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大宗茶蓬面高度感知方法及乘坐式采茶机仿形采收装置设计与试验

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大宗茶蓬面高度感知方法及乘坐式采茶机仿形采收装置设计与试验

作者：卞贤炳浙江理工大学

学位级别：硕士

我国是世界上最大的茶叶生产国与消费国,茶叶种植面积及产量均稳居全球第一。根据对茶鲜叶原料的要求不同,可将其分为名优茶和大宗茶,其中大宗茶产量高于名优茶。大宗茶鲜叶采收劳动力需求大,作业强度更高。当前用于加工大宗茶的鲜叶原... 详细信息

我国是世界上最大的茶叶生产国与消费国,茶叶种植面积及产量均稳居全球第一。根据对茶鲜叶原料的要求不同,可将其分为名优茶和大宗茶,其中大宗茶产量高于名优茶。大宗茶鲜叶采收劳动力需求大,作业强度更高。当前用于加工大宗茶的鲜叶原料主要依靠人工手提单人或双人采茶机实现采收,受制于机具重量和收获要求,采收过程往往需要多名壮劳力配合操作,而我国目前农业人口趋向老龄化,招工难、用工贵逐渐成为制约茶产业发展成效的瓶颈问题。已在部分茶产区应用的乘坐式采茶机多数依赖于从国外进口,购置和维护成本高,其采用单把弧形割刀或直线割刀进行鲜叶采收的作业方式对茶树冠层培育的农艺要求较高,且割刀在底盘行进过程中无法根据茶蓬面的高度、形状以及地形起伏等情况来实现姿态的自适应调整,仅以单一的初始高度固定采收,导致茶鲜叶的收获质量难以保证,无法适用于我国大部分丘陵山地茶产区的采收作业要求。基于上述情况,本论文以实现茶蓬面高度的感知和大宗茶鲜叶实时仿形采收为研究目标。根据蓬面的物理特性,设计了可解决现有采茶机割刀高度固定、行进间姿态无调整采收所造成的鲜叶完整率低、质量差等问题的割刀仿形机构,提出多组仿形采茶单元分段式布置于乘坐式底盘的仿形采收装置安装方案以适应对不同形状茶蓬面上鲜叶的一次性采收作业。分别提出了基于超声波传感器和2D Li DAR测距的蓬面高度感知方案,搭建各传感器下的数字信号处理系统,并设计感知对比试验确定了较优的蓬面高度感知方案。基于非线性跟踪微分器搭建装置仿形控制律,完成装置电控系统的软硬件布置和乘坐式采茶机样机搭建,设计并开展茶园试验。本文研究的主要内容如下:(1)提出双动力源独立驱动的割刀仿形机构,通过各动力源的独立输出实现了割刀姿态与高度的同时调整。设计并搭建以往复式割刀为末端采茶执行器的仿形采茶单元。提出了三组仿形采茶单元组成仿形采收装置并分段式布置于高地隙履带底盘的整机方案,各单元割刀通过独立调整可组合成能适应多种形状茶蓬面和不同坡度坡地的仿形姿态,在保证地形通过性的基础上,实现采茶机跨行作业过程中对整陇茶树顶梢鲜叶的一次性仿形采收。(2)分别选用超声波传感器和2D Li DAR用于实时检测末端采茶执行器割刀至茶树蓬面嫩梢的距离,提出基于各传感器测距的蓬面高度主动感知方案,完成各传感器下的数字信号处理系统搭建及数据采集测试,并通过感知方案对比试验,确定以2D Li DAR为较优感知方式的装置蓬面高度感知方案。(3)根据选择的较优蓬面高度感知方案,开展仿形采收装置运动控制系统的研制;搭建装置分段式控制架构,设计了基于非线性跟踪微分器的新型PNTD仿形控制律,并基于快速控制原型技术,完成仿形采收装置低成本快速控制原型系统的搭建及系统响应测试。(4)完成乘坐式仿形采茶机样机安装及调试。开展割刀控距高度确定试验以设定在当前茶蓬对象下的割刀切入深度的目标范围。根据国家采茶机作业质量评价指标设计并完成相同条件下的多组茶园采收试验,测定并统计各试验组下的相关指标,试验结果显示,试验期间所采收茶鲜叶的平均芽叶完整率84.64%,老梗老叶和碎屑等杂质率5.94%,可制率89.57%,一芽三叶及以下嫩梢占88.34%,蓬面割刀作业区域内的鲜叶漏采率0.681%,漏集率0.304%,各指标均满足规定要求,验证了所设计装置的作业有效性。

