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期刊信息/Journal information
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

    基于离散元的肥料流重构玉米分层施肥装置设计与试验

    王守江颜丙新李立伟董建军...
    138-150,184页
    查看更多>>摘要：为了提高玉米分层施肥的比例分肥精度以及肥层间覆土的稳定性,设计了一种肥料流重构的分层施肥装置,利用离散元法确定了圆弧散肥板半径的最佳值为20 mm,并进行了肥料流重构与未重构的对比试验,试验结果表明:经过肥料流重构后的作业效果较优,且对7∶3和8∶2两种比例分肥有较好的稳定性.通过对分层施肥开沟运动学分析,确定开沟器入土角、浅层肥口的横向距离和机具作业速度为分层施肥效果的影响因素,建立了各因素与深、浅层肥深度变异系数的回归模型,并采用响应面法分析了各因素交互作用对试验指标的影响,运用多目标优化设计方法获得分层施肥装置的最佳作业参数:入土角为39°、横向距离为174 mm、作业速度为4.3 km/h,根据优化结果加工分层施肥装置并进行田间试验,试验结果表明:深层肥深度变异系数为4.78％,浅层肥深度变异系数为6.41％,分层施肥作业稳定性可靠.

    玉米肥料流重构分层施肥装置离散元

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    基于处方图的水稻侧深变量施肥控制系统设计与试验

    王金峰吕振阳赵敏义王震涛...
    151-162页
    查看更多>>摘要：为解决水稻侧深施肥过程中由于缺乏科学处方与智能决策而造成的肥料资源浪费、无法实现空间差异化肥力补给的问题,本文设计了一种基于处方图的水稻侧深变量施肥控制系统.结合排肥理论分析得出变量施肥作业中影响排肥量的可控因素(排肥轴转速、外槽轮工作长度、机组前进速度),探究施肥控制策略,构建并训练基于神经网络的智能决策模型;利用土壤养分平衡法结合克里金空间插值法在ArcGIS中生成施肥处方图;最后设计水稻侧深变量施肥控制系统并集成到水稻插秧机上,开展性能测试试验.双变量控制模型肥量控制精度试验结果表明,最大排肥误差为3.27％,最小误差为0.06％,总平均误差为1.23％.目标施肥量播量准确性试验结果表明,尿素、磷酸二胺、硫酸钾、掺混复合肥平均播量误差分别为4.60％、4.41％、4.18％和3.66％,平均示量误差分别为5.04％、4.83％、3.81％和4.84％.基于电子处方图的田间试验中系统获取有效定位信息54 867个,定位错误点数6个,均发生在田块边界附近,分区定点变量施肥平均播量误差为4.23％.结果表明集成创制的水稻插秧侧深变量施肥一体机具有较高的播量精度和稳定性,控制系统具有较高的肥量控制精度,利用电子处方图指导施肥作业切实可靠,可实现插秧智能变量施肥一体化作业.

    水稻侧深变量施肥处方图双变量控制智能决策

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    基于多模态知识图谱的水稻施肥期判别方法

    袁立存周俊戈为溪郑彭元...
    163-173页
    查看更多>>摘要：目前水稻施肥时间的确定依赖于传统经验与人工巡田观察的综合判断,难以满足当前农业智能化的发展.为此,提出了一种基于多模态知识图谱的水稻施肥期判别方法,综合利用了文本形式的经验信息和图像形式的视觉信息进行施肥期确定.首先构建单模态水稻施肥知识图谱,利用依存句法分析提取返青肥、分蘖肥、穗肥、粒肥4个施肥期对应的跨模态特征短语,结合Chinese CLIP模型得到它们与图像的匹配度以及与施肥期节点的权重后组成新的带有跨模态节点的三元组,完成多模态水稻施肥知识图谱的构建;然后基于多模态知识图谱计算输入信息的综合匹配度,使用大田采集的图像进行交叉验证,综合评估判别方法的准确性和稳定性确定各施肥期的判定阈值,实现对该输入的施肥期判别.以实际采集的各施肥期当日及前、后5 d的600幅图像测试判别方法的准确率,结果表明,基于多模态知识图谱的水稻施肥期判别方法总体准确率达到86.2％,其中粒肥时期判别准确率最高,为90.1％.该施肥期判别方法同时利用文本、图像两种模态的信息,提高了信息利用率,在真实场景下具有判别能力,为水稻施肥期自动确定提供参考.

