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精准配比料药一体化生猪饲喂器设计与试验

农业机械学报 2023年第S2期54卷 142-149页

作者：闫银发刘冠鲁宋占华田富洋李法德刘莫尘山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018 山东省农业装备智能化工程实验室泰安271018

针对向生猪饲料中添加颗粒药物时药物分布不均导致的药物利用率低的问题,设计了一种精准配比料药一体化饲喂器,以计量式斜槽轮为排料装置,并对排料斜槽轮、排药斜槽轮、饲料分流刀等关键部件进行了设计和仿真,实现给定质量比范围内的实... 详细信息

针对向生猪饲料中添加颗粒药物时药物分布不均导致的药物利用率低的问题,设计了一种精准配比料药一体化饲喂器,以计量式斜槽轮为排料装置,并对排料斜槽轮、排药斜槽轮、饲料分流刀等关键部件进行了设计和仿真,实现给定质量比范围内的实时精准加药。用离散元分析软件EDEM进行排料稳定性分析,得出转速为40~60 r/min时排料槽轮的稳定性较好,根据(100~250)∶1的料药质量配比确定排药槽轮转速为10~20 r/min。用力链分析饲料颗粒和药物颗粒在斜槽轮排料装置工作时的受力情况,可知饲料颗粒和药物颗粒所受的外力小于破碎力,两种颗粒在整个运动过程中所受的外力不会造成颗粒破碎。通过样机试验测得在给定转速范围内,可实现的料药质量配比范围为(93.4~251.8)∶1,给定的料药质量配比在此范围内;进行料药配比混合台架试验,试验结果表明精准配比料药一体化饲喂器能实现向饲料中实时精准加药,解决了小粒径小流量的药物颗粒在大粒径大流量的饲料颗粒中分布不均匀问题。

关键词：生猪料药一体饲喂器精准配比斜槽轮排料器离散元变异系数

基于MSRCRYOLOv4tiny的田间玉米杂草检测模型

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农业机械学报 2022年第2期53卷 246-255,335页

作者：刘莫尘高甜甜马宗旭宋占华李法德闫银发山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业装备智能化工程实验室泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

为实现田间环境下对玉米苗和杂草的高精度实时检测,本文提出一种融合带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-scale retinex with color restoration,MSRCR)增强算法的改进YOLOv4tiny模型。首先,针对田间环境的图像特点采用MSRCR算法进行图像... 详细信息

为实现田间环境下对玉米苗和杂草的高精度实时检测,本文提出一种融合带色彩恢复的多尺度视网膜(Multi-scale retinex with color restoration,MSRCR)增强算法的改进YOLOv4tiny模型。首先,针对田间环境的图像特点采用MSRCR算法进行图像特征增强预处理,提高图像的对比度和细节质量;然后使用Mosaic在线数据增强方式,丰富目标检测背景,提高训练效率和小目标的检测精度;最后对YOLOv4tiny模型使用K-means++聚类算法进行先验框聚类分析和通道剪枝处理。改进和简化后的模型总参数量降低了45.3%,模型占用内存减少了45.8%,平均精度均值(Mean average precision,mAP)提高了2.5个百分点,在Jetson Nano嵌入式平台上平均检测帧耗时减少了22.4%。本文提出的PruneYOLOv4tiny模型与Faster RCNN、YOLOv3tiny、YOLOv43种常用的目标检测模型进行比较,结果表明:PruneYOLOv4tiny的mAP为96.6%,分别比Faster RCNN和YOLOv3tiny高22.1个百分点和3.6个百分点,比YOLOv4低1.2个百分点;模型占用内存为12.2 MB,是Faster RCNN的3.4%,YOLOv3tiny的36.9%,YOLOv4的5%;在Jetson Nano嵌入式平台上平均检测帧耗时为131 ms,分别是YOLOv3tiny和YOLOv4模型的32.1%和7.6%。可知本文提出的优化方法在模型占用内存、检测耗时和检测精度等方面优于其他常用目标检测算法,能够为硬件资源有限的田间精准除草的系统提供可行的实时杂草识别方法。