关键词：大宗茶仿形采收超声波传感器雷达茶蓬面高度感知方法

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膀胱癌的尿液检查项目有哪些

人人健康 2024年第5期 86-87页

作者：卞炳贤上海交通大学医学院附属新华医院

膀胱癌是泌尿系统常见的恶性肿瘤，也是全身十大常见肿瘤之一。膀胱癌在男性中更为常见，男女发病比例一般为4∶1，是男性第六大常见肿瘤，占所有男性肿瘤新发病例的4.4%左右，也是男性第九大肿瘤致死原因，占所有男性肿瘤致死病例的2.9...

膀胱癌是泌尿系统常见的恶性肿瘤，也是全身十大常见肿瘤之一。膀胱癌在男性中更为常见，男女发病比例一般为4∶1，是男性第六大常见肿瘤，占所有男性肿瘤新发病例的4.4%左右，也是男性第九大肿瘤致死原因，占所有男性肿瘤致死病例的2.9%左右。膀胱是人体储存尿液的器官，一般在排空尿液后，膀胱比一个成年人的拳头还小些。膀胱壁主要由移形上皮细胞组成，由于这种特殊结构，膀胱充满尿液后可以扩张到300—500毫升。膀胱癌可能是由于遗传、接触有害物质、慢性炎症刺激等因素导致，

关键词：

融合2D激光雷达与航向姿态参考系统的采茶机仿形方法研究与试验

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茶叶科学 2023年第1期43卷 135-145页

作者：吴敏郇晓龙陈建能董春旺邵柏恺卞贤炳范国帅浙江理工大学机械工程学院浙江杭州310018 浙江工业职业技术学院浙江绍兴312000 浙江省种植装备技术重点实验室浙江杭州310018 中国农业科学院茶叶研究所浙江杭州310008

为推动大宗茶机械化采收,提升大宗茶鲜叶采收效率与质量,针对目前仿形采茶机感知传感器易受接触作用力、自然光照或茶蓬面叶片间隙影响,提出了融合2D激光雷达与航向姿态参考系统(Attitude and heading reference system,AHRS)的采茶机... 详细信息

为推动大宗茶机械化采收,提升大宗茶鲜叶采收效率与质量,针对目前仿形采茶机感知传感器易受接触作用力、自然光照或茶蓬面叶片间隙影响,提出了融合2D激光雷达与航向姿态参考系统(Attitude and heading reference system,AHRS)的采茶机割刀仿形距离估计方法,在此基础上,设计并研制精度验证试验台与自动仿形采茶样机,分别开展了室内与田间试验。采茶机采用2D激光雷达测量采茶机割刀仿形距离信息,为提升测距精度与实时性,结合AHRS感知的加速度信息,提出了融合2D激光雷达测距与加速度信息(Fusion of 2D-LiDAR ranging and acceleration,FLRA)的采茶机割刀仿形距离估计算法,并研制了算法精度验证装置和方法,验证了算法有效性。室内试验结果表明,算法处理前仿形距离测距误差均值为36.53 mm,标准差为23.21 mm,算法处理后仿形距离估计误差均值为8.56 mm,标准差为6.31 mm,算法处理后的输出数据延迟更小,提升了仿形距离测距精度与实时性。田间试验表明,鲜叶采收效率达180~210 kg·h^(-1),割刀覆盖蓬面上鲜叶的平均采收率为92.38%,平均芽叶完整率为85.34%,平均杂质率为4.93%,一芽三叶及以下嫩梢占90.72%,满足大宗茶机采技术标准和后续加工工艺要求,与传统超声波感知的自动仿形采茶机相比,提升了大宗茶鲜叶采收效果。

关键词：采茶机仿形距离 2D激光雷达航向姿态参考系统融合算法精度验证

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肿瘤标志物检测在表观健康人群中应用的现状和展望

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中华健康管理学杂志 2016年第4期10卷 253-257页

