片色素光谱参量Hue值(色相角)和MCARI值(修正叶绿素吸收比指数)均有所提高,相反,Red/Green值(红绿区域光谱反射比)均有所降低,蓝光补充介入模式下叶片Hue值和MCARI值随蓝光补充强度的升高而增大,R/RB80处理下Hue、MCARI值最高,较对照分别提高4％、124％;蓝光取代模式下Hue值和MCARI值随蓝光间歇时间的延长先增大后减小,R/RB(1h)处理下Hue、MCARI值最高,较对照分别提高6％、215％.番茄叶片在绿光波段的反射率与各处理下Hue、MCARI值变化趋势接近,而番茄叶片中Mg元素含量与叶绿素光谱参量呈正相关性.蓝光取代介入的非连续光模式较蓝光补充介入模式而言更有利于刺激叶片类胡萝卜素分解和叶绿素积累,非连续供光模式通过调控番茄植株无机元素的吸收进而作用于叶片色素的形成.本研究为无土栽培番茄光环境调控提供了理论依据.

    植物工厂LED供光模式番茄苗期非连续光无机元素

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    基于多模型融合策略的温室番茄光合速率预测方法

    刘潭朱洪锐袁青云王永刚...
    337-345页
    查看更多>>摘要：温室番茄光合速率的准确预测对于番茄的生长和产量评估具有重要意义.然而,由于温室环境的复杂性和多变性,传统的光合速率预测模型往往难以满足精准预测的需求.因此,为了进一步提高预测模型的准确性和稳定性,本研究提出了一种基于多模型融合策略的温室番茄光合速率预测方法.首先,采集温湿度、光照强度、CO2浓度不同组合下的番茄光合速率,构建样本集,并采用五折交叉验证法(Cross-Validation)对数据进行预处理.以预处理的数据为基础,分别基于粒子群优化支持向量机(PSO-SVR)、布谷鸟优化极限学习机(CS-ELM)和北方苍鹰优化高斯过程回归(NGO-GPR)算法建立番茄光合速率预测模型对光合速率进行初步预测,然后采用Stacking算法通过基于决策树的集成学习模型(XGBoost)组合各基础模型的预测结果,进而实现多模型融合.仿真分析结果表明,与单一预测模型相比,基于多模型融合的光合速率预测模型充分发挥了各基础模型的优势,可以进一步提高光合速率预测的准确性和稳定性,该模型验证集MAE为0.569 7 µmol/(m2·s),RMSE为0.721 4μmol/(m2·s).因此,本文提出的方法在温室作物光合速率预测方面具有一定的优势,可为温室番茄等作物光环境优化调控提供一定的理论基础和技术支撑.

    温室番茄光合速率预测极限学习机高斯过程回归多模型融合

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    石墨烯低温远红外辐射干燥稻谷干燥特性与品质研究

    陈坤杰王硕颜建春ABDULAZIZ Nuhu Jibril...
    346-351,384页
    查看更多>>摘要：为研究稻谷的石墨烯低温远红外干燥特性及其对稻谷干燥品质的影响,以辐射温度、排粮流量和除湿风量为影响因素,以整精米率和应力裂纹指数增值为评价指标,用自制的循环式石墨烯低温远红外干燥机进行稻谷干燥试验,通过BBD(Box-Behnken设计)响应面法,分析了低温远红外干燥对稻谷干燥品质的影响以及工艺参数优化.结果表明:影响稻谷干燥特性和品质的最主要因素是辐射温度,其次是排粮流量和除湿风量.随着辐射温度的升高,稻谷干燥速率和应力裂纹指数增值逐步增大,整精米率则逐步降低.与同温度的热风干燥相比,石墨烯低温远红外干燥平均干燥速率和干燥品质均有显著提高.经优化后,稻谷最佳石墨烯低温远红外干燥工艺条件为:辐射温度43℃、排粮流量4kg/min、除湿风量193 m3/h,此时应力裂纹指数增值为9,整精米率为79.75％,稻谷干燥品质最佳.这说明利用石墨烯低温远红外干燥稻谷,可以明显提高干燥速率并改善稻谷干燥品质.

