摘要:数字孪生技术作为一种多尺度、多物理的技术手段，能够实现物理世界与信息世界的实时同步和高保真度的数据交互与融合，因此这项技术在实现生产过程中的实时监控、预测分析和决策优化方面具有巨大发展潜力，开始初步应用于农业生产过程管控中。为了分析数字孪生技术在农业生产管控中的应用现状和发展趋势，本文概括并分析了数字孪生技术在大田、果园、温室、畜牧以及农业装备等不同生产场景中的应用实例，探讨了其发展现状。然后探讨了农业生产过程中的数字孪生五维模型，并分析了物理实体数据感知、虚拟实体构建和虚实交互与数据驱动等关键技术。最后，根据现有应用和关键技术分析，提出了数字孪生技术应用于农业生产智慧管理的发展趋势为：必须跳出单一场景和阶段的应用框架，实现对农业生产全过程的数字孪生与智慧管控服务。

摘要:沙生灌木是我国推进重点区域沙化土地综合治理的重要树种。本文在总结沙生灌木机械化生产主要技术模式的基础上，重点对沙生灌木机械化种植、平茬收割和加工技术现状进行了概述，并阐明了现阶段的问题及未来发展方向。我国沙生灌木产业基本形成了“营造-开采-加工-利用”的生产模式，涵盖了种植、管理、平茬收割、加工利用等环节，虽然已经具备了部分沙生灌木生产机械装备，但仍存在以下问题：机械化生产环节发展不均衡，机械装备支撑力不足；机械装备适用性和可靠性低；沙生灌木生产机械装备关键技术研发不足，生产工艺与机械化生产技术联动性差。构建完整的沙生灌木生产全过程机械化技术体系，加强沙土-沙生灌木-机具相互作用关系理论体系等关键技术研究，发展沙生灌木生产机械集成化、智能化，是我国沙生灌木机械化生产技术的发展方向。

摘要:针对驾驶农机采样路径平滑性对跟踪效果的影响和曲线路径变曲率特性导致跟踪适应性较低的问题，提出了一种基于B样条路径优化的积分补偿模糊纯追踪控制方法。首先采用B样条插值方法平滑优化采样路径信息；再基于行驶规律分析农机曲率与作业速度对跟踪控制的相互作用关系，设计了模糊调整前视距离的纯追踪控制方法，该方法根据前期试验结果采用拖拉机速度和前视路径平均曲率模糊整定纯追踪前视距离，同时采用跟踪横向偏差设计前轮转角积分补偿，减小稳态误差。设计构建了曲线跟踪Simulink仿真模型并进行了仿真试验。仿真结果表明，改进方法的平均绝对横向偏差均值和最大绝对横向偏差均值相较于传统纯追踪控制方法降低4.8%和7.1%。进行了拖拉机田间正弦曲线跟踪试验，插值路径对比试验结果表明，路径插值后跟踪误差较插值前降低75.9％。控制算法对比试验结果表明，拖拉机以速度1.0、1.5、2.5 m/s跟踪不同幅值正弦曲线路径时，采用改进纯追踪方法平均绝对横向偏差均值分别降低36.80％、62.50％和61.03％，标准差均值分别降低27.8％、24.0％和46.3％。最后跟踪田间随机采样路径，当速度为2.5 m/s时，横向偏差标准差为0.06 m。本文方法有效提高了农机曲线路径跟踪精度，满足需要曲线作业的农业生产需求。

摘要:旋耕作业时通常用耕深衡量作业质量,适合的耕深能打破土壤板结、改善土壤结构，促进作物根系生长。目前耕深检测研究场景主要为旱田，检测方法主要为倾角传感器间接检测，而水田土质松软，作业过程中会出现机具下陷和姿态变化的问题。为此，本文设计了一种适用于不同土壤环境的耕深检测系统。为检测地形起伏及机具下陷，设计一种地面仿形机构，通过耦合仿真探究其设计参数，验证可行性；为提高单传感器间接检测稳定性，使用三点悬挂倾角检测和北斗卫星系统（Beidou system, BDS）相对高程数据融合的检测方法，并建立耕深检测模型（Tillage detection model, TDM）。提出自适应迭代扩展卡尔曼算法（Adaptive iterative extended Kalman filter, AIEKF）对传感器获取数据先滤波再融合，获得更稳定、准确的耕深。在参考传统耕深测量方法的基础上，提出了RTK-BDS高程差值的测量方法获取耕深真值，并和传统方法进行了对比。仿形机构耦合仿真试验结果表明，所设计的仿形机构检测绝对误差小于0.5 cm，仿形后土槽高程最大形变量为2.89 mm。田间试验结果表明，TDM检测模型能有效反映耕深变化，AIEKF处理后数据较KF处理后数据信噪比平均提升1.41 dB,融合得到的耕深较两种单一传感器检测的耕深MAPE平均分别提高2.30%和2.07%，融合后平均MAPE为3.95%,平均RMSE为1.08 cm。提出的RTK-BDS差值真值检测法和传统检测法最大绝对误差为2.45 cm，能较好完成耕深真值检测。