    水稻施肥期多模态知识图谱CLIP模型

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    水稻秸秆离散元柔性模型参数标定与试验验证

    夏俊芳张朋苑宏文杜俊...
    174-184页
    查看更多>>摘要：针对秸秆还田机具关键部件设计优化过程中秸秆-刀具互作关系分析缺乏准确秸秆离散元模型的问题,本文以水稻秸秆为研究对象,基于Hertz-Mindlin with Bonding接触模型,采用颗粒替换方式构建水稻秸秆离散元柔性模型,开展了离散元接触模型参数标定与多工况试验验证.通过物理试验测定了水稻秸秆摩擦因数,以秸秆弯曲试验测得最大载荷作为参数标定试验指标,通过Plackett-Burman试验和最陡爬坡试验筛选柔性模型显著性因素及其最优值范围,并由Central-Composite试验确定了显著性因素的最优值组合为:法向接触刚度3.040 × 1010 N/m3、切向接触刚度2.296 × 1010 N/m3,该标定参数值所得最大载荷仿真值与实测值相对误差为1.82％,表明标定参数有效.通过刀具弯曲试验和旋耕刀旋转切割试验验证上述标定方法在不同工况下的有效性,刀具弯曲试验中仿真所得最大载荷与实测最大载荷相对误差不大于4.55％,旋耕刀旋转切割试验中仿真所得最大扭矩与实测最大扭矩相对误差不大于7.95％,研究结果表明,以弯曲试验参数标定法构建的水稻秸秆柔性模型在秸秆弯曲试验和旋耕刀旋转切割过程仿真中均准确有效,适用于旋耕作业条件下仿真分析,可为秸秆还田机具旋耕部件优化设计提供参考.

    水稻秸秆离散元参数标定切割旋耕

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    滇中地区坡耕地红黏土离散元仿真模型参数标定与试验

    果霖方启明李明飞王智...
    185-193,285页
    查看更多>>摘要：适用于山区坡耕地的耕整地机械在优化设计过程中缺乏准确的离散元仿真模型参数,制约了机具的设计改进.以滇中地区坡耕地红黏土为研究对象,结合无侧限抗压强度试验和离散元仿真方法,建立了基于EEPA模型和Bonding模型的无侧限抗压强度试验仿真模型,并对仿真模型中的相关参数进行标定.试验中土样断裂的最大轴向压力平均值为431.19 N.以最大轴向压力为响应值设计Plackett-Burman试验、Steepest Ascent试验和Box-Behnken试验来确定离散元仿真模型参数,并通过试验来验证仿真的可靠性.Bonding模型单位面积法向刚度X1为3.14×108N/m3、临界法向应力X3为53 175.4 Pa、EEPA模型接触塑性比X6为0.318 24.在该参数组合下进行验证仿真,其最大轴向压力与试验的相对误差仅为1.71％,并且Bond键的断裂面与试验相比较为符合.仿真与试验所得到的数据基本一致,说明该参数组合可靠,可为后续红黏土的离散元仿真提供理论依据.

    滇中地区红黏土离散元无侧限抗压强度试验参数标定

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    手持摇枝式酸枣振动采摘装置设计与试验

    刘洪杰李峻藤杨欣李建平...
    194-204,215页
    查看更多>>摘要：针对酸枣收获过程中人工采收效率低、大型机械采收困难等问题,设计了手持摇枝式酸枣振动采摘装置.通过建立酸枣"果实-枝条"单摆动力学模型,分析受迫振动下果实脱落条件,求解动力学模型,确定影响酸枣采摘效果的主要影响因素为振动频率、振幅、夹持位置;利用ANSYS仿真软件对酸枣植株模型进行自由模态响应与谐响应分析,结果表明:当振动频率为4～12 Hz、振幅为10～20 mm、夹持位置为0.3～0.7时,主枝、挂果枝位移明显且对树体损伤较小.为确定采摘装置最佳工作参数,以酸枣摘净率为评价指标,进行三因素三水平振动采摘试验,得到酸枣摘净率和各影响因素的数学回归模型,利用Design-Expert软件对试验数据和响应曲面进行分析优化,确定最佳工作参数组合为:振动频率5.91 Hz、振幅15.30 mm、夹持位置0.45,此时酸枣摘净率为93.33％,验证试验表明,酸枣摘净率为94.18％,与优化值接近,模型优化可靠.

    酸枣振动采摘手持摇枝式参数优化

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    山地茶园模块化全向动态四点调平装置设计与试验

    靳红玲朱海军张昕杰王述杰...
    205-215页
    查看更多>>摘要：本文针对目前山地茶园机械转场稳定性差的问题和作业姿态调整的需求,基于四点中心不动调平法原理,设计了一种搭载于底盘上,匹配多种作业机具的全向动态调平装置;开展调平装置关键部件参数设计和力学分析,建立了各支腿受力的数学模型,并仿真验证了模型的准确性.搭建样机并对整机的稳定性进行了分析,然后在丘陵山地综合性能测试平台上进行了转场及斜坡作业试验.试验结果表明:在转场试验中,底盘俯仰角和侧倾角幅值分别为17.9°、16.5°,平台俯仰角和侧倾角分别为6.4°、4.3°,平台俯仰角和侧倾角均值都小于1.8°;在斜坡4种作业工况下,底盘倾斜度均值分别为14.1°、15.2°、15.5°、14.1°,平台倾斜度均值分别为1.8°、1.6°、1.7°、1.6°,且平台的倾斜度标准差均小于底盘倾斜度标准差.研究表明该全向动态四点调平装置精度和稳定性满足山地茶园机具转场和坡地作业的需求.

