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奶牛乳房炎检测方法的研究进展：传统方法、传感器与计算机视觉

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内蒙古农业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：班泽宇王春光宗哲英苏力德王帅苑文博袁泽任晓丹内蒙古农业大学机电工程学院生物农药创制与资源利用自治区高等学校重点实验室奶牛信息智能感知与智慧养殖关键技术研究创新团队内蒙古机电职业技术学院电气工程系

乳房炎作为奶牛养殖业中常见且影响深远的疾病，其准确、快速的检测对于保障奶牛健康和乳制品质量至关重要。目前，乳房炎检测技术虽取得了一定进展，但仍面临诸多挑战。本文从传统方法、传感器技术、计算机视觉3个方面综述了奶牛乳房... 详细信息

乳房炎作为奶牛养殖业中常见且影响深远的疾病，其准确、快速的检测对于保障奶牛健康和乳制品质量至关重要。目前，乳房炎检测技术虽取得了一定进展，但仍面临诸多挑战。本文从传统方法、传感器技术、计算机视觉3个方面综述了奶牛乳房炎检测技术的发展。传统方法从理化性质和生物分子学方面分析乳汁样品准确判断乳房炎，但操作过程复杂，需要用到特定的实验设备和专业人员进行操作；基于传感器技术的乳房炎检测技术，通过分析乳房特征和乳汁的理化性质准确判断乳房炎，较大程度上保障了动物福利，但传感器的操作和部署容易引起动物应激反应；基于计算机视觉的乳房炎检测技术，利用数字化技术全流程、自动检测乳房炎，避免动物应激反应，但检测精度有待提升。最后，本文讨论了目前奶牛乳房炎检测技术存在的低精度、时效性差和自动化不足等问题，并展望了乳房炎检测技术的发展趋势，提出了未来的研究方向。旨在为奶牛养殖业提供高效、准确、便于应用的乳房炎检测技术与方法，以实现精准畜牧和科学管理。

关键词：乳房炎生物分子学理化性质传感器计算机视觉

基于声信号的机械设备故障检测研究现状及进展

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机床与液压 2024年第7期52卷 183-191,200页

作者：李亚男王春光宗哲英王帅王祯杜英杰内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古自治区呼和浩特010018

我国工业呈现规模化、复杂化和集成化的趋势,其中机械设备的长期、稳定、高效运行是工业快速发展的关键。机械设备长期工作容易出现故障导致突然停机,降低工厂的经济效益,甚至对人的生命安全造成威胁,所以机械设备故障检测对于我国工业... 详细信息

我国工业呈现规模化、复杂化和集成化的趋势,其中机械设备的长期、稳定、高效运行是工业快速发展的关键。机械设备长期工作容易出现故障导致突然停机,降低工厂的经济效益,甚至对人的生命安全造成威胁,所以机械设备故障检测对于我国工业的发展和经济效益的提高有着重要的意义。现阶段的常见故障检测方式主要是人工检测和振动监测,人工检测巡检周期长、不能及时发现故障、主观性强,振动检测对检测装备的安装要求较高。因为机械设备发生损坏时声音会发生改变,并且声信号的采集方式为非接触式,方便安装,所以声信号逐渐被应用于机械设备的故障检测领域。基于声信号的故障检测技术能及时发现机械设备的故障,及时维修,降低经济损失。从机器学习和深度学习两个方面综述了机械设备故障检测领域的国内外研究进展,并且提出了基于声信号的机械设备故障检测技术未来的研究重点和参考方向,旨在为机械设备的故障诊断提供参考。

关键词：声信号故障检测机器学习深度学习综述

基于CEEMD和RNN-LSTM的饲喂管道堵塞故障识别

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黑龙江畜牧兽医 2022年第24期 39-43,136页

作者：刘涛陈龙宗哲英内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010000

为了解决稀料饲喂系统使用过程中管道堵塞程度难以识别的问题,试验采用一种基于完全经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)的改进循环神经网络(recurrent neural network,RNN)-长短期记忆模型(long and s... 详细信息

为了解决稀料饲喂系统使用过程中管道堵塞程度难以识别的问题,试验采用一种基于完全经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)的改进循环神经网络(recurrent neural network,RNN)-长短期记忆模型(long and short-term memory,LSTM)算法来实现对饲喂管道堵塞状态的检测,即对采集到的饲喂管道中的声音反馈信号进行CEEMD分解,得到本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量,从IMF分量中提取能量占比和近似熵作为特征向量构建特征集合M1;根据皮尔逊相关系数和能量占比的特性选取特征中相关性强的和包含信息量多的IMF分量重新构建特征集合M2;再利用BP神经网络(back-propagation network)和RNN-LSTM算法模型分别对三通件管道、无堵塞管道、轻度堵塞管道、中度堵塞管道、重度堵塞管道5种工况进行分类识别。结果表明:单一特征的识别准确率低于多特征识别准确率,经过特征筛选后的识别准确率高于未筛选的;在相同试验条件下,RNN-LSTM算法对饲喂管道堵塞状态识别准确率高于BP神经网络。说明RNN-LSTM算法模型能有效识别饲喂管道内的不同程度堵塞状况,可实现对管道堵塞情况的预测,具有一定的实际应用价值。

