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基于DLAC-CNN-RF的岭南土壤质地识别方法研究及平台构建

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基于DLAC-CNN-RF的岭南土壤质地识别方法研究及平台构建

作者：冯文康广州大学

学位级别：硕士

我国岭南农作物种类丰富、土壤质地种类繁多,不同土壤质地直接影响土壤水分渗透程度和农作物养分吸收,进而影响农作物的产量及质量。目前国内外对复杂土壤质地种类开展有效识别研究较少,难以准确识别标定现场的土壤质地,从而无法针对不... 详细信息

我国岭南农作物种类丰富、土壤质地种类繁多,不同土壤质地直接影响土壤水分渗透程度和农作物养分吸收,进而影响农作物的产量及质量。目前国内外对复杂土壤质地种类开展有效识别研究较少,难以准确识别标定现场的土壤质地,从而无法针对不同土壤质地进行农作物种植及有效管理。本文针对土壤质地难以开展高效、精准识别等问题,提出了基于卷积神经网络-随机森林(DLAC-CNN-RF)模型的土壤质地识别新方法,在岭南不同区域进行土壤样本采样,提取土壤图像中的颗粒特征、颜色特征和纹理特征,通过DLAC-CNN-RF模型进行土壤粘粒、粉粒和砂粒含量预测,根据土壤质地三角图实现了土壤质地的高效精准识别。基于DLAC-CNN-RF模型设计土壤质地监测识别平台,对耕地的优化管理和可持续利用具有重要意义。本文的主要工作如下:(1)构建土壤质地数据库。设计并制作一种土壤研磨、筛选、拍摄为一体的图像采集便携装置,对岭南50个不同的地区土壤进行1000个样本采集并制样拍照,结合比重法测定土壤样本中砂粒、粉粒和粘粒的百分含量比,进而建立土壤质地数据库。(2)建立DLAC-CNN-RF模型土壤质地识别。分析土壤样品图像特征(颗粒特征、颜色特征和纹理特征)。其中,颗粒特征选取灰度阈值为120的二值化图像;颜色特征由局部二值模式(LBP)和4个灰度共生矩阵提取;纹理特征由Hu矩和HSV直方图统计并进行归一化得到。基于DLAC-CNN-RF模型结合7种随机组合特征(颗粒、颜色、纹理、颗粒+颜色、纹理+颗粒、颜色+纹理、颗粒+颜色+纹理)方法对土壤样本中的粘粒、粉粒和砂粒百分含量进行回归预测。(3)基于DLAC-CNN-RF模型搭建土壤质地识别平台。结合DLAC-CNN-RF土壤质地识别模型得出的数据,通过Spring Boot完成功能设计;使用My Sql数据库中的可视化工具SQLyog来进行11个数据表(用户表、角色表、用户和角色中间表、菜单表、菜单和角色中间表、土壤图片表、操作日记表、登记日志表、系统配置表、字典类型表、字典数据表)设计;最后构建系统模块,搭建并完善土壤质地识别平台并进行测试,实现土壤质地精准识别。(4)基于DLAC-CNN-RF模型土壤质地识别结果与分析。首先,将土壤质地数据库中的700个数据用于训练,300个数据用于土壤质地识别模型的测试,每个训练过程使用200个训练周期(epoch)。通过回归预测土壤样本中粘粒、粉粒和砂粒百分含量,采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和判定系数(R)三个参数进行模型性能评估,并与传统机器学习随机森林(RF)模型和K近邻(KNN)模型对比,评估得出颗粒特征+颜色特征+纹理特征这种组合方法的DLAC-CNN-RF模型性能最优。其次,采用DLAC-CNN-RF模型对土壤质地类型分类评估,通过混淆矩阵计算出的准确度、精密度、灵敏度、特异性、AUC曲线下的面积。通过这些参数进行模型性能评估,并与VGG16-RF模型性能进行了对比,最终发现DLAC-CNN-RF土壤质地识别模型性能最优。