作者：沈立松卞炳贤上海交通大学医学院附属新华医院检验科上海200092

随着发病率和死亡率的增加，癌症已经成为中国人群死亡的首要原因和主要的公共健康问题。据《2015中国癌症统计》的调查，中国2015年估计有429．2万例癌症新发病例，281．4万例癌症死亡，肺癌成为最常见癌症，也是癌症死亡的首要原因。

关键词：肿瘤标志物检测健康人群常见癌症应用中国人群死亡率健康问题新发病例

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分布控制的乘坐式仿形采茶原型机研制与试验

茶叶科学 2022年第2期42卷 263-276页

作者：赵润茂卞贤炳陈建能董春旺武传宇贾江鸣毛明熊永森浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室浙江杭州310018 中国农业科学院茶叶研究所浙江杭州310008 浙江省农作物收获装备技术重点实验室浙江金华321000

为提高茶鲜叶采摘机械的自动化水平以及采摘完整率,降低采茶机系统开发成本,缩短开发周期,本研究提出了机采茶蓬面割刀自动仿形方法和分布式快速控制原型机低成本开发方法,研制了仿形采茶样机,并开展室内和田间试验。仿形采茶机采用超... 详细信息

为提高茶鲜叶采摘机械的自动化水平以及采摘完整率,降低采茶机系统开发成本,缩短开发周期,本研究提出了机采茶蓬面割刀自动仿形方法和分布式快速控制原型机低成本开发方法,研制了仿形采茶样机,并开展室内和田间试验。仿形采茶机采用超声波传感器,感知往复式割刀与茶树蓬面间的距离信息,通过丝杆实现仿形传动;利用Hampel滤波和低通滤波算法对距离信息在线预处理,剔除叶间空缺和割刀振动对茶蓬面真实高度估计的影响。为避免PD控制中数字差分对信号噪声的放大,设计了基于非线性跟踪微分器的仿形控制律PNTD。基于CAN总线网络和代码生成技术,实现多执行单元的分布式快速控制原型机并开展试验,室内多次阶跃测试结果表明,系统响应最大峰值时间为0.14 s,最大超调量为3.6%;田间试验结果表明,割刀覆盖区嫩梢平均采收率92.01%,芽叶完整率82.6%,杂质率6.4%,一芽三叶及以下嫩梢占87.91%。研制的分布式控制仿形采茶原型机作业有效,所采茶鲜叶满足大宗茶机采技术标准和后续加工工艺要求。

关键词：采茶机仿形分布式控制快速控制原型非线性跟踪微分器

乌龙茶可调幅仿手工摇青装置研制与工艺参数研究

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茶叶科学 2022年第3期42卷 409-422页

作者：卞贤炳吴敏贾江鸣董春旺张晨安赵润茂陈建能王金双浙江理工大学机械与自动控制学院浙江杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室浙江杭州310018 中国农业科学院茶叶研究所浙江杭州310008 浙江省农作物收获装备技术重点实验室浙江金华321000

为助推乌龙茶的大规模标准化加工,提高摇青机械的摇青质量和效率,增进装备的适用范围,设计了可调幅仿手工摇青机构和单输入多输出的动力传输机构,建立了该可调幅摇青机构的运动学分析模型,利用MATLAB软件仿真得到球形筛的空间运动轨迹... 详细信息

为助推乌龙茶的大规模标准化加工,提高摇青机械的摇青质量和效率,增进装备的适用范围,设计了可调幅仿手工摇青机构和单输入多输出的动力传输机构,建立了该可调幅摇青机构的运动学分析模型,利用MATLAB软件仿真得到球形筛的空间运动轨迹。在此基础上,对研制的摇青样机进行了乌龙茶摇青2因素4水平的多指标正交试验。采用综合评分法将多指标转化成单一指标,并通过正交检验分析得到较优工艺参数。在较优工艺参数下的乌龙茶摇青适度率为84.10%,失水率为33.63%,综合评分达到传统手工摇青的97.75%。试验结果表明,设计的可调幅仿手工摇青机作业有效,在相关工艺参数得到匹配的基础上,可适用于不同季节、不同嫩度鲜叶的规模化和标准化机械摇青;同时也为茶叶加工领域的相关工艺参数研究提供了一种新的解决思路。

关键词：乌龙茶摇青可调幅正交试验工艺参数

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中性粒细胞与淋巴细胞比率评估胃癌预后的Meta分析

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中华临床实验室管理电子杂志 2015年第3期3卷 171-179页