摘要:针对油菜精量直播机连续作业过程中设定作业速度条件下，作业速度波动导致排种量与目标播量不一致的问题，设计了一种基于“RTK测速+落种检测+电机实时调控”的油菜精量直播机随速可控可调排种控制系统，确定了影响调速性能的关键参数，构建了步进电机调速模型；运用GNSSToolKitLite上位机开展ZED-F9P GNSS模块静态速度漂移试验，得到该模块静态速度漂移量服从均值为0.054 m/s、方差为0.029 m2/s2的正态分布。利用自动数粒仪与JPZS-16型排种性能试验台进行试验，得到正负气压组合式排种器转速为5~60 r/min时，落料计数器播种量检测值与实际值平均绝对误差小于10%；通过台架试验确定了不同排种器调速模型，得到不同排种器最佳工作转速、电机转速与目标播量的函数关系。不同排种器随速控制适应性台架试验结果表明：当作业速度为3~12 km/h时，系统搭载高速机械离心式与油麦兼用气送式排种器总排量稳定性变异系数小于1.21%。田间试验结果表明：当作业速度为5~12 km/h时，本系统搭载高速机械离心式与窝眼轮式排种器总排量稳定性变异系数小于9.7%，满足随速播种要求，可为油菜精量播种控制系统结构改进提供参考。

摘要:针对条播装置成条的需求，设计了一种基于正态分布规律变量调节的多功能条播装置，该装置能够实现均匀和不均匀等多种成条效果。该装置无需更换复杂配件，只需要改变调节单元结构布局，操作简单灵活，能够一机多用。从条播装置整体结构设计、原理阐述和仿真分析与台架测试方面开展研究，通过颗粒进料口喂入角仿真试验选定了进料口角度，并选取复合肥颗粒与水稻种子颗粒，经离散元仿真软件（Enhances discrete element method, EDEM）仿真和台架试验测试了变量调节性能，对条播装置在不同变量调节下的成条效果进行动态测试。进料口喂入角仿真试验结果表明，在70°喂入角下，网格间变异系数差异达18%，颗粒流变化相对较小，颗粒流相对均匀。条播装置变量调节性能试验结果表明，各排料管之间的复合肥颗粒流量差异最大为组合8（变异系数为92%），最大差值为0.214 kg，变量范围最大(6%~41%）；各排料管之间的复合肥颗粒流量差异最小为组合11（44%），最小差值为0.100 kg，变量范围最小(11%~27%）；各排料管之间的水稻种子颗粒流量差异最大为组合8（90%），变量范围最大(5%~40%）；各排料管之间的水稻种子颗粒流量差异最小为组合11（40%），变量范围最小(11%~27%）；12个组合的变异系数与变量范围差异显著，复合肥颗粒的变异系数整体为44%~92%，变量范围整体为6%~42%；水稻种子的变异系数整体为40%~90%，变量范围整体为5%~40%，装置可实现多样化变量调节。变量成条效果动态测试试验结果表明，所有组合下的复合肥颗粒与水稻种子颗粒的成条效果都明显，条带波动小，条带宽度和间距稳定。

摘要:针对丘陵山区等小田块油菜种植区域缺乏轻简集成的油菜播种机排种与排肥装置问题，设计了一种油菜种-肥同播同施集排装置。阐明了集排装置工作过程，确定了排种滚筒与排肥滚筒主要结构参数，分析了肥层控制板位置对排种量与排肥量匹配性的影响。应用EDEM仿真开展了油菜种-肥同播同施集排装置排种与排肥性能试验，建立了肥层控制板位置与排肥量的关系模型，试验结果表明：集成式种肥滚筒转速为20~50 r/min时，集成式种肥滚筒转速与排种速率、排肥速率均为线性关系，肥层控制板与竖直方向间夹角在22°~38°内增大时，排肥速率在1 709.63~2 484.31 g/min内逐渐增加；应用DEM-CFD耦合仿真分析了辅助输送气流对导种管内种子速度和受力的影响，结果表明：导种管与竖直面间倾斜角为10°~70°时，采用辅助输送气流可实现种子加速经导种管排出，避免种子滞留。台架验证试验结果表明：集成式种肥滚筒转速为20~50 r/min时，总排种量稳定性变异系数不高于0.92%、各行排种量一致性变异系数不高于3.64%、种子破损率不高于0.04%、总排肥量稳定性变异系数不高于1.21%、各行排肥量一致性变异系数不高于4.41%，可实现油菜排量一定时，通过调节肥层控制板与竖直方向间夹角，满足不同排肥量需求。田间试验结果表明：油菜各行株数一致性变异系数为9.25%、总株数稳定性变异系数为7.16%，满足油菜精量播种要求。

摘要:针对现有油麦兼用气送式集排器供种装置兼用供种结构复杂、大播量工况下供种量不足等问题，设计了一种立槽式高通量油麦兼用供种装置。阐述了立槽式供种装置工作原理，确定了变容积供种机构主要结构参数，分析了供种转速和立式槽轮叶片伸出量等工作参数对供种装置油菜、小麦供种性能的影响规律，明确了油菜、小麦供种性能较优时的工作参数范围。EDEM仿真试验结果表明，立槽式供种装置具有良好的破拱充种性能及供种过程种子运动轨迹一致性，当小麦供种转速不小于20 r/min、叶片伸出量不小于9 mm时，可有效避免脉动供种问题对其供种性能的影响，实现油麦兼用稳定供种。台架试验结果表明，排种油菜时，供种转速为10~30 r/min，供种装置供种速率可达66.20~210.41 g/min，供种速率稳定性变异系数小于2.3%，种子破损率小于0.65%；排种小麦时，供种转速为20~50 r/min，叶片伸出量为9~21 mm，供种装置供种速率可达1 184.20~6 080.44 g/min，供种速率稳定性变异系数小于1.9%，种子破损率小于0.4%。田间试验结果表明，当油菜、小麦播种量分别为6.5、180 kg/hm2时，搭载立槽式供种装置播种机总播量误差分别为1.68%和4.16%，出苗后测量得油菜、小麦平均株距分别为56.96、23.34 mm，各行株数一致性变异系数分别为16.92%、18.02%，满足油麦兼用播种作业标准要求。