    稻谷石墨烯远红外辐射干燥热传导低温干燥

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    基于 HS-GC-IMS 和 HS-SPME-GC-MS 的蛋白酶对豆粕挥发性风味的影响分析

    齐宝坤刘雨雯姚玉雪吴思雨...
    352-367,410页
    查看更多>>摘要：为研究不同蛋白酶酶解对豆粕挥发性风味成分的影响,选用4种蛋白酶(碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、风味蛋白酶)对豆粕进行酶解,采用顶空-气相色谱-离子迁移谱(Headspace-gas chromatography-ion mobility spectroscopy,HS-GC-IMS)和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(Headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS)联用技术分析不同豆粕酶解物(Soybean meal hydrolysates,SMH)的挥发性风味成分,并结合主成分分析(Principal component analysis,PCA)、热图聚类和正交偏最小二乘判别法(Orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)对不同 SMH 进行分析.结果表明:碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和风味蛋白酶酶解豆粕的挥发性风味成分存在较大差异.HS-GC-IMS鉴定出84种挥发性成分,筛选得到33种差异风味物质,发现酶解后酮类物质显著降低而醛类、醇类和酯类物质含量明显增加.PCA结果表明不同SMH之间的风味存在显著差异.最终通过OPLS-DA筛选出贡献较大的挥发性化合物,同时构建出可靠的用以鉴别SMH的模型.HS-SPME-GC-MS检测出103种差异风味物质,可用于区分不同SMH,被检出的挥发性组分中醛类、醇类和酮类等化合物为SMH风味的形成做出主要贡献,明晰了部分风味化合物形成的原因.PCA和聚类热图结果表明不同蛋白酶酶解对豆粕的挥发性风味物质的种类和含量有显著影响,其中,风味蛋白酶和木瓜蛋白酶对豆粕的风味改善最为显著.

    豆粕酶解顶空-气相色谱-离子迁移谱顶空固相微萃取-气相色谱-质谱

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    婴幼儿奶粉中多种掺假物近红外高光谱图像检测方法

    赵昕马竞一陈晗姜洪喆...
    368-375页
    查看更多>>摘要：奶粉市场是食品掺假行为频发领域,其中婴幼儿配方奶粉价格高,其质量是消费者、生产企业和执法部门关注的重点.近红外高光谱成像(Near infrared-hyperspectral imaging,NIR-HSI)技术结合化学计量学和机器学习算法可以检测奶粉中单一掺假物含量.基于NIR-HSI技术研究了不同品牌婴幼儿奶粉中多掺假物(三聚氰胺、香兰素和淀粉)的定量预测.对基于像素点预处理后的高光谱图像划分感兴趣区域(Region of interest,ROI),提取ROI平均光谱.基于经典的过滤式特征选择算法拉普拉斯分数(Laplacian score)(无监督)和ReliefF(有监督)挑选建模关键变量,建立偏最小二乘回归模型(Partial least squares,PLS).开发包含自定义选择层的一维卷积神经网络模型(One-dimensional convolutional neural networks,1DCNN).自定义层根据权重系数绝对值,可确定重要波长变量.Laplacian score-PLS模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉质量分数预测结果均方根误差分别为0.1110％、0.057 0％、0.034 9％和0.348 1％.ReliefF-PLS模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉预测结果均方根误差分别为0.199 8％、0.054 0％、0.045 5％和0.182 3％.1DCNN模型对预测集中奶粉、三聚氰胺、香兰素和淀粉质量分数预测结果均方根误差分别为0.856 1％、0.091 1％、0.064 4％和0.294 2％.对Laplacian score、ReliefF和自定义选择层挑选出的前15个重要波长进行对比分析,不同特征选择方法挑选的特征波长子集有所区别,但都选择1 210、l 474、1 524、1 680 nm等附近波长.基于ReliefF-PLS模型的可视化结果表明了其良好的预测能力.

    奶粉掺假拉普拉斯分数算法ReliefF算法卷积神经网络近红外高光谱成像

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    黄茶自动化闷黄装备设计与温湿度控制方法研究

    杨波宋彦卫聿铭宁井铭...
    376-384页
    查看更多>>摘要：闷黄是黄茶加工中的特有工艺,目前黄茶加工中缺乏专用的连续化、自动化闷黄加工装备.为此,本文设计一种用于黄茶闷黄的专用装备.根据连续化加工需求,设计了闷黄装备的机械结构,核算了装备所需的加热功率和蒸汽流量,并完成了相关部件的选型和样机构建,提出了一种基于区间二型模糊理论的温湿度控制算法.温湿度控制系统试验结果表明,在不同试验条件下,区间二型模糊控制算法能够精准控制温湿度参数,对比一型模糊控制算法,对扰动的抑制能力更强,控制误差更小.生产试验结果表明,温度和相对湿度的均方根误差最大值分别为0.439 1℃和1.226 2％,产品的感官评审结果表明,采用该装备加工的产品符合皖西黄茶的品质要求.