关键词：饲喂管道 CEEMD RNN-LSTM 特征向量能量占比近似熵分类识别

基于GPRS的土壤风蚀实时监测系统研制与测试

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农业工程学报 2019年第5期35卷 163-172页

作者：刘海洋陈智侯占峰佟鑫宗哲英宣传忠内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018

为克服野外观测和风洞测试的缺点与不足,提高观测数据的连续性、科学性与可靠性。该文综合无线传感网络技术、传感器技术、电子技术和网络通信技术,研制了热敏式风速传感器、分流对冲式风沙分离器和具有无线组网与自动数据采集处理功能... 详细信息

为克服野外观测和风洞测试的缺点与不足,提高观测数据的连续性、科学性与可靠性。该文综合无线传感网络技术、传感器技术、电子技术和网络通信技术,研制了热敏式风速传感器、分流对冲式风沙分离器和具有无线组网与自动数据采集处理功能的近地表风速廓线仪和多通道集沙仪,建立了基于GPRS网络的土壤风蚀监测系统,实现了被测区域环境温度、相对湿度、大气压力、近地表风速廓线和风沙流结构等参数的同步采集、实时处理和远程监测等功能。试验结果表明:风速传感器输出电压在0.3～4.3 V之间,响应时间小于3 s,有效测量范围在0～17 m/s,测量精度随风速增大而降低,在6和17 m/s风速下的测量精度分别为0.1和0.3 m/s;风沙分离器的降速效率和风沙分离效率分别在96%和99.8%以上,平均等动力性≥92%;称量系统有效测量范围在0～170 g,精度达0.01 g,短期静态误差和长期累积误差分别不超过±0.02 g和±0.04 g;9、12、15和18 m/s风速下的平均集沙效率达91.98%;无线通信建立时间≤5 s,中心汇聚节点可在3 s内实现一次节点遍历和数据汇聚,有效传输距离达140 m以上;风速廓线节点和集沙仪节点单次最大工作时长不低于6和22 h。在野外试验条件下,系统软硬件部分均运行稳定可靠,自组网数据传输的丢包率和错误次数为0,环境温度、相对湿度和大气压力的偏差分别小于2℃、4%和10 hPa;测得的近地表风速廓线与风沙流结构均符合指数分布规律,满足大尺度、跨区域野外土壤风蚀同步研究的需求。

关键词：无线传感网络环境监测风速廓线仪集沙仪土壤风蚀

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无芒隐子草叶片卷曲度和厚度测量方法

农业机械学报 2021年第5期52卷 184-191页

作者：张文霞王春光王海超殷晓飞宗哲英鄂尔多斯应用技术学院信息工程系鄂尔多斯017000 内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018 呼和浩特职业学院机电工程学院呼和浩特010051

针对叶片卷曲度和厚度交互式测量方式费时、费力、误差大,传统图像处理算法普适性不高等问题,以无芒隐子草叶片为研究对象,采用基于Graham算法的最小外接矩形法实现叶片卷曲度的测量,采用矢量积法和角点检测相结合的凹凸点检测算法实现... 详细信息

针对叶片卷曲度和厚度交互式测量方式费时、费力、误差大,传统图像处理算法普适性不高等问题,以无芒隐子草叶片为研究对象,采用基于Graham算法的最小外接矩形法实现叶片卷曲度的测量,采用矢量积法和角点检测相结合的凹凸点检测算法实现叶片厚度的测量。首先,通过石蜡制片获取无芒隐子草叶切片,利用显微镜连接计算机获取切片图像;然后,采用红色灰度化方法结合阈值分割将切片图像的目标和背景分离;最后,根据叶片卷曲度和厚度的实际测量方式,采用Graham算法通过求取目标区域的最小外接矩形实现叶片卷曲度的测量,将矢量积法和角点检测相结合检测目标区域的凹凸点,通过凹点与凹点、凸点与凸点匹配实现叶片厚度的测量。选取30幅无芒隐子草叶切片图像为样本进行了试验,结果显示,采用本文提出的红色灰度化方法和分量法、最大值法、平均法、加权平均法对图像进行灰度化处理后,图像信息熵分别为6.428 0、6.361 2、5.667 9、5.934 8、6.052 6,图像平均梯度分别为0.078 5、0.024 2、0.015 8、0.009 3、0.010 4,图像对比度分别为0.264 1、0.113 0、0.057 4、0.070 3、0.078 4,说明本文方法能更好地保持图像的边缘、细节等信息,图像清晰度更高。进行自动阈值分割后,分割的平均误检率为0.75%,平均漏检率为3.49%,平均整体分割精度达到98.14%。在有效分割目标和背景的基础上,对叶片卷曲度和厚度进行测量,并与交互式测量结果进行相比,结果表明,采用本文方法对叶片卷曲度和厚度的测量值与交互式测量值的平均相对误差分别为0.96%和3.69%,测量速度分别提高了约10倍和37倍。

关键词：无芒隐子草切片图像灰度化方法叶片卷曲度叶片厚度凹凸点检测

分流气体对冲排气消声器气流再生噪声模型研究

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振动与冲击 2021年第9期40卷 63-70,101页