摘要:针对大蒜直立种植机直立度偏低、作业效率低问题，设计了一种适用于连续式大蒜种植机非对称结构的栽植器，以抵消在栽植过程中栽植器的水平分速度不断变化对蒜种直立状态的影响。分析了栽植器和土壤对蒜种作用过程，建立了种穴底部轮廓曲线方程和大蒜直立种植装置EDEM-ADAMS仿真系统。首先根据栽植器在不同工作阶段的作用提出了上下锥角不同的两段式栽植器结构并确定了上部锥角为20°。再通过对种穴形状的对称性、种穴底部形状以及种植蒜种直立度影响的单因素仿真试验，确定了栽植器打开方式为单侧向前打开、打开时刻为栽植器运动到最低点，打开旋转中心位于栽植器下部顶点的上方110 mm、后侧15 mm。通过栽植器打开后对蒜种作用过程的模拟仿真分析，确定了栽植器的非对称结构及其相应参数。最后以蒜种直立度为指标，进行了工作参数和栽植器下部锥角的四因素三水平正交仿真试验，确定了最佳组合参数为：速比1.12、打开开度29.69 mm、打开时间0.51 s、栽植器下部锥角40.90°，此时种植蒜种直立度为72.84°。搭建了大蒜种植装置试验台对通过仿真分析设计的栽植器进行了试验验证，结果直立度为68.66°，表明建立的仿真系统正确、仿真试验结果实用可靠。

摘要:在温室穴盘育苗过程中，有5%~20%的穴孔存在漏播、发育不良等现象，为提高穴盘利用率，保证成品苗质量，需要将这些劣苗基质块干净剔除并及时补充健康钵苗。常见的剔除末端主要有指铲式、气吸式，但存在指铲式剔苗方式易造成钵体松散破碎难以抓取、气吸式剔苗在高含水率下剔净率低等问题，为此本文设计了一种螺旋式劣苗剔除装置。该装置使用输送带移动穴盘，升降模组带动横移模块进行升降，横移模块上安装两个剔苗末端执行器，剔苗末端执行器使用螺旋叶片对基质进行破碎，通过螺旋输送和负压吸附的方式将穴孔中的基质破碎并输送到顶部蓄土槽中，升降时自动转移到排土槽中。以200孔带基质穴盘为研究对象，对螺旋叶片的升土方式进行理论分析，确定相关设计参数，并对螺旋式劣苗剔除装置进行路径规划。搭建螺旋式劣苗剔除装置，开展螺旋式基质剔除四因素三水平正交试验，结果表明，试验因素的影响由大到小为凹口切角、螺距、转速、升降速度，确定最优参数为：螺距16 mm、凹口切角10°、转速2 500 r/min、升降速度10 mm/s。在最优参数组合下进行性能验证试验，结果表明，剔苗机构作业效率平均为832孔/h（约42盘/h），基质平均剔净率在83%以上，满足剔补苗作业需求。

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。

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。

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。

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。

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3.14×108 N/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。

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。

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。

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。

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。

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。

摘要:高效、及时获取作物长势信息对作物生产管理具有重要作用。目前针对小区域农作物长势监测多以无人机光谱信息反演来实现，但综合考虑农作物不同生育期阶段的表面特征信息进行小区域农作物长势监测的方法需进一步研究。本文以冬小麦为研究对象，基于冬小麦株高和叶面积指数（Leaf area index，LAI）按照变异系数法构建综合长势监测指标（Comprehensive growth monitoring indicators，CGMI），提出一种融合无人机光谱信息与纹理特征的冬小麦综合长势监测方法。以搭载多光谱镜头的无人机获取冬小麦4个生育期影像，得到12种植被指数和各波段的8类纹理特征。采用Person相关性分析方法，筛选出与CGMI相关性较好的植被指数与纹理特征，进而采用随机森林回归（Random forest，RF）、偏最小二乘回归（Partial least squares regression，PLSR）、支持向量机回归（Support vector regression，SVR）3种机器学习方法分别构建基于植被指数和基于植被指数与纹理特征的2个长势监测模型，通过比较得到较优长势监测模型，最终获得研究区冬小麦长势空间分布信息。结果表明：3种机器学习方法中，基于植被指数与纹理特征的SVR长势监测模型精度最高（训练集R2为0.789，MAE为0.03，NRMSE为4.8%，RMSE为0.04），与基于植被指数的SVR长势监测模型相比，该模型决定系数提高5.1%，平均绝对误差降低3.3%，标准均方根误差降低8.3%，均方根误差降低10%。研究结果证明该方法精确、可靠，可为冬小麦长势监测提供参考。

摘要:准确及时地监测区域作物种植面积对保障我国粮食安全和农业可持续发展具有重要意义。本研究利用Google Earth Engine（GEE）云平台和融合的Sentinel-1 SAR雷达影像与Sentinel-2 SR地表反射率影像，对黄淮海平原2021年冬小麦进行了监督分类。通过对Sentinel时间序列数据进行不同时间尺度合成与平滑处理，并对极化特征、光谱特征、植被指数、谐波系数和纹理特征进行优选，以探究不同时间尺度的影像序列及特征优选对黄淮海平原冬小麦识别精度和泛化能力的影响。结果表明：特征优选过程可以提高模型分类精度，在各类特征因子中，光谱特征重要性最高，其次为谐波系数、极化特征和纹理特征。随着影像序列时间尺度的缩减，可以得到更高的分类精度，尺度30、20、10d平均总体精度分别为95.4%、95.6%和96.4%；但泛化能力也随之降低，对应的泛化能力分别为0.935、0.919和0.918。短时间尺度影像序列能够更准确地捕获地物的特征细节，展现出更高的分类精度，但其对数据变化的适应能力更差。此外，模型泛化能力在空间上呈现“越近越相关”的规律。利用GEE平台及Sentinel系列卫星遥感数据，实现了对黄淮海平原冬小麦面积的准确识别。整体上，混淆矩阵总体精度（OA）和F1值均在90%以上，分类结果在空间细节上与高分辨率图像高度一致，同时提取的冬小麦种植面积与市级官方统计数据高度相关（决定系数R2>0.9）。