    茶叶加工装备黄茶闷黄温湿度控制区间二型模糊系统

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    基于数字孪生的拖拉机混流装配智能排产仿真评价

    王纪章刘哲高志恒王涛...
    385-393页
    查看更多>>摘要：车间排产对提高车间的效率至关重要,智能排产可以极大提高加工的自动化和智能化水平.但传统生产过程中大多采用固定的工时数据进行产线作业时间估算,而拖拉机混流装配以工人作业为主,工人作业时间不固定甚至存在较大差异.为满足智能排产要求,提出通过数字孪生车间对生产计划进行仿真评价以增强与实际车间的交互与反馈.搭建与现场拖拉机装配线一致的数字孪生三维模型场景及人机交互界面,根据MES系统中的过点信息实现装配线模型实时驱动,建立了一个拓展性强、可灵活复用的数字孪生系统.分析了生产计划评价指标,提出通过生产计划管理系统与孪生装配线的交互反馈,实现对基于数字孪生装配线的生产计划仿真运行及评价.通过数字孪生装配线采集到的实际工时仿真运行生产计划,可以得到优化后的生产计划.将低产、正常和高产月份各5 d内的实际生产计划与本系统生成的计划进行对比,结果表明本系统仿真评价后得到的生产计划更优越.

    智能排产拖拉机装配线数字孪生实时驱动仿真评价

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    基于滑模同步控制的履带式作业机全向调平系统研究

    汪若尘苏兆睿丁仁凯孙泽宇...
    394-401页
    查看更多>>摘要：针对现有丘陵山区履带式作业机底盘大坡地作业时易侧翻、安全性差的问题,基于"三层车架"式丘陵山区履带式作业机结构方案,设计了一种互联式全向液压调平系统,提出了基于扰动观测器的滑模同步控制方法,降低了单液压缸位置误差以及双液压缸同步误差.AMEsim-Simulink联合仿真结果表明:基于滑模同步位置控制的履带式作业机全向调平系统优于传统PID控制,全向调平中20°横向调平时间减小1.6 s,25°纵向调平时间减小1.8 s,上升时间平均缩短21.8％,调平时间平均缩短35.5％,同步位置控制误差保持在±6 × 10-4 m内.在此基础上,对3层车架式丘陵山区履带式作业机样机进行了实机测试,其中全向调平机身倾角平均误差为2.55％,液压缸平均同步误差为8.2％,测试结果验证了履带式作业机全向调平系统的可行性与优越性.

    丘陵山区履带式作业机全向调平扰动观测器滑模同步控制位置控制

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    基于粒子群算法的农用轮胎柔性环模型参数辨识方法

    孙瑞王亚东李怡宁何志祝...
    402-410页
    查看更多>>摘要：轮胎柔性环模型能准确表达轮胎变形,但模型的刚度参数无法直接测定,因此模型刚度参数的辨识成为建模过程中的关键.本文基于轮胎柔性环模型运动学方程,分析农用轮胎固有频率与刚度参数之间的关系,提出基于粒子群算法的柔性环模型刚度参数辨识方法.通过轮胎模态试验获取轮胎固有频率,采用粒子群算法对柔性环模型刚度参数进行辨识.将固有频率的试验值与预测值的平均误差作为评价指标,对比粒子群算法与传统算法及遗传算法辨识结果,结果表明粒子群算法的参数辨识结果精度较高,平均绝对误差为1.67 Hz,平均相对误差为1.66％,相较于遗传算法,平均相对误差降低16.16％,运算时间减少93.19％.通过接地印痕试验获取农用轮胎接地角度,结合辨识所得刚度参数,估算轮胎所受到的垂向力,对比垂向力的试验值与预测值,结果表明粒子群算法的参数辨识结果精度较高,垂向载荷估算平均相对误差为1.97％,相对于遗传算法,平均相对误差降低12.05％.

    农用轮胎柔性环模型粒子群算法模态试验参数辨识遗传算法

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