作者：张海军苏赫武佩宗哲英张永安薛晶内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018

对分流气体对冲排气消声器气流再生噪声进行了数值计算,通过试验验证了计算方法的准确性。以气流再生噪声总声压级为响应值,使用Design-Expert软件设计了气流再生噪声试验,根据回归分析建立了总声压级与试验因素(内腔直径、对冲孔形状... 详细信息

对分流气体对冲排气消声器气流再生噪声进行了数值计算,通过试验验证了计算方法的准确性。以气流再生噪声总声压级为响应值,使用Design-Expert软件设计了气流再生噪声试验,根据回归分析建立了总声压级与试验因素(内腔直径、对冲孔形状、对冲孔中心距、内腔分流单元锥角、气流速度)之间的数学模型,并检验了模型的显著性。深入分析了不同因素二阶交互作用对气流再生噪声的影响规律。结果表明:随着气流速度的增大气流再生噪声显著增大,斜率都超过了1;对冲孔形状和对冲孔中心距对气流再生噪声影响较显著,且当冲孔形状为矩形、对冲孔中心距为平均值时,气流再生噪声较小;内腔分流单元锥角和内腔直径对气流再生噪声影响较小。以气流再生噪声为优化指标,得到了最佳试验条件。

关键词：分流对冲内燃机消声器气流再生噪声总声压级 Design-Expert

基于改进动态时间规整算法的奶牛步态分割方法

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农业机械学报 2020年第7期51卷 52-59页

作者：苏力德张永王健尹玉宗哲英巩彩丽内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018 内蒙古大学电子信息工程学院呼和浩特010021

为准确提取步态特征、识别奶牛跛行,利用三维加速度传感器采集30头奶牛后趾加速度信号,针对奶牛步态人工分割的不足,提出基于改进的动态时间规整算法对奶牛步态进行分割,提取特征值并利用逻辑回归法建立跛行识别模型。采用本文方法得到... 详细信息

为准确提取步态特征、识别奶牛跛行,利用三维加速度传感器采集30头奶牛后趾加速度信号,针对奶牛步态人工分割的不足,提出基于改进的动态时间规整算法对奶牛步态进行分割,提取特征值并利用逻辑回归法建立跛行识别模型。采用本文方法得到的步态分割精确度、灵敏度、准确率平均值分别为89.53%、95.51%、87.49%,比常规动态时间规整算法分别提高了5.31、4.48、8.43个百分点,总体准确率达到90.57%,相较自相关函数法和峰值检测法分别提高了1.75、3.13个百分点。以支撑时间、步幅长度、平均强度、信号幅度面积、前进方向加速度均值和运动变化量为自变量的跛行识别模型识别率分别为83.44%、81.72%、86.15%、86.81%、89.45%和85.71%。本研究结果可为奶牛步态分割、跛行识别提供技术支持。

关键词：奶牛跛行步态分割三维加速度传感器动态时间规整逻辑回归

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一种混联喷雾机械臂视觉定位系统设计

农机化研究 2014年第4期36卷 70-74页

作者：刘涛宗哲英张宾内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018 中国农业大学工学院北京100083

为实现自动化精准施药,避免对温室中单株作物连续喷药所造成的大量药液浪费,设计了一种基于机器视觉定位的自动化喷雾系统。该系统可自动对目标作物进行大小及位置的检测,由DSP控制喷雾机械臂实现针对目标作物的精准喷雾。机械臂采用了... 详细信息

为实现自动化精准施药,避免对温室中单株作物连续喷药所造成的大量药液浪费,设计了一种基于机器视觉定位的自动化喷雾系统。该系统可自动对目标作物进行大小及位置的检测,由DSP控制喷雾机械臂实现针对目标作物的精准喷雾。机械臂采用了三自由度混联结构,具有结构简单、成本低、刚性好、便于控制解算等优点。实验证明,该系统完全可满足针对单株作物冠层的精准喷雾定位要求。

关键词：喷雾机械臂视觉定位系统控制系统

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风力发电机及控制系统的建模与仿真

内蒙古农业大学学报（自然科学版） 2012年第Z1期33卷 156-159页

作者：宗哲英张春慧葛丽娟内蒙古农业大学机电工程学院呼和浩特010018

在设计、建造风机的过程中,需要应用大量的新技术,而其中一个重要的技术工具就是相配套的设计和运行软件。本文通过建模与仿真的方法,结合实际情况和理论分析,对风机桨叶部分、齿轮传动部分以及发电机部分进行了研究。本文采用Matlab/Si... 详细信息

在设计、建造风机的过程中,需要应用大量的新技术,而其中一个重要的技术工具就是相配套的设计和运行软件。本文通过建模与仿真的方法,结合实际情况和理论分析,对风机桨叶部分、齿轮传动部分以及发电机部分进行了研究。本文采用Matlab/Simulink软件对这些模型进行了仿真,给出了风力发电机的静态性能数据和仿真波形,为风能高效利用提供了理论依据。

关键词：叶片齿轮传动发电机 MATLAB