摘要:农作物精细分类在农业资源调查、农作物种植结构监管等诸多领域具有重要意义。极化合成孔径雷达（Polarimetric synthetic aperture radar, PolSAR）能够有效探测伪装和穿透掩盖物，提取多种散射特征信息，获取覆盖农作物生长关键物候阶段的连续时序信息，有效提升表达作物遥感特征的丰富度，在农作物分类中独具优势。但多时相和多特征的引入必然导致模型运算量剧增，不利于工程应用。针对上述问题，本文提出了一种基于多特征优化的PolSAR数据农作物精细分类方法，首先对PolSAR数据进行多种极化目标分解及参数提取以获得多个散射特征；然后使用基于栈式稀疏自编码网络和ReliefF优选的方法进行特征增强与优化，获取最优特征集；最后构建具有2个分支结构的卷积神经网络，融合不同卷积深度输出的特征，完成农作物的高精度分类。通过对单时相数据的特征分析、单时相数据初步分类实验和多时相数据不同特征集结合分类器的对比实验，证明本文所提方法能够在低维特征输入的前提下，最大程度提取不同作物之间的差异性特征，准确高效地实现对农作物的精细分类，最高分类精度和Kappa系数分别达到97.69%和97.24%。

摘要:目前关于不同杨树品种抗旱性的研究主要集中在利用传统测量方法获取形态结构和生理生化表型参数进而分析杨树的抗旱性，依据多源成像传感器提取的表型参数指标确定杨树干旱胁迫等级的方法较为少见。为了阐明杨树耐旱的表型机制、筛选抗旱性树种和明确杨树抗旱等级，本文以杨树不同性别的喜水和耐旱品种为研究对象，在杨树苗期进行梯度干旱胁迫处理，通过热红外以及RGB多源成像传感器获取杨树冠层温度参数与颜色植被指数表型数据，并建立基于1DCNN的多任务分类模型划分杨树苗期品种抗旱等级与干旱胁迫等级等2个分类任务，探究杨树性别与生长时间对杨树干旱胁迫响应机制的影响。结果表明，以27组数据变量降维后的4个特征作为模型变量，与传统机器学习算法SVM、RF、XGBoost相比，本文提出的1DCNN多任务分类模型在杨树品种抗旱等级分类与单株干旱胁迫等级分类2个任务中的模型分类精度皆达到最优，分类准确率分别为81.8%和62.3%；引入杨树的性别和生长时间后共6个特征作为模型的输入变量后，杨树苗期品种抗旱等级与干旱胁迫等级的分类精度显著提高，1DCNN多任务分类模型在2个分类任务中的准确率分别达到93.5%与76.6%，模型分类准确率分别提高11.7个百分点与14.3个百分点。研究结果表明，通过热红外与RGB成像传感器获取多源表型数据，并建立1DCNN多任务分类模型对实现杨树干旱胁迫等级评估的可行性，同时表明杨树的性别和生长时间作为模型输入变量能够有效提升模型的分类精度，可为筛选杨树抗旱性品种提供新的思路与方法。

摘要:为实现对猕猴桃园区果树整体生长健康状况的快速、大规模监测，以猕猴桃园冠层叶片为研究对象，基于无人机拍摄果园多光谱图像，然后利用Pix4Dmapper软件拼接多光谱图像，获取果园的正射影像图，并进行辐射校正。切分正射影像为420个区域图像作为样本，采用最大类间方差法（Otsu）分割样本图像的冠层叶片与土壤背景，并实测每个样本的冠层SPAD值，构建冠层叶片多光谱数据集。采用箱线图法对数据集进行异常值检测，剔除异常样本；然后利用多光谱图像多通道的数据特点，提取图像的相邻通道变化率和23种常用植被指数，以及二者组合作为样本特征值，接着利用CARS、LARS、IRIV等3种特征筛选算法优选特征，分别结合偏最小二乘回归（PLSR）、支持向量回归（SVR）、岭回归（RR）、多元线性回归（MLR）和极限梯度提升树（XGBoost）、最小绝对收缩和选择算子回归（Lasso）、随机森林回归（RFR）、高斯过程回归（GPR）等8种方法构建模型，识别猕猴桃园冠层SPAD值；最后对比分析以不同样本特征构建的24个模型的性能，实验结果表明：以相邻通道变化率为特征建立的模型中，GPR模型性能最好，R2、RMSE分别为0.770、3.044；以植被指数和相邻通道变化率组合特征建立的模型中，GPR模型性能也最好，R2、RMSE分别为0.783、2.957；以植被指数为数据特征建立的XGBoost模型性能最优，R2、RMSE分别为0.787、2.933；因此基于无人机遥感的智能检测模型能够对果园冠层叶绿素含量进行准确评估。

