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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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    小麦气流辅助直线投种装置设计与试验

    王龙宝杨翰瑜王庆杰卢彩云...
    111-120页
    查看更多>>摘要：针对小麦精量匀播作业条件下气流辅助投种装置内部压力梯度变化方向与种子运动方向不一致、造成种子倒流或碰撞、降低粒距稳定性等问题,设计了一种小麦气流辅助直线投种装置.基于气-固两相流数学模型建立CFD-DEM单向耦合仿真模型模拟投种过程,仿真结果表明:入口气压与管道长度对总压损失及流场压力分布影响显著;投种装置内部流场压力分布均匀,压力梯度变化方向与种子运动方向一致;小麦种子运动轨迹为"直线-曲线-直线",无倒流与碰撞现象.以入口气压、管道长度、作业速度为试验因素,以粒距变异系数为试验评价指标进行了响应曲面优化试验.试验结果表明:影响粒距变异系数因素的主次顺序为入口气压、作业速度、管道长度;入口气压与管道长度和作业速度均存在交互作用.通过参数优化得到较优参数组合为:入口气压5.1 kPa、管道长度24.2 cm、作业速度0.11 m/s,经土槽试验验证,该条件下粒距变异系数为6.3％,平均粒距为5.3 cm,满足小麦精量匀播农艺要求.采用气流辅助直线投种可解决小麦种子倒流与碰撞的问题,从而显著改善播种作业效果,为小麦精量匀播提供技术支撑.

    小麦气流辅助投种装置CFD-DEM试验

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    南瓜种子姿态约束定向组合式排种器设计与试验

    俞亚新王炎周俊伟潘一隆...
    121-132,158页
    查看更多>>摘要：为实现南瓜种子定向播种,提出先调整南瓜种子运动姿态再进行定向的组合式定向方法,设计了一种南瓜种子组合式定向排种器.该定向装置的关键部件包括限位清种板和导向板两部分.基于南瓜种子几何特性确定了限位清种板的结构参数.建立南瓜种子定向过程的运动学方程,明确了南瓜种子定向过程中姿态变化与导向板结构参数的关系,确定了导向板结构参数.利用CFD-DEM耦合法,验证了南瓜种子组合式排种器定向排种的可行性,确定了排种盘转速取值范围.搭建试验台,以平躺吸附率为试验指标,通过单因素试验确定了排种盘型孔直径.以单粒率为试验指标,通过单因素试验确定了负压和排种盘型孔数取值范围.选取负压、排种盘型孔数、排种盘转速为试验因素,以单粒率、定向成功率为试验指标,进行了三因素三水平二次中心组合试验,得出影响排种器单粒率的主次因素为负压、排种盘型孔数、排种盘转速,影响排种器定向成功率的主次因素为排种盘转速、负压、排种盘型孔数.对优化后参数进行田间验证试验,结果表明,当排种盘型孔数为16、负压为10 kPa、排种盘转速为4 r/min时,单粒率为94.7％,定向成功率为82.7％,南瓜种子落入穴盘的正负偏转角度为18.5°.

    南瓜种子定向播种排种器姿态约束定向组合式CFD-DEM

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    气动下压式高速取投苗装置与吊杯时空匹配关系研究

    王超张贺宋建农周建平...
    133-142页
    查看更多>>摘要：为探索一种能实现高速取苗后无停顿快速投苗、同步接苗技术方案,分析气动下压式高速取投苗装置高速取苗后不停顿快速投苗4个阶段运动过程,得到穴盘苗运动时间.采用高速摄像机对自制高速取投苗装置无停顿快速投苗过程进行拍摄,通过PCC软件进行捕捉分析和计算,分析了穴盘苗在无停顿抛投过程中位移和时间关系.经同步接苗极限分析和交集运算得不同取苗频率吊杯同步接苗提前相位角范围,获得了高速取投苗装置高速取苗、无停顿快速投苗与吊杯同步接苗时空匹配关系.在高速移栽样机上开展吊杯同步接苗试验,试验结果表明,当取苗频率为180株/min时,吊杯同步接苗成功率为96.4％.研究结果为高速取投苗装置与吊杯时空匹配关系提供基础数据.