关键词：杂草识别 YOLOv4tiny 带色彩恢复的多尺度视网膜增强算法模型剪枝嵌入式设备

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履带式自走水力采藕机设计与试验

农业机械学报 2023年第S2期54卷 61-70页

作者：刘莫尘梁文倩肖化超李映秀宋占华闫银发山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业装备智能化工程实验室泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

黄河三角洲地区莲藕种植深度为30~40 cm,其采收以人工为主,采收环境恶劣,劳动强度大。为解决莲藕采收问题,本文设计了一种智能、高效、低损伤的履带式自走水力采藕机。对采藕机整机结构、工作原理、各关键机构进行了设计和选型,并开展... 详细信息

黄河三角洲地区莲藕种植深度为30~40 cm,其采收以人工为主,采收环境恶劣,劳动强度大。为解决莲藕采收问题,本文设计了一种智能、高效、低损伤的履带式自走水力采藕机。对采藕机整机结构、工作原理、各关键机构进行了设计和选型,并开展了田间试验进行验证。采藕机主要由底盘及履带式自走机构、水力系统、液压系统、动力系统和控制系统等组成。总动力由柴油机提供,行走机构为履带式,具有良好的稳定性和灵活的转向性能,能适应复杂的藕田作业环境;射流冲刷方式为摆动射流,由提升液压缸和摆动液压缸分别带动喷嘴阵列上升、下降和左右循环摆动作业;能进行坡度0°~40°的转场作业,作业幅宽为2.3 m,能够对莲藕表层以上淤泥快速有效冲刷。在3个不同藕田进行了莲藕采收试验,试验结果表明,该机器能适应100 cm以下不同水深的藕田,采藕机莲藕采净率大于等于95%,莲藕损伤率小于等于5%,作业油耗率小于等于215 g/(kW·h),作业时行驶速度和平均工作效率分别为3 m/min和0.04 hm^(2)/h,采收效率为人工采藕效率的4~5倍。采藕机工作性能稳定,能够射流冲刷掉莲藕表面淤泥且未损伤莲藕,满足莲藕采收要求。

关键词：采藕机射流水力系统田间试验

基于改进YOLO v8-Pose的红熟期草莓识别和果柄检测

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农业机械学报 2023年第S2期54卷 244-251页

作者：刘莫尘褚镇源崔明诗杨庆璐王金星杨化伟山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业装备智能化工程实验室泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018 山东省农业机械科学研究院济南250010

针对高架栽培模式下的大棚草莓,借鉴人体姿态检测算法,建立了改进YOLO v8-Pose模型对红熟期草莓进行识别与果柄关键点检测。通过对比YOLO v5-Pose、YOLO v7-Pose、YOLO v8-Pose模型,确定使用YOLO v8-Pose模型作为对红熟期草莓识别与关... 详细信息

针对高架栽培模式下的大棚草莓,借鉴人体姿态检测算法,建立了改进YOLO v8-Pose模型对红熟期草莓进行识别与果柄关键点检测。通过对比YOLO v5-Pose、YOLO v7-Pose、YOLO v8-Pose模型,确定使用YOLO v8-Pose模型作为对红熟期草莓识别与关键点预测的模型。以YOLO v8-Pose为基础,对其网络结构添加Slim-neck模块与CBAM注意力机制模块,提高模型对小目标物体的特征提取能力,以适应草莓数据集的特点。改进YOLO v8-Pose能够有效检测红熟期草莓并准确标记出果柄关键点,P、R、mAP-kp分别为98.14%、94.54%、97.91%,比YOLO v8-Pose分别提高5.41、5.31、8.29个百分点。模型内存占用量为22 MB,比YOLO v8-Pose的占用量小6 MB。此外,针对果园非结构化的特征,探究了光线、遮挡与拍摄角度对模型预测的影响。对比改进前后的模型在复杂环境下对红熟期草莓的识别与果柄预测情况,改进YOLO v8-Pose在受遮挡、光线和角度影响情况下的mAPkp分别为94.52%、95.48%、94.63%,较YOLO v8-Pose分别提高8.9、10.75、5.17个百分点。改进YOLO v8-Pose可在保证网络模型精度的同时对遮挡、光线和拍摄角度等影响均具有较好的鲁棒性,能够实现对复杂环境下红熟期草莓识别与果柄关键点预测。

