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基于虚拟正交试验的汽车转向盘骨架优化设计的研究

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汽车工程 2013年第4期35卷 326-330页

作者：何昌德董春旺吴锋浙江大学动力机械及车辆工程研究所杭州310027 台州科技职业学院机电工程系台州318020

为改善转向盘骨架的性能,采用数值模拟与正交试验相结合方法,建立转向盘骨架模型,给定边界约束条件,并进行数值模拟。由极差与方差分析得到各因素对试验结果的影响程度,得到转向盘骨架设计参数的最优组合。在此基础上,对骨架结构进行改... 详细信息

为改善转向盘骨架的性能,采用数值模拟与正交试验相结合方法,建立转向盘骨架模型,给定边界约束条件,并进行数值模拟。由极差与方差分析得到各因素对试验结果的影响程度,得到转向盘骨架设计参数的最优组合。在此基础上,对骨架结构进行改进设计,经静力学及疲劳分析确认其满足设计要求,最后通过实物样品试验验证了虚拟正交试验优化方法的可行性和准确性。

关键词：转向盘骨架正交试验数值模拟优化设计

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基于高光谱的工夫红茶发酵品质程度判别方法

光谱学与光谱分析 2021年第4期41卷 1320-1328页

作者：杨崇山董春旺江用文安霆赵岩石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000 中国农业科学院茶叶研究所浙江杭州310008

发酵作为影响红茶品质形成的重要流程,发酵品质程度的判断主要基于人工经验,难以实现准确客观的评价。该研究主要针对于工夫红茶发酵工序,以不同发酵时序下的样品为对象,利用高光谱检测技术并结合化学计量学方法,对制备的不同发酵程度... 详细信息

发酵作为影响红茶品质形成的重要流程,发酵品质程度的判断主要基于人工经验,难以实现准确客观的评价。该研究主要针对于工夫红茶发酵工序,以不同发酵时序下的样品为对象,利用高光谱检测技术并结合化学计量学方法,对制备的不同发酵程度的样本进行无损检测和智能判别。首先利用高光谱成像仪(400~1000 nm)采集工夫红茶发酵样品的高光谱数据,并根据气温、茶叶嫩度、萎凋情况、揉捻过程、发酵叶颜色及香气等现场生产信息,将6个不同发酵时序下的样本,根据发酵程度依次划分为3类(轻度发酵、适度发酵、过度发酵)。为了降低采集高光谱信息时因培养皿中发酵叶的不平整而产生的散射现象对光谱数据的影响,选取标准正态变量变换算法(standard normal variate,SNV)与多元散射校正算法(multiplicative scatter correction,MSC)对全波段光谱进行预处理,将预处理后的光谱数据进行主成分分析(principal components analysis,PCA),分别得到前3个主成分的三维载荷图,根据样本在图中的空间分布特征,因而选择效果较好的SNV预处理方法。以全波段光谱最优主成分作为模型输入量,建立邻近算法(K-nearest neighbor,KNN)、随机森林(random forests,RF)、极限学习机(extreme learning machine,ELM)判别模型,识别率分别为63.89%,94.44%和86.11%,结果表明,非线性模型(RF、ELM)识别率较高,其中RF模型性能优于ELM模型。为比较基于全波段与特征波长建立的工夫红茶发酵品质程度模型判别效果,采用连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)提取31个特征波长进行PCA降维处理,以特征波长最优主成分作为模型输入量,构建SPA-KNN,SPA-RF和SPA-ELM判别模型,识别率分别为83.33%,91.67%和91.67%。通过SPA对变量筛选后,SPA-KNN和SPA-ELM模型性能明显提高,SPA-RF模型识别准确度略有下降。与特征波长建立的模型相比,全波段建立的RF模型性能最佳,对工夫红茶轻度发酵、适度发酵、过度发酵的判别率分别达到了100%,83.33%和83.33%。研究结果为推进红茶智能化、数字化加工的实现,提供了理论基础和科学依据。