    高速取苗气动下压式无停顿快速投苗时空匹配

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    可调倾角编程式多功能取苗试验台设计与试验

    尹大庆刘港张明鑫王金武...
    143-149页
    查看更多>>摘要：针对现有取苗试验台不能满足多种型号钵盘和取苗机构进行取苗试验的需求,设计了一种由多个步进电机驱动、可调取苗机构倾角、可编程控制系统的多功能取苗试验台.该试验台通过调节取苗机构安装支架的位姿、改变钵盘驱动鼠笼钢丝间距以及所在圆周直径,可以适应不同型号钵盘和满足多种取苗机构的试验要求;通过编写控制器程序可控制3个步进电机联动并实现送苗装置的横、纵向送苗与取苗机构取苗进程相匹配.在三维软件中对试验台进行了建模、装配和虚拟仿真,在加工制造的物理样机上进行了 2种型号钵盘和3种取苗机构的取苗试验.3次试验结果表明:在此试验台上能够顺利完成取苗试验,证明该试验台满足多种型号钵盘和多种类型取苗机构的试验需求.

    钵苗移栽试验台横向送苗取苗机构编程控制

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    双吸泵作液力透平叶轮内非定常流动DMD分析

    苗森春刘乐琪王晓晖杨军虎...
    150-158页
    查看更多>>摘要：为了精确分析双吸泵作液力透平叶轮内的非定常流动特性,采用SSTk-ω湍流模型在设计工况下进行数值模拟.对一个周期的非定常速度场进行动态模态分解(DMD),并结合Q准则,得到前4阶主要模态及其相应的时空信息.分析结果表明:DMD方法将叶轮内复杂的流场特征分解为动静干扰模态、基本模态和耗散模态.其中动静干扰模态占主导地位,频率为叶轮旋转频率,反映出叶轮内流动受静止部件干扰的流动特征,涡结构主要为点状涡和不连续的管状涡;基本模态频率为0 Hz,反映出叶片流道几何特征引起的稳态流场特征,涡结构主要为连续的管状涡;3阶及4阶模态为耗散模态,反映出叶轮内流动受静止部件干扰,在叶片上产生的流动分离及不稳定涡结构脱落的特征,以片状涡和不连续的管状涡为主.在特定频率下DMD方法可以对叶轮流场结构进行分解,能够清楚地分析双吸泵作液力透平叶轮内复杂流场的非定常特性.

    双吸泵作液力透平非定常流动动态模态分解相干结构Q准则

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    基于空间大数据的补充耕地合规性自动判别技术研究

    郭一珂姚敏周俊杰孟凡荣...
    159-167页
    查看更多>>摘要：为提升补充耕地项目监管效率和准确率,保证补充耕地数量准确、地类符合、区位合理,开展基于空间大数据的补充耕地合规性自动判别技术研究.本研究基于大数据框架、并行计算技术和GIS空间分析方法,设计了补充耕地合规性自动判别规则和指标体系,研制了补充耕地合规性内业自动判别的技术流程、算法和软件,开展了日常和专项补充耕地监管和核查,作为全国补充耕地项目监管的重要技术手段.经实际运行验证,项目平均分析时长2-4 min,平均每月阻止5 700余个问题项目入库.该研究能够为补充耕地项目立项、实施、验收提供合规性判别技术手段,提升补充耕地项目立项的合理性,提升补充耕地信息核实、监管、监督的技术水平,对确保我国耕地占补平衡制度的落实具有技术支撑作用.

    补充耕地监管空间大数据自动判别技术

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    基于多季相分形特征的Landsat 8 OLI影像耕地信息提取方法

    孟凤朱庆伟董士伟刘玉...
    168-177页
    查看更多>>摘要：利用遥感技术快速准确地提取耕地信息是耕地保护的关键环节.以山东省商河县为例,提出了一种基于多季相分形特征的Landsat 8 OLI影像耕地信息提取方法.首先采用毯子覆盖法计算多季相遥感影像每个像元的上分形信号和下分形信号,对比分析耕地和其他土地利用类型的分形特征,选取上分形信号的第3尺度作为特征尺度,提取商河县耕地空间分布特征;其次采用同时期的土地利用矢量数据、Esriland cover数据和统计数据进行耕地信息提取精度评价;最后分别设置多季相分形提取与单季相分形提取、现有土地利用数据产品的对比实验,并基于点位匹配度和面积匹配度进行评价.结果表明:多季相数据更能反映农作物生长的复杂性,有助于提高耕地信息的提取精度;不同土地利用类型在不同分形尺度的信号值各不相同,分形特征可以在不同尺度上清晰地刻画出不同土地利用类型的分异性;基于矢量数据和Esri land cover数据评价的多季相分形特征耕地提取点位匹配度为87.13％和89.83％,面积匹配度为99.73％和97.91％,均比单季相分形提取结果精度高;综合考虑点位匹配度、面积匹配度和空间分布特征,研发方法能有效区分耕地和其他土地利用类型,提取结果更优,且与统计数据有更高的一致性.该方法可准确提取耕地信息,为耕地的动态监测和损害评估提供技术支撑.