摘要:移动单线激光雷达（Laser detection and ranging，LiDAR）扫描（Mobile single-layer LiDAR scanning，MSLS）树冠叶面积估计方法使用单一视角的单线激光雷达采集树冠点云数据，获取的冠层信息不够全面，限制了树冠叶面积估计精度。本文提出一种基于移动多线LiDAR扫描（Mobile multi-layer LiDAR scanning，MMLS）的树冠叶面积估计方法，使用多线LiDAR从多个视角采集树冠点云数据，提升树冠叶面积估计精度。首先，将多线LiDAR采集的点云数据变换到世界坐标系下，通过感兴趣区域（Region of interest，ROI）提取出树冠点云。然后，提出一种MMLS树冠点云融合方法，逐个融合单个激光器采集的树冠点云，设置距离阈值删除重复点，添加新点。最后，构建MMLS空间分辨率网格，建立基于树冠网格面积的树冠叶面积估计模型。实验使用VLP-16型多线LiDAR传感器搭建MMLS系统，设置1、1.5 m 2个测量距离和间隔45°的8个测量角度对6个具有不同冠层密度的树冠进行数据采集，共得到96个树冠样本。采用本文方法，树冠叶面积线性估计模型的均方根误差（Root mean squared error，RMSE）为0.104 1 m2，比MSLS模型降低0.057 8 m2，决定系数R2为0.952 6，比MSLS模型提高0.067 5。实验结果表明，本文方法通过多线LiDAR多视角树冠点云数据采集、MMLS树冠点云融合和空间分辨率网格构建，有效提升了树冠叶面积估计精度。

摘要:以多肉植物盆栽为研究对象，使用手持式RGB相机采集11个多肉植物盆栽的视频数据，通过将视频转换为图像帧、选取优质清晰图像帧、计算相机位姿得到含丰富信息的RGB图像数据。提出一种改进神经辐射场的多肉植物三维重建方法，根据实际场景提出新的射线采样策略，同时引入改进的图像修复模块与隐式模型重建点云方法，并根据点云重建结果提取多肉植株的叶片数、株高、冠围、凸包体积、叶长、叶宽和叶色共7个表型参数。最后选取具有代表性、易测量的叶片数、株高、冠围、叶长和叶宽5个表型参数进行精度评估与误差原因分析，平均绝对百分比误差（MAPE）分别为2.32%、3.95%、4.95%、5.59%和9.55%，均方根误差（RMSE）分别为0.86片和1.95、17.54、1.87、1.27 mm，决定系数(R2)分别为0.99、0.99、0.86、0.91和0.89。精度评估结果表明，所提取的表型参数能够准确、高效地反映多肉植株生长状态，充分发挥RGB图像新视角合成技术、图像处理技术与三维点云重建技术的优势，实现多肉植株盆栽的表型参数高精度、非破坏性提取，能够为多肉植物的种植和养育以及为非固定、多视角的RGB数据获取研究提供重要的技术支持。

摘要:在实现果园作业全自动化的过程中，亟需直接构建自然环境下果树枝干三维模型的方法。本文通过对自然环境下以不同角度采集的果树点云进行配准，并针对采样一致性（SAC-IA）+迭代最近点（ICP）配准算法在点云配准中耗时较长以及精度不高的问题，结合点云法向量夹角提取源点云和目标点云的特征点，并通过点云法向量夹角的余弦值在源点云和目标点云的特征点中查找待匹配点对的方法，提出了一种基于果树点云待匹配点对的改进SAC-IA+ICP点云配准算法；借助最小包围盒划分的分块技术对配准后的果树点云进行分块，然后利用点云的几何特征，对划分的子块进行枝叶粗分割，最后使用欧氏聚类完成枝叶的精细分割。对比实验结果显示，改进后的SAC-IA+ICP算法在平均旋转误差上相较于原始SAC-IA+ICP算法减少85.44%，配准均方根误差相较于原始SAC-IA+ICP算法减少71.74%，配准时间相较于原始SAC-IA+ICP算法减少97.99%；同时，改进后的SAC-IA+ICP算法在平均旋转误差上相较于SAC-IA+NDT算法减少90.38%，配准均方根误差相较于SAC-IA+NDT算法减少85.39%，配准时间相较于SAC-IA+NDT算法减少98.04%。另外，本文采用的枝叶分割算法能够完成枝叶分割，且相较于人工分割其分割准确度可达94.77%。

摘要:在茶园水资源管理中，蒸散量（Evapotranspiration，ET）是评估作物水分需求的关键指标，由于茶园蒸散量预测具有时序性、不稳定性以及非线性耦合等特点，目前的茶园蒸散量预测模型存在预测精度较低的问题，针对此问题本文提出了一种新型的茶园蒸散量预测模型。首先使用互信息算法（Mutual information，MI）与主成分分析算法（Principal component analysis，PCA）相融合的数据处理算法（MIPCA），筛选强相关的特征并提取主成分；其次将时域卷积网络（Temporal convolutional network，TCN）与Transformer融合，利用灰狼算法（Grey wolf optimization，GWO）优化超参数，捕捉茶园数据的全局依赖关系；最后整合2个网络构建了MIPCA-TCN-GWO-Transformer模型，通过消融试验和对比试验验证了模型性能，并对模型在不同时间步长下的性能进行测试。结果表明，该模型平均绝对百分比误差（Mean absolute percentage error，MAPE）、均方根误差（Root mean square error，RMSE）和决定系数（Coefficient of determination, R2）3个评价指标分别为0.015 mm/d、0.312 mm/d和0.962，优于长短期记忆模型 (Long short term memory，LSTM)等传统预测模型。在小时尺度、日尺度和月尺度下的R2分别为0.986、0.978和0.946，在不同时间步长下展现了良好的适应性和准确性。本文构建的MIPCA-TCN-GWO-Transformer模型具有较高的预测精度和稳定性，可为茶园水资源优化管理和灌溉制度制定提供科学参考。