关键词：发酵红茶高光谱技术化学计量学判别分析预测性能

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工夫红茶加工技术与装备

采用改进Unet网络的茶园导航路径识别方法

2016年

作者：叶阳童华荣董春旺

全书内容涵盖了工夫红茶从鲜叶、萎凋、揉念、发酵、干燥及连续自动化加工的全过程，总结出了一批新技术和研发的新设备。主要包括：红茶发展简史、国内外近十年红茶发展现状等。

ISBN: (纸本)9787562184829

关键词：红茶制茶工艺

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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汇雅图书（南通市图书馆）

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农业工程学报 2022年第19期38卷 162-171页

作者：赵岩张人天董春旺刘中原李杨石河子大学机械电气工程学院石河子832000 中国农业科学院茶叶研究所杭州310000 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832000

针对目前在茶园垄间导航路径识别存在准确性不高、实时性差和模型解释困难等问题,该研究在Unet模型的基础上进行优化,提出融合Unet和ResNet模型优势的Unet-ResNet34模型,并以该模型所提取的导航路径为基础,生成路径中点,通过多段三次B... 详细信息

针对目前在茶园垄间导航路径识别存在准确性不高、实时性差和模型解释困难等问题,该研究在Unet模型的基础上进行优化,提出融合Unet和ResNet模型优势的Unet-ResNet34模型,并以该模型所提取的导航路径为基础,生成路径中点,通过多段三次B样条曲线法拟合中点生成茶园垄间导航线。该研究在数据增强后的茶园垄间道路训练集中完成模型训练,将训练完成的模型在验证集进行导航路径识别,根据梯度加权类激活映射法解释模型识别过程,可视化对比不同模型识别结果。Unet-ResNet34模型在不同光照和杂草条件下导航路径分割精度指标平均交并比为91.89%,能够实现茶园垄间道路像素级分割。模型处理RGB图像的推理速度为36.8帧/s,满足导航路径分割的实时性需求。经过导航线偏差试验可知,平均像素偏差为8.2像素,平均距离偏差为0.022 m,已知茶园垄间道路平均宽度为1 m,道路平均距离偏差占比2.2%。茶园履带车行驶速度在0~1 m/s之间,单幅茶垄图像平均处理时间为0.179 s。研究结果能够为茶园视觉导航设备提供技术和理论基础。

关键词：导航深度学习茶园可视化路径识别语义分割样条曲线拟合

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绿茶共晶点、共熔点及其变化规律研究

中国食品学报 2015年第1期15卷 47-53页

作者：张坚强董春旺叶阳朱宏凯刘飞农业部茶树生物学与资源利用重点实验室中国农业科学院茶叶研究所杭州310008 浙江省茶叶加工工程重点实验室杭州310008 中国农业科学院研究生院北京100081

共晶点、共熔点是茶叶冷冻干燥技术的关键控制参数,研究绿茶中不同种类、等级、含水量与其共晶点、共熔点之间的关系。结果表明,不同绿茶种类的共晶点、共熔点不同,共晶点低于共熔点;1级绿茶的共晶点、共熔点低于3级绿茶;绿茶含水量与... 详细信息

共晶点、共熔点是茶叶冷冻干燥技术的关键控制参数,研究绿茶中不同种类、等级、含水量与其共晶点、共熔点之间的关系。结果表明,不同绿茶种类的共晶点、共熔点不同,共晶点低于共熔点;1级绿茶的共晶点、共熔点低于3级绿茶;绿茶含水量与其共晶点呈线性正相关,相关系数最高达0.993,最低达0.986;与其共熔点呈线性负相关,相关系数最高达-0.993,最低达-0.972。试验验证基于共晶点、共熔点的真空冷冻干燥设计工艺,制得的茶样在感官外形分和总分方面均优于传统工艺,干燥速率提升9.95%。

关键词：绿茶共晶点共熔点变化规律

基于近红外光谱的红茶干燥中含水率无损检测方法

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茶叶科学 2016年第2期36卷 184-190页

作者：陈琳董春旺高明珠叶阳中国农业科学院茶叶研究所浙江省茶叶加工工程重点实验室国家茶产业工程技术研究中心农业部茶树生物学与资源利用重点实验室浙江杭州310008 中国农业科学院研究生院北京100081