关键词：土壤质地特征提取卷积神经网络图像识别监测平台

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减小杆式穿甲弹千米处章动的优化设计

弹箭与制导学报 1997年第3期17卷 49-55页

作者：宋扬何永红冯文康国营华山机械厂

运用“田口方法”，以某型杆式穿甲弹为例，就减小杆式穿甲弹千米处章动进行了优化设计，获得了令人满意的效果。为解决此类问题，提供了方法和经验。

关键词：杆式穿甲弹章动优化设计穿甲弹

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上下游一体化：开创国际油气合作新篇章

国际经济合作 2009年第1期 81-83页

作者：叶先灯郭鹏冯文康中国石油天然气勘探开发公司中油国际海外研究中心

国际油气合作经历了一百多年的发展历程，先后形成了矿费税收制、产品分成、技术服务、回购等不同类型的合作模式。如今随着油气合作业务的深入，一些油气资源丰富、炼油能力匮乏、成品油只能依靠进口的第三世界资源国，越来越多地采用... 详细信息

国际油气合作经历了一百多年的发展历程，先后形成了矿费税收制、产品分成、技术服务、回购等不同类型的合作模式。如今随着油气合作业务的深入，一些油气资源丰富、炼油能力匮乏、成品油只能依靠进口的第三世界资源国，越来越多地采用一体化的合作模式，包括开发油田、建设炼厂和配套修建一条原油管道，其目的有两个：一是建设炼厂，开发油气资源，修建连接油田和炼厂之间的原油管道，首先使油田产出原油满足炼厂需要，

关键词：上下游一体化油气合作国际篇章原油管道合作模式技术服务资源丰富

中心锥对旋转爆轰发动机内外流场影响的三维数值模拟研究

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推进技术 2022年第10期43卷 280-290页

作者：韩新培翁春生郑权续晗肖强冯文康南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210016

为探究中心锥对旋转爆轰发动机(Rotating detonation engine,简称RDE)内外流场结构与推进性能的影响,设计了90°,60°,45°,30°,20°,14°锥角与基准结构7种构型,对燃烧室内径为78mm、外径为88mm、长度为100mm的RDE进行三维数值模拟,... 详细信息

为探究中心锥对旋转爆轰发动机(Rotating detonation engine,简称RDE)内外流场结构与推进性能的影响,设计了90°,60°,45°,30°,20°,14°锥角与基准结构7种构型,对燃烧室内径为78mm、外径为88mm、长度为100mm的RDE进行三维数值模拟,获得了各构型下详尽的流场参数。结果表明:在本文构型下中心锥对内流场影响很小,各构型的内流场参数与结构基本一致;中心锥对外流场的爆轰产物有轴向加速与径向吸附作用,能够调控尾部区域的流场特性;中心锥对由压差项产生的推力具有显著的提升效果,最佳推力性能出现在20°中心锥构型中,RDE总推力增益达22.8%。研究结果揭示了中心锥对RDE推力影响的作用机理,阐明了锥角对推进性能的影响规律,对带锥形构型的尾喷管设计工作提供了参考。

关键词：旋转爆轰发动机燃烧室流场数值模拟中心锥波系结构推进性能

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吸气式旋转爆轰发动机冷流掺混数值模拟研究

弹道学报 2023年第2期35卷 36-45页

作者：曹琦郑权肖强冯文康翁春生续晗南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210016

燃料的掺混均匀度是爆轰发动机起爆和爆轰波稳定传播的主要影响因素之一。为了探究不同燃烧室结构对吸气式旋转爆轰发动机内燃料与氧化剂掺混效果的影响,开展了爆轰发动机冷态流场三维数值模拟。采用密度基隐式格式求解三维N-S方程,以... 详细信息

燃料的掺混均匀度是爆轰发动机起爆和爆轰波稳定传播的主要影响因素之一。为了探究不同燃烧室结构对吸气式旋转爆轰发动机内燃料与氧化剂掺混效果的影响,开展了爆轰发动机冷态流场三维数值模拟。采用密度基隐式格式求解三维N-S方程,以小孔进行燃料喷注的吸气式旋转爆轰发动机为模型,保持空气/乙烯的来流条件不变,分析了燃烧室入口扩张方式、凹腔燃烧室结构以及阻塞比对冷态流场掺混效果的影响。研究结果表明:燃烧室入口扩张方式的不同会影响超声速气流进入燃烧室形成的反射波结构,从而改变回流涡的位置,影响空气/乙烯的掺混效果;在燃烧室内壁面增加凹腔后,燃烧室头部的凹腔区域形成的低速回流区会卷吸流经的气体,可明显改善双侧扩张和内侧扩张型燃烧室的掺混效果;增加阻塞比,空气主流速度降低,凹腔内回流涡影响区域增大,空气与乙烯在燃烧室内掺混位置前移,掺混效果提升。