    耕地信息提取多季相遥感影像分形特征毯子覆盖法Landsat8OLI

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    基于MWatNet模型的河套灌区解放闸灌域灌溉水体提取

    张圣微韩永婷刘璐杨林...
    178-185,201页
    查看更多>>摘要：为提高灌溉农田中灌溉水体的识别精度,以河套灌区解放闸灌域作为研究区,基于Sentinel-2遥感影像,结合灌区实际情况对地表水体提取模型(WatNet)进行改进,得到MWatNet模型并提取灌溉水体.采用总体精度(Overall accuracy,OA)、平均交并比(Mean intersection over union,MIoU)、F1值等水体提取精度指标进行综合评价.结果表明:改进后的地表水体提取模型(MWatNet)在解放闸灌域农田灌溉水体的提取上具有较好的识别精度,模型总体精度达到96％,平均交并比达到83％,F1值为80％,实地调研验证准确度为85.7％;对比原WatNet、水体语义分割模型(Deeplabv3_plus)和水体提取模型(Deepwatermapv2),MWatNet在灌溉水体提取的连结性、剔除道路和城镇干扰等方面,均表现出更好的效果和模型运行效率.利用该模型可以实现灌溉水体定量化表征,为灌溉用水调度提供了数据支撑.

    水体提取灌溉农田Sentinel-2影像深度学习河套灌区MWatNet模型

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    基于无人机多维数据集的森林地上生物量估测模型研究

    孙钊谢运鸿王宝莹谭军...
    186-195,236页
    查看更多>>摘要：森林地上生物量(Aboveground biomass,AGB)是评价森林生长情况的重要指标.基于数字航空摄影(Digital aerial photography,DAP)生成的二维和三维数据,分别计算了 41个点云高度变量和16个可见光植被指数,利用6种回归算法(随机森林(RF)、袋装树(BT)、支持向量回归(SVR)、Cubist、类别型特征提升(CatBoost)、极端梯度提升(XGBoost))分别构建了单一变量集和综合变量集AGB估测模型,探索了不同变量对于AGB估测模型的贡献.研究结果表明光谱数据集和点云数据集AGB预测模型精度最高分别为Cubist和XGBoost,R2分别为0.530 9和0.639 5.组合数据集最高精度模型为XGBoost,R2达到0.760 1,XGBoost模型具有更高的AGB估测稳定性.研究还表明6种机器学习模型的贡献主要取决于所考虑的回归方法,所选择的特征个数和特征对模型的重要性在不同的模型中并不一致.DOM光谱特征在AGB的估测中具有更高的重要性.总体来说,二维和三维数据的结合能够有效提高森林AGB估测精度,基于无人机倾斜摄影获取的RGB影像能够实现森林AGB的快速无损估计.

    森林地上生物量估测模型无人机密集点云SfM可见光植被指数机器学习

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    基于超分辨率重建与机器学习的油菜苗情监测方法

    杨扬刘洋苏宸赵杰...
    196-201页
    查看更多>>摘要：为优化养分管理和确保植株正常生长,以无人机遥感技术高效且非破坏采集田间作物苗情信息,监测油菜苗期的叶面积指数(LAI)与叶绿素相对含量(SPAD).针对无人机因飞行高度与图像分辨率相互制约,监测效率与监测精度难以兼顾的问题,采用超分辨率重建方法,融合较低飞行高度拍摄高分辨率影像,重建较高飞行高度拍摄影像,建模完成后可通过拍摄飞行影像监测LAI和SPAD.试验设置3个氮肥梯度、3个播期、3个种植密度处理,在苗期利用无人机分别采集20 m及40 m2个飞行高度的油菜苗影像,采用SRRestnet方法,对40 m影像进行超分辨率重建.基于20 m、40 m及40 m重建影像中提取的3种特征组合,利用偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)3种机器学习方法对LAI和SPAD进行监测.结果表明,超分辨率重建后的图像在表型苗情监测中表现出良好效果,PLSR监测LAI、RF监测SPAD的监测精度最高,且40 m重建图像的作业效率相比于20 m图像提高48.6％.

    油菜苗情监测叶面积指数叶绿素相对含量超分辨率重建机器学习

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