为实现工夫红茶干燥中含水率的快速检测,提出了基于近红外光谱红茶干燥中含水率无损检测方法.随机抽取6次干燥处理中的226个样本,进行波长1 000-17 99 nm近红外光谱扫描后按照国标法测定含水率.对原始光谱数据进行标准正态变量变换（SNV... 详细信息

为实现工夫红茶干燥中含水率的快速检测,提出了基于近红外光谱红茶干燥中含水率无损检测方法.随机抽取6次干燥处理中的226个样本,进行波长1 000-17 99 nm近红外光谱扫描后按照国标法测定含水率.对原始光谱数据进行标准正态变量变换（SNVT）预处理,利用全局偏最小二乘法（PLS）、联合区间偏最小二乘法（siPLS）,分别构建水分近红外预测模型并验证.结果表明：用两种方法检测含水率,其准确度都可靠,但利用siPLS法将全光谱划分为13个区间,联合4个区间用6个主成分数构建的水分预测模型效果更优,其预测集的相关系数R和预测均方根误差RMSEP值分别为0.9593和0.0395,说明模型预测精度高,可以实现红茶干燥中含水率的快速无损检测.

关键词：红茶含水率近红外光谱模型

红茶感官品质及成分近红外光谱快速检测模型建立

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农业工程学报 2018年第24期34卷 306-313页

作者：董春旺梁高震安霆王近近朱宏凯中国农业科学院茶叶研究所杭州310008 哥本哈根大学食品科学系

以在发酵过程中小叶种工夫红茶为研究对象,分别建立了基于近红外光谱检测技术的感官品质评分和理化品质指标(茶黄素、茶红素、茶褐素、儿茶素和酚氨比)的定量分析模型。在模型建立过程中,探讨了特征变量优选方法对预测模型的影响。首先... 详细信息

以在发酵过程中小叶种工夫红茶为研究对象,分别建立了基于近红外光谱检测技术的感官品质评分和理化品质指标(茶黄素、茶红素、茶褐素、儿茶素和酚氨比)的定量分析模型。在模型建立过程中,探讨了特征变量优选方法对预测模型的影响。首先,对获取的近红外光谱数据进行标准正态变量变换法(standard normal Z transformation,SNV)预处理,进而采用联合区间偏最小二乘回归(synergy interval PLS,Si-PLS)、随机蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm,SFLA)、竞争性自适应权重取样法(competitiveadaptivereweightedsampling,CARS)和连续投影(successive projections algorithm,SPA),筛选出各品质指标的最优特征波长变量;最后基于优选波长分别建立各发酵品质指标的偏最小二乘法(partial least squares regression,PLS)线性预测模型和支持向量机(support vector regression,SVR)非线性预测模型。模型结果比较表明,Si、CARS、SFLA和SPA等变量筛选方法可有效压缩变量,以及进一步提高模型精度。非线性模型的预测均方根误差值(root-mean-square error of prediction,RMSEP)均明显小于PLS模型,相关性系数(correlation coefficient,R)和相对分析误差(relative percent deviation,RPD)均高于PLS模型。对于红茶发酵品质的检测上,非线性模型性能优于线性模型。感官品质、茶褐素和儿茶素的最优变量SVR预测模型的RPD值分别为3.923、3.234和5.462,酚氨比和茶红素模型的RPD值分别为2.815和2.223。除茶黄素的评价模型外(RPD为1.77),基于最优特征波长的各品质指标SVR模型的RPD值均大于2,表明模型具有极好的预测性能。研究结果为实现工夫红茶发酵品质的近红外光谱快速检测的实际应用奠定理论基础。

关键词：近红外光谱发酵无损检测红茶发酵品质变量筛选化学计量学

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基于近红外的掺糖红茶快速无损检测方法

光谱学与光谱分析 2023年第8期43卷 2649-2656页

作者：罗正飞龚正礼杨坚杨崇山董春旺滇西科技师范学院生物技术与工程学院云南临沧677000 西南大学工程技术学院重庆400715 山东省农业科学院茶叶研究所山东济南250100