摘要:及时获取大田作物根区土壤含水率（Soil moisture content，SMC）对于实现精准灌溉至关重要。本研究采用无人机多光谱技术，通过连续2年（2021—2022年）田间试验，采集了大豆开花期不同土壤深度的SMC数据以及相应的无人机多光谱图像，建立了与作物参数具有较强相关性的植被指数及冠层纹理特征。通过分析植被指数和纹理特征与各深度土层SMC的相关性，分别筛选出与各深度土层SMC相关系数达显著相关（P<0.05）的参数作为模型的输入变量（组合1：植被指数；组合2：纹理特征；组合3：植被指数结合纹理特征），分别利用支持向量机（Support vector machine，SVM）、梯度提升模型（Extreme gradient boosting，XGBoost）和梯度提升决策树（Gradient boosting decision tree，GDBT）对各深度土层SMC进行建模。结果表明，与20~40 cm和40~60 cm土层深度相比，植被指数和纹理特征在0~20 cm土层深度中与SMC表现出更高的相关性。XGBoost模型为SMC估算的最佳建模方法，特别是对于0~20 cm土层深度。该深度估计模型验证集决定系数为0.881，均方根误差为0.7%，平均相对误差为3.758%。本研究结果为大豆根区SMC无人机多光谱监测提供了基础，为水分胁迫条件下作物生长的快速评估提供了参考。

摘要:针对宁夏中部干旱区马铃薯产量不高和土壤质量较低等问题，本研究探讨和评价宁夏中部旱区马铃薯农田土壤质量状况，马铃薯产量与农田环境因子的相互关系，以提高马铃薯产量和农田土壤质量。以马铃薯农田为研究对象，2年试验采用三因素完全随机设计，灌溉处理设置灌溉定额（2 250 m3/hm2，W3）、节水20%（1 800 m3/hm2，W2）、节水40%（1 350 m3/hm2，W1）；施氮处理设置施氮量（195 kg/hm2，N3）、减氮20%（156 kg/hm2，N2）、减氮40%（117 kg/hm2，N1），以当地不施氮肥和不灌水为CK处理，测定土壤养分含量、酶活性、微生物量碳氮磷含量及产量，并将其纳入土壤质量指数（SQI），与马铃薯产量进行拟合分析。结果表明：水氮调控对土壤速效钾、有效磷、硝态氮、铵态氮、全氮、全磷、全钾、有机质含量均有显著影响，不同水氮调控下0~20 cm土层过氧化氢酶活性（SP）、蔗糖酶活性（SS）、土壤脲酶活性（SU）、土壤碱性磷酸酶活性（SAP）W2N2处理最大，较CK处理增加23.66%、86.28%、58.66%、56.92%，并随土壤深度增加呈逐渐降低趋势。马铃薯产量、土壤微生物量碳氮磷含量及化学计量在W2N2（1 800 m3/hm2、156 kg/hm2）处理最大。通过SQI得出中水中氮（W2N2）土壤质量等级最高，通过拟合发现W2N2处理能够协同提升土壤综合质量与马铃薯产量，该研究结果可为中国北方干旱地区马铃薯可持续生产和土壤质量提升提供理论依据。

摘要:为分析明渠内框架式流速仪流场特性与运动姿态，同时对流速仪倍常数K和摩阻系数C进行率定，根据不可压缩流体流动的Navier-Stokes方程和SST k-ω湍流模型，结合VOF多相流模型，建立动态网格下的6自由度(6DOF)刚体动力学耦合数值仿真模型，对水冲击流速仪旋桨使之被动旋转过程进行了仿真，分析了流速仪在不同位置对流速仪倍常数K和摩阻系数C的影响规律。结果表明：采用动网格6DOF模型可以较好地模拟框架式流速仪在明渠的流动状态，仿真结果可靠性较高；通过对不同时刻转速与流速拟合曲线分析可知，流速仪位置不同会影响流速仪摩阻系数C，对流速仪倍常数K影响不大。研究结果可为进一步研究框架式流速仪优化和不同含沙水流条件下对流速仪的磨损提供参考。

摘要:为探寻节水灌溉条件下施入生物炭与有机肥对黑土区稻田净碳排放的影响，于2023年开展田间试验。试验设置常规淹灌（F）和控制灌溉（C）两种灌溉模式，同时在每种灌溉模式下设置生物炭还田（B）和有机肥还田（O）2种物料还田形式，以及无物料还田（N）作为对照组，共计6个处理。分析了两种灌溉模式下施入生物炭与有机肥对稻田土壤CH4、CO2、N2O排放和水稻产量的影响，并结合土壤有机碳含量的变化，计算各处理的净温室气体排放量（NGHGE）。结果表明：在施入相同物料下，控制灌溉处理CH4排放总量较常规灌溉减少71.06%~85.39%；CO2、N2O排放总量较常规灌溉分别增加41.89%~47.97%、27.56%~38.26%。与对照处理相比，生物炭施入使稻田N2O、CH4排放总量分别降低14.31%~23.90%、15.10%~23.83%，CO2排放总量增加23.03%~26.63%；有机肥施入使稻田N2O、CH4、CO2排放总量分别增加8.22%~12.09%、18.36%~19.22%、51.48%~53.48%。生物炭与有机肥施入均能增加土壤有机碳储量与水稻产量，且控制灌溉下增幅效果更加明显。控制灌溉处理NGHGE均显著小于常规灌溉（P<0.05），且在控制灌溉下，与对照处理相比，施入生物炭与有机肥处理NGHGE分别减少44.01%、6.38%。综合来看，控制灌溉下施入生物炭提高了水稻产量，同时增加了土壤有机碳储量，并有效减少了黑土区稻田净碳排放。该研究结果可为东北黑土区稻田制定节水、增产、固碳减排的水碳管理策略提供科学依据，对保障东北地区可持续农业发展具有重要意义。