关键词：红熟期草莓识别关键点预测 YOLO v8-Pose 注意力机制

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精准配比料药一体化饲喂器设计与试验

农业机械学报 2023年

作者：闫银发刘冠鲁宋占华田富洋李法德刘莫尘山东省农业装备智能化工程实验室山东省园艺机械与装备重点实验室山东农业大学机械与电子工程学院

针对向生猪饲料中添加颗粒药物时药物分布不均导致的药物利用率低的问题，设计一种精准配比料药一体化饲喂器，以计量式斜槽轮为排料装置，并对排料斜槽轮、排药斜槽轮、饲料分流刀等关键部件进行设计和仿真，实现给定质量比范围下的实... 详细信息

针对向生猪饲料中添加颗粒药物时药物分布不均导致的药物利用率低的问题，设计一种精准配比料药一体化饲喂器，以计量式斜槽轮为排料装置，并对排料斜槽轮、排药斜槽轮、饲料分流刀等关键部件进行设计和仿真，实现给定质量比范围下的实时精准加药。用离散元分析软件EDEM进行排料稳定性分析，得转速为40～60 r/min时排料槽轮的稳定性较好，根据（100～250）:1的料药质量配比确定排药槽轮转速为10～20 r/min。用力链分析饲料颗粒和药物颗粒在斜槽轮排料装置工作时的受力情况，可知饲料颗粒和药物颗粒所受的外力小于破碎力，两种颗粒在整个运动过程中所受的外力不会造成颗粒破碎。通过样机试验测得在给定转速范围内，可实现的料药质量配比范围为（93.4～251.8）:1，给定的料药质量配比在此范围内；进行料药配比混合台架试验，试验结果表明精准配比料药一体化饲喂器能实现向饲料中实时精准加药，解决了小粒径小流量的药物颗粒在大粒径大流量的饲料颗粒中分布不均匀问题。

关键词：精准配比饲喂器斜槽轮排料器离散元变异系数

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独立光伏发电的自动跟踪系统

独立光伏发电的自动跟踪系统

作者：刘莫尘山东大学

学位级别：硕士

以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要,加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源已成为人们的共识。光伏发电系统可以直接将太阳光能转换为高品位能源——电能。但是光伏发电的成本太高成为制... 详细信息

以常规能源为基础的能源结构随着资源的不断耗用将愈来愈不适应可持续发展的需要,加速开发利用以太阳能为主体的可再生能源已成为人们的共识。光伏发电系统可以直接将太阳光能转换为高品位能源——电能。但是光伏发电的成本太高成为制约太阳能利用的瓶颈,针对此问题,本课题根据光伏电池的工作特性,设计了独立光伏发电的自动跟踪系统,主要内容如下: 1.介绍了目前国内外光伏发电的现状和发展前景,并对光伏发电的特点和光伏发电的主要结构组成作了简单介绍,明确了本课题要研究的内容。 2.单体光伏电池是光伏发电系统的核心,很大程度上它决定着系统装置的造价。所以为了在现有的基础上最大发挥光伏电池的潜力,本文以光伏发电利用为出发点,研究了光伏电池的基本发电原理和输出特性,重点研究了光伏电池的输出特性和其影响因素,提出了提高光伏电池效率的可行的途径。 3.由于光伏电池的转换率有随光照强度增大而增大的特性,所以本文采用了CPC聚光器来增强太阳辐射。CPC聚光器是一种非成像低聚焦的聚光器,它南北方向不需要跟踪太阳光,仅要求在东西方向上跟踪太阳,大大减少了跟踪系统的复杂性。光伏电池的实际转换率由10%左右提高到30%。 4.由于太阳在天空中的位置是不断变化的,为此本文采用了自动跟踪系统,通过由单片机ADμC812、驱动芯片UC3717和步进电机组成的驱动系统使聚光器始终朝向太阳。在天黑后,能够使电池板重新朝向东方,实现日循环运行。本文通过光敏电阻来判断太阳的位置,单片机发出脉冲控制使步进电机转动或停止,停止时产生锁定波形防止电机偏转。 5.光伏电池输出特性是非线性的,存在输出最大功率跟踪问题。本文研究了最大功率点跟踪方法,并提出了改进方法。为使光伏电池工作于最大输出功率点上,获得高效功率输出,采用DC/DC转换装置实现最大功率跟踪。功率变换电路采用新型软开关技术:零电压转换(Zero Voltage Transition—ZVT)技术,提高了系统的效率和动态性能。用PSIM仿真软件对其进行了仿真。 6.铅酸蓄电池也是光伏系统中的重要部分,为了使铅酸蓄电池能够更好的与光伏系统相结合,在光伏发电充放电系统中引入动态功率跟踪匹配法。通过动态地决定参与充放电的蓄电池数量来维护蓄电池,并最大程度地利用光伏电池所发出的电能。