    山地茶园四点调平装置全向动态调平仿真

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    电动自走式玉米-花生带状复合种植模式施药机设计与试验

    郝建军艾庆贺袁大超李兆玮...
    216-225,274页
    查看更多>>摘要：针对玉米-花生带状复合种植模式施药农艺要求,设计了一款基于STM32单片机控制系统的电动自走式玉米-花生带状复合种植模式施药机.对施药机的驱动电机、转向机构、喷杆及防飘装置、施药管路等关键部件进行了选型与设计;采用流量传感器和速度传感器实时采集管路药液流量和底盘行驶速度,通过增量式PID算法实时调节比例控制阀开度,实现了变量施药控制;开发了基于Android手机的APP控制软件,实现了对施药机的远程控制.流量控制精度试验表明,调控后单个喷头目标流量与实际流量的相对误差η≤4.0％;变量施药试验表明,施药系统平均超调量为2.7％,施药量与理论值相差2.1％;雾滴沉积试验表明,雾滴沉积个数极差为4个/cm2,单位面积最低沉积量为35个/cm2,符合国家标准.

    玉米-花生带状复合种植模式电动自走式施药机变量施药APP控制

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    邯郸西部生态空间网络结构时空演变及其与固碳功能相关性研究

    宋宏利王悦悦张启斌李倩...
    226-237,248页
    查看更多>>摘要：构建生态空间网络是优化区域景观结构、提升生态系统服务功能的常用方法,但对于生态空间网络结构与特定生态系统服务功能间的关系鲜有报道.本研究基于多源遥感数据产品,以邯郸西部为研究区,分析了固碳功能及生态空间网络的时空演变特征,研究了生态空间网络拓扑结构特征与固碳功能之间的相关性.结果表明,2000-2020年间,研究区植被净初级生产力总量平均值为2.17 × 108 kg/(m2·a),固碳功能呈上升趋势;研究区生态空间网络整体连接性较高,模块结构明显,不均匀性极强,20年间结构变化趋势显示,网络连接性基本稳定,不均匀性略有升高;研究区节点介数、PageRank、度3个指标与固碳功能之间存在明显的正相关性,其中节点介数相关性最为明显,PageRank和度次之,这3个指标为生态空间网络中节点固碳功能的潜在有效判断指标.研究结果对于生态空间网络构建与优化、区域固碳功能提升具有重要参考价值.

    生态空间网络时空演变固碳功能相关性邯郸西部

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    基于多光谱遥感和CNN的玉米地上生物量估算模型

    周敏姑闫云才高文何景源...
    238-248页
    查看更多>>摘要：目前玉米地上生物量(Aboveground biomass,AGB)的预测方法集中在使用从无人机图像中提取光学植被指数,通过线性模型或机器学习算法与AGB建立关系,原始图像信息损失严重,玉米生长后期的饱和效应会严重降低模型精度.针对此问题,本文收集了玉米拔节期、吐丝期和乳熟期的无人机图像和地面数据.分析了不同生育期玉米干地上生物量、鲜地上生物量与8个植被指数(Vegetation indexes,Vis)之间的相关性.分别以最优植被指数作为输入建立多层感知机(Multilayer perceptron,MLP)模型、以无人机多光谱图像作为输入建立卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)模型来估算玉米干地上生物量、鲜地上生物量.结果表明,基于MLP的玉米干地上生物量估算模型随着玉米生育期推进,模型的精度急剧下降,3个生长期MLP模型验证集R2分别为0.65、0.23、0.32,RMSE分别为0.27、2.15、5.03 t/hm2.CNN模型能够较好地克服光谱饱和问题,具有良好的精度和适用性,3个生育期验证集R2分别提高27.69％、191.30％、171.88％,RMSE分别降低22.22％、38.14％、45.53％.基于MLP的玉米鲜地上生物量估算模型在玉米生长后期模型的精度同样较低,吐丝期、乳熟期验证集的R2分别为0.27、0.37,RMSE分别为11.57、14.98 t/hm2.CNN模型2个生育期验证集的R2分别提高159.26％、129.73％,RMSE分别降低26.62％、54.01％.使用原始多光谱图像作为输入的CNN模型取得了最好的估计结果,可为玉米不同生育期的监测研究、精准管理提供指导.

    玉米地上生物量多光谱无人机遥感卷积神经网络多生育期

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