摘要:氮素是水稻生长所必需的营养元素。为了提高产量往往过量施加氮肥，这不仅导致氮肥利用率低，还破坏了土壤质量，减少氮肥施用则会导致水稻减产。为探究土壤改良剂（生物炭）能否补偿减氮带来的负面影响，本研究采用盆栽试验，设置常规施氮（氮肥施用量110 kg/hm2，CK）、减氮10%（C1）及减氮10%条件下配施2.5%生物炭（C2）和5%生物炭（C3）4个处理，探讨在减少氮肥使用条件下生物炭对土壤肥力及水稻产量的补偿效应及机制。结果表明：减氮10%对土壤综合肥力无显著影响，施加生物炭可有效地提高土壤肥力，且添加5%生物炭对土壤肥力的提升效果优于添加2.5%生物炭。减氮10%导致水稻产量显著降低，而生物炭施加可一定程度补偿减氮造成的减产，其中添加2.5%生物炭对水稻产量的补偿效果优于添加5%生物炭，但仍未恢复到常规施氮水平。采用结构方程探究减氮和施加生物炭条件下水稻产量的驱动因素，结果表明，减氮配施生物炭通过改变土壤pH值、全钾含量、铵态氮含量和硝态氮含量，进而直接或间接影响水稻产量，其中铵态氮含量和硝态氮含量是主要的调控因子，其不仅直接影响水稻产量，还可通过调控每穗粒数、有效穗数和千粒质量间接影响水稻产量的形成；pH值和全钾含量对水稻产量有负面效应。本研究可为东北黑土区水稻种植业化肥减量和生物炭的高效利用提供科学依据。

摘要:为探究农牧交错区暗管条件下种植耐盐牧草对改良盐渍土的效应，在河套灌区红卫试验基地开展为期2年的种植不同牧草田间试验。试验设置暗管条件下种植苜蓿（TM）、甜高粱（TB）、苏丹草（TS）和无牧草（T），以空白地为对照（CK），共5种处理。结果表明，2年种植苜蓿（TM处理）0~60 cm土层平均容重最小，为1.416 g/cm3，较CK下降9.4%（P<0.05）；相比对照处理，暗管条件下种植牧草可显著提高盐渍土壤孔隙度，增幅为10.3%~24.3%（P<0.05），2年试验后苜蓿孔隙度最高，为51.6%；各处理土壤有机质（SOM）含量随土层深度增加而减少，T处理0~60 cm土层有机质流失严重，2年试验期平均降低20.3%（P<0.05），而暗管+牧草处理可有效缓解SOM流失，TM处理效果较佳，2年SOM含量平均提高5.0%（P<0.05）。2021年暗管条件下牧草鲜质量较2020年提高24.6%~49.2%（P<0.05），TM处理增产效果最大，为49.2%。综上，暗管条件下种植苜蓿改良盐渍土壤效果较佳，可实现河套灌区盐渍土结构改善与SOM含量提高，达到提高牧草产量的目标，可为农牧交错区实施暗管工程+生物改良盐渍土提供理论基础与技术支撑。

摘要:针对传统炭化工艺温度不均、尾气净化难、能量消耗大的问题，设计了一种小型搅拌热解气回燃式生物质炭化设备。采用双螺旋带搅拌，使生物质横向对流，受热均匀；设计热解气引流装置使其回流至燃烧室引燃，减少热解气排放的同时，为生物质炭化提供能量，降低了炭化能量投入。基于计算机仿真技术建立了样机模型，并对炭化炉温度场及热流场进行了矢量分析，计算结果表明炉内温度分布均匀。设计了炭化炉样机，以稻壳为原料进行生物质炭化试验。结果表明，热解气引燃后炭化室温度能够保证生物质炭化所需条件。正交试验结果表明，最佳炭化率因素水平组合为：螺旋搅拌器转速为43 r/min、炭化室物料充满系数为88.68%、炭化时间为15 min，此时，炭化率最高为50.86%。

摘要:为实现枇杷采后快速、准确筛选，本文以MobileViT为主干特征提取网络，通过分别在Layer1和Layer2层之后嵌入注意力模块CBAM（Convolutional block attention module），强化网络在通道和空间上对细节特征的提取能力，构建了一种轻量化网络模型MobileViT-CBAM。相较于MobileViT，在验证集和测试集上本文方法对疤痕、机械伤、腐烂等缺陷果的识别准确率分别提高1.17、1.23个百分点。试验结果表明，MobileViT-CBAM模型与VGG16、ResNet34、MobileNetV2相比较，准确率最高（97.86%），同时兼具内存占用量小（3.768 MB）、推理时间短（每幅图像需42 ms）的优势。该轻量化网络模型可部署于嵌入式系统。本研究为构建枇杷在线检测系统提供了缺陷识别理论基础，为枇杷等农产品外部品质检测提供了一个高效、准确的方法。

摘要:针对远洋捕捞追溯流程缺少产品新鲜度定量分析，分析结果可信度差等问题，以三文鱼为例，详细分析远洋捕捞追溯流程，基于层次分析法建立了远洋捕捞产品新鲜度指标评价体系，提出新鲜度得分公式，实现了标准统一的产品新鲜度评价。结合ECDSA签名技术与智能合约实现了追溯责任的精准定位，通过引入信誉积分数据，建立了奖励、惩罚、补偿机制三位一体的企业双向信誉评价模型，保障了信誉评价主体的积极性及新鲜度得分数据的真实性，实现了产品新鲜度的可信追溯。安全性分析表明信誉积分的攻击难度等价于ECDSA私钥的破解难度，证明了信誉评价模型可信、安全及不可篡改的特性。性能测试结果显示，追溯数据读写吞吐量保持在500笔/s与150笔/s以上，读写成功率分别为100%与98%，数据写入平均耗时为0.416 s，数据查询平均耗时为0.142 s，相比基于可靠企业信誉评估机制的区块链农产品可信追溯模型，存储与查询效率分别提升55.8%与63.4%，基本满足产品实际追溯业务需求。