关键词：爆轰发动机扩张结构凹腔回流涡冷流掺混

内壁扩张角度对冲压旋转爆轰燃烧室工作特性影响的数值研究

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推进技术 2023年第10期 128-140页

作者：许浦逢郑权黄亚坤冯文康翁春生南京理工大学瞬态物理重点实验室

为研究内壁扩张角度对冲压旋转爆轰燃烧室工作特性的影响，构建了内壁扩张角度从0°～6°变化的5种扩张型燃烧室，基于乙烯-空气对带有凹腔结构的冲压旋转爆轰燃烧室进行三维数值模拟，分析了不同扩张角度下燃烧室的流场特征。计算结果... 详细信息

为研究内壁扩张角度对冲压旋转爆轰燃烧室工作特性的影响，构建了内壁扩张角度从0°～6°变化的5种扩张型燃烧室，基于乙烯-空气对带有凹腔结构的冲压旋转爆轰燃烧室进行三维数值模拟，分析了不同扩张角度下燃烧室的流场特征。计算结果表明：采用扩张型流道可有效减弱新鲜燃料层内的提前燃烧现象，随着扩张角度增大，爆轰波波头高度增加，爆轰波传播稳定性增强；扩张型流道对爆轰波后燃烧产物起到整体加速作用，并未起到整流作用；凹腔结构中涡核中心随着扩张角度的增大逐渐向凹腔后缘壁面移动，回流进入凹腔底部的新鲜燃料增多，凹腔对主流区新鲜燃料卷吸作用增强；采用扩张型流道后，燃烧室凹腔段总压增益和燃烧室出口总压均随扩张角度的增大而降低。

关键词：冲压旋转爆轰内壁扩张角度凹腔三维数值模拟流场分布

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预爆管点火能量对吸气式旋转爆轰发动机起爆过程影响数值研究

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弹道学报 2023年第3期35卷 95-104页

作者：吴博文郑权黄亚坤冯文康翁春生南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094

为研究吸气式旋转爆轰波发动机的起爆过程,以乙烯作为燃料,在总温860 K、总压0.62 MPa、马赫数为2的来流条件下,对基于预爆管点火方式的吸气式旋转爆轰发动机进行了三维数值模拟,分析了初始起爆阶段、未起爆过程、成功起爆过程以及稳定... 详细信息

为研究吸气式旋转爆轰波发动机的起爆过程,以乙烯作为燃料,在总温860 K、总压0.62 MPa、马赫数为2的来流条件下,对基于预爆管点火方式的吸气式旋转爆轰发动机进行了三维数值模拟,分析了初始起爆阶段、未起爆过程、成功起爆过程以及稳定阶段的爆轰波传播特性。计算结果表明:初始爆轰波进入燃烧室后,形成正向爆轰波与反向激波,并与燃烧室内壁面相撞形成两道反射激波,两道反射激波分别与正向爆轰波、反向激波耦合;未成功起爆过程中,正向爆轰波退化为激波,正、反向激波后均存在未燃燃料带,导致激波对撞后形成两个爆轰波,将燃烧室内燃料耗尽并在相撞后熄灭;成功起爆过程中,正向爆轰波未解耦,仅反向激波后存在未燃燃料带,反向激波透射进入正向爆轰波后衰减消失,正向爆轰波形成稳定传播的旋转爆轰波;稳定阶段,旋转爆轰波经过预爆管出口发生衍射形成一道入射激波并进入预爆管,在预爆管内形成反射激波回传至燃烧室,反射激波未影响旋转爆轰波的稳定传播。

关键词：旋转爆轰发动机预爆管乙烯起爆过程

220例(440眼)Goldmann眼压计与Schitz眼压计测量结果比较

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江西医药 1990年第4期25卷 202-204页

作者：冯文康田军江西省级公费医疗预防门诊部眼科

我们对22例正常人(440眼)先后进行Goldmann和Schiotz眼压计对比测量,统计学发现有显著性差异.Goldmann眼压计较Shiotz眼压计测量结果低〔平均值低0.281kPa(2.11mmHg)〕,结果也较Schiotz眼压计测量准确.

关键词：眼压计测量压陷式压平式