关键词：光伏电池 CPC聚光器最大功率跟踪蓄电池

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基于神经网络的奶牛发情行为辨识与预测研究

农业机械学报 2013年第S1期44卷 277-281页

作者：田富洋王冉冉刘莫尘王震李法德王中华山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东农业大学动物科技学院泰安271018

及时和准确地识别奶牛发情在牛群管理中具有重要地位。根据奶牛发情期活动量上升、静卧时间变短和体温升高等生理学特性,采用振动传感器、姿态传感器和温度传感器实时检测奶牛的活动量、静卧时间和体温等参数。建立了以奶牛行走步数、... 详细信息

及时和准确地识别奶牛发情在牛群管理中具有重要地位。根据奶牛发情期活动量上升、静卧时间变短和体温升高等生理学特性,采用振动传感器、姿态传感器和温度传感器实时检测奶牛的活动量、静卧时间和体温等参数。建立了以奶牛行走步数、静卧时间、行走时间、温度为输入,以奶牛行为特征为输出的LVQ神经网络发情行为辨识模型与预测模型。经过初步试验验证,设计的监测系统和神经网络辨识算法检测奶牛发情的准确率可达100%,发情预测率达到70%以上。

关键词：奶牛发情检测神经网络

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番茄叶序发育动态模拟模型

农业机械学报 2006年第7期37卷 101-103页

作者：侯加林王一鸣丛晓燕刘莫尘山东农业大学机械与电子工程学院中国农业大学信息与电气工程学院山东农业大学信息科学与工程学院

根据番茄叶序发育与影响因子之间的关系,建立了番茄叶序发育动态模拟模型,模型具有合理的数学与生物学意义。模拟结果表明用叶序模型预测番茄各生育阶段及各器官的生育进程,与实际值吻合较好。可以用该模型编制番茄生长日历,预测当年番... 详细信息

根据番茄叶序发育与影响因子之间的关系,建立了番茄叶序发育动态模拟模型,模型具有合理的数学与生物学意义。模拟结果表明用叶序模型预测番茄各生育阶段及各器官的生育进程,与实际值吻合较好。可以用该模型编制番茄生长日历,预测当年番茄生长发育进程和各器官形成进程。

关键词：番茄叶序发育模拟模型非线性

球面单形平方根无迹粒子滤波在拖曳合成孔径声纳组合导航中的应用

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中国惯性技术学报 2014年第4期12卷 531-535页

作者：李厚全刘莫尘伍志海李伟刚海军潜艇学院青岛266044 海军航空工程学院烟台264000 山东农业大学泰安271018

惯性导航设备修正回波数据作为合成孔径声纳(SAS)运动补偿的一种重要方法,其中的关键技术是研究和利用高精度的滤波算法以及组合导航系统为运动补偿提供导航数据信息。在标准粒子滤波算法的基础上进行改进,提出了一种球面单形平方根无... 详细信息

惯性导航设备修正回波数据作为合成孔径声纳(SAS)运动补偿的一种重要方法,其中的关键技术是研究和利用高精度的滤波算法以及组合导航系统为运动补偿提供导航数据信息。在标准粒子滤波算法的基础上进行改进,提出了一种球面单形平方根无迹粒子滤波算法(SS-SRUPF),并将之应用于SINS、多普勒计程仪(DVL)组成的水下组合导航系统,输出的导航数据再传输给SAS成像系统。仿真结果表明,SS-SRUPF算法可将一个合成孔径时间内的组合导航位置均方误差精度提高到0.013m,小于SAS距离向分辨力0.019 m,满足SAS运动补偿的要求。

关键词：合成孔径声纳组合导航粒子滤波运动补偿