作者：卞炳贤周韵斓沈立松上海交通大学医学院附属新华医院检验科 200092

目的分析探讨中性粒细胞与淋巴细胞比率（neutrophil-lymphocyte ratio,NLR）对胃癌患者预后评估的价值。方法采用循证医学的meta分析研究。首先,从Embase、Medline和Web of Science数据库中检索关键词gastric cancer、stomach cancer、... 详细信息

目的分析探讨中性粒细胞与淋巴细胞比率（neutrophil-lymphocyte ratio,NLR）对胃癌患者预后评估的价值。方法采用循证医学的meta分析研究。首先,从Embase、Medline和Web of Science数据库中检索关键词gastric cancer、stomach cancer、gastric carcinoma、stomach carcinoma、gastric neoplasm、stomach neoplasm、neutrophil和lymphocyte。然后,根据各纳入研究的总生存率（overall survival,OS）和无进展生存期（progression-free survival,PFS）/无疾病生存期（disease-free survival,DFS）合并生存危险比（hazard ratio,HR）的异质性,决定用固定或随机效应模型计算OS和PFS/DFS的合并HR。若合并HR〉1,且其95%可信区间（confidence interval,CI）也〉1,则为NLR升高与胃癌患者OS或PFS/DFS的降低有显著联系。结果收集18篇文献共纳入5 065例胃癌患者进行meta分析。升高的NLR与OS降低存在显著关联（HR为1.79,95%CI 1.54-2.08）。亚组分析中,胃癌多种治疗方案组和化疗组NLR升高均与OS降低存在显著关联[HR分别为1.84,（95%CI 1.48-2.29）和1.69,（95%CI 1.41-2.03）];而NLR≤3.2组和NLR〉3.2组亦均与OS的降低存在显著关联[HR分别为1.80,（95%CI 1.46-2.23）和1.93,（95%CI 1.58-2.36）]。在胃癌患者OS的单因素meta回归分析中,发表年份、种族、NLR临界值、治疗方案、患者数、进展期患者比例和男性比例都不是引起胃癌患者异质性来源的可能原因（P值分别为0.585、0.887、0.731、0.697、0.613、0.877、0.775）。结论胃癌患者中升高的NLR与OS降低存在显著的关联,NLR可作为评价胃癌患者预后的标志物。

关键词：中性粒细胞与淋巴细胞比率胃癌预后标志物

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肾小球滤过率评估方程在不同人群中的适用性

检验医学 2015年第7期30卷 680-683页

作者：卞炳贤周韵斓沈立松上海交通大学医学院附属新华医院检验科上海200092

目前基于普通人群所开发的通用估算肾小球滤过率(e GFR)评估公式在临床广泛使用,但某些特定人群由于其自身特点的影响,其e GFR评估公式亦会与普通人群有所不同。文章就e GFR评估公式的发展过程及在不同人群中的适用性作一综述,主要包括... 详细信息

目前基于普通人群所开发的通用估算肾小球滤过率(e GFR)评估公式在临床广泛使用,但某些特定人群由于其自身特点的影响,其e GFR评估公式亦会与普通人群有所不同。文章就e GFR评估公式的发展过程及在不同人群中的适用性作一综述,主要包括中国人群、儿童、糖尿病患者、心力衰竭患者、老年人。在临床研究及应用中应需注意肌酐与半胱氨酸蛋白酶抑制剂C检测方法的标准化以及e GFR评估公式的差异化和本土化使用。

关键词：肾小球滤过率估算肾小球滤过率评估方程肌酐半胱氨酸蛋白酶抑制剂C

MB-3100型系列血气分析仪临床性能评估

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中国医学装备 2017年第9期14卷 26-29页

作者：卞炳贤杜坤张广慧上海交通大学医学院附属新华医院检验科上海200092

目的:对MB-3100血气分析仪分析人体血液酸碱度(pH值)、二氧化碳分压(pCO_2)和氧分压(p O2)3个项目的精密度和准确度进行评价。方法:精密度评价采用伯乐公司生产的血气质控品,按照美国临床实验室标准化研究所(CLSI)的EP5文件进行,计算检... 详细信息

目的:对MB-3100血气分析仪分析人体血液酸碱度(pH值)、二氧化碳分压(pCO_2)和氧