为实现成品红茶中外源蔗糖含量的快速有效检测,将凤庆大叶种红茶作为研究样本,采用近红外光谱技术,构建了成品红茶中外源蔗糖含量的定量预测模型。首先,制作不同外源蔗糖含量(0、250、500和750 g)成品红茶样品并采集其近红外光谱数据。... 详细信息

为实现成品红茶中外源蔗糖含量的快速有效检测,将凤庆大叶种红茶作为研究样本,采用近红外光谱技术,构建了成品红茶中外源蔗糖含量的定量预测模型。首先,制作不同外源蔗糖含量(0、250、500和750 g)成品红茶样品并采集其近红外光谱数据。为提高模型预测精度,选取标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、平滑(Smooth)和中心化(Center)4种不同的预处理方法降噪处理后建立偏最小二乘回归(PLSR)模型,根据模型效果,优选出最佳的SNV预处理方法,其校正集相关系数(R_(c))为0.907,预测集相关系数(R_(p))为0.826,相对标准偏差(RPD)为1.75。为减少光谱中冗余信息对模型运算速度的影响,利用竞争性自适应加权算法(CARS)、混合蛙跳算法(SFLA)、迭代空间收缩算法结合迭代保留信息变量算法(VCPA-IRIV)和变量迭代空间收缩算法(VISSA)等方法从SNV预处理后的光谱中提取对蔗糖敏感的特征波长,利用主成分分析(PCA)将全光谱和所筛选的特征波长降维处理后,分别建立线性PLSR和非线性的支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)定量预测模型。结果表明,经过SNV预处理后,非线性的SVR和RF模型性能优于线性的PLSR模型,其中VCPA-IRIV-SVR为最优模型,其R_(c)值为0.950,R_(p)值为0.924,RPD值为2.51。研究表明近红外光谱技术对于红茶加工过程中掺杂蔗糖含量的定量预测是可行的,为实现红茶安全质量的无损检测提供了支撑。

关键词：红茶掺糖近红外光谱无损检测

基于多源信息融合的绿茶杀青叶水分含量智能感知方法

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食品科学 2022年第20期43卷 242-251页

作者：董春旺刘中原杨明王梅张人天林智中国农业科学院茶叶研究所浙江杭州310008 石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003 中国科学院发展规划局北京100864

为了实现绿茶杀青过程中水分含量的快速有效检测,利用机器视觉结合近红外光谱技术,构建绿茶杀青过程中水分含量变化的定量预测模型。首先采集杀青过程中在制品的光谱和图像信息,然后采用竞争性自适应权重取样(competitive adaptive rewe... 详细信息

为了实现绿茶杀青过程中水分含量的快速有效检测,利用机器视觉结合近红外光谱技术,构建绿茶杀青过程中水分含量变化的定量预测模型。首先采集杀青过程中在制品的光谱和图像信息,然后采用竞争性自适应权重取样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)法、变量组合集群分析(variables combination population analysis,VCPA)法、变量组合集群分析法结合迭代保留信息变量(variable combination population analysis and iteratively retains informative variables,VCPA-IRIV)法和随机蛙跳法(random frog,RF)4种变量筛选方法提取光谱中的特征波长,并融合图像中的15个色泽和纹理特征建立线性偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和非线性支持向量回归(support vector regression,SVR)预测模型。结果表明,与单一数据相比,基于融合数据所建立的模型能有效提高预测精度,其中基于CARS算法提取光谱特征波长融合图像的15个颜色特征,并结合归一化预处理和主成分分析(principal component analysis,PCA)建立的SVR模型效果最佳,其中校正集相关系数为0.974 2,预测集相关系数为0.971 9,相对分析误差(relative percent deviation,RPD)为4.154 6,表明模型具有极好的预测性能。综上,本研究证明融合光谱和图像技术对绿茶杀青过程中水分含量预测的可行性,克服了单一传感器预测精度低的问题,为实现绿茶杀青叶水分含量的快速无损检测和精准把控杀青质量提供理论基础。

关键词：机器视觉近红外光谱水分含量绿茶杀青数据融合