摘要:针对热泵式低温循环粮食烘干机监控手段落后、信息化程度低等问题，设计了基于物联网的热泵式低温循环烘干机监控系统。系统采用感知层、传输层和应用层相结合的体系架构，以可编程控制器（Programmable logic controller，PLC）和HMI触摸屏为核心，设计开发控制系统，实现对烘干机和热泵的实时监测、图形化显示、安全保护和自动化控制；采用Linux的CentOS系统开发服务端系统框架，通过EG8000mini模块将采集的数据接入AP基站并存储至数据库，使用户可以通过计算机端或手机APP对热泵式低温循环粮食烘干机进行远程实时监控。试验验证结果显示，系统通信成功率高于98%，对环境温度、热风温度、热风相对湿度及热风风速实时检测平均绝对误差分别为0.3℃、0.26℃、1.2%和0.47 m/s，可满足热泵式低温循环烘干机远程监控需求。

摘要:针对水热提取反应目前主要依靠微波强化，存在穿透深度小、加热均匀性差的问题，利用加热均匀性更好的射频波为热源，基于常见的水平式平行极板射频加热系统设计了一套适用于射频强化的水热反应器。该水热反应器主要由双层反应釜、压力调节装置、光纤测温计和气动磁力搅拌器4部分构成，首先对整机结构及工作原理进行阐述，然后基于内压薄壁圆筒应力分析理论和磁力耦合传动理论对双层反应釜和气动磁力搅拌器的关键零部件进行设计，并完成了压力调节装置和测温方式的设计和选型，最后完成射频强化水热反应试验平台的搭建，并选取搅拌转速、液固比和射频极板间距对水热反应器的搅拌和升温性能进行了测试。结果表明：当液固比大于20 mL/g时，搅拌转速与对照样品纯水无显著差异（p>0.05），此时液固比不再是影响搅拌转速的主要因素；当液固比小于40 mL/g、搅拌转速大于150 r/min时，极板间距是影响物料升温速率的主要因素，随着极板间距的减小，升温速率不断加快，当极板间距为130 mm时，升温速率可达到8~10℃/min。

摘要:针对纯电动拖拉机工况随机性大、动态负荷变化频繁导致能量利用率低等问题，提出了基于负载自适应的蓄电池/超级电容混合电源的纯电动拖拉机动力电源供能系统。通过分析纯电动拖拉机的作业工况特点以及功率需求，采用动态规划分析方法找出动力系统最优控制模式，并且从动态规划分析结果中提出分段式控制规则，建立了功率划分参数模型与负载统计量之间的函数关系。在此基础上提出了一种基于负载自适应规则的电动拖拉机能量管理策略，并对平稳路况组合负载周期和非平稳路况随机负载周期模式进行了验证实验。实验结果表明，与普通控制规则的能量管理策略相比，本文所提出的电动拖拉机负载自适应能量管理策略具有更强的电池保护和节能能力，能实现负载自适应模式下的最优能量管理，其中在不同工况下电池安培小时吞吐量及电源系统总能量损失分别降低10.5%~15.7%和8.7%~15.1%，表明所提出的电动拖拉机负载自适应能量管理策略能够以较低的计算成本实时在线实现最优的能量管理。

摘要:针对狭小空间内工作机器的需求，根据基于方位特征集的并联机构拓扑设计理论和方法，设计了12个移动副驱动的单回路空间两平移并联机构，并对其进行了自由度计算；对其中8个机构进行运动学建模，分别推导出其一元八次方程（封闭解）和符号式反解，并进行数值算例验证；运用差分进化算法以限定尺度约束下的可达工作空间最大为优化目标，分别对其中8个机构进行尺度优化，并求得其对应的可达工作空间，对比分析后优选出2个具有最大可达工作空间的两平移并联机构；为刚度分析、动力学分析及结构设计奠定了基础。

摘要:针对静液压驱动的工程及农业装备中典型泵控马达系统低压回路存在连续功率损失，回路油液温度随负载及油箱温度变化大等问题，本文提出一种基于变补油及冲洗回路(ACFC)联控的节能热管理方法。在典型泵控马达系统低压回路中引入电比例恒压变量泵及电比例节流阀，实现冲洗流量可控调节及补油流量自动适应，以提供回路温度的控制自由度；基于实验测试数据，构建基于损失模型的泵控马达系统产热模型;依据系统产热模型设计了一种基于前馈+PD反馈控制算法的热管理方法对回路温度进行控制；采用基于功率跟随的泵控马达系统调速策略,在不同负载、不同初始温度等工况下，对典型泵控马达系统和基于ACFC的泵控马达系统开展对比实验。实验结果表明,所建立的损失模型可实现对泵控马达系统产热功率实时估计，估计精度达到±10%，验证了所建系统产热模型的正确性；在ACFC具有一定散热裕度的条件下，提出的热管理方法可使回路温度控制精度达到±0.5℃，并降低低压回路功率消耗24.7%~66.7%，使系统总传动效率提高0.9%~3.9%，有效验证了所提热管理方法的温控及节能性能。基于ACFC的热管理方法可为静液压驱动的工程及农业装备节能控制及热管理提供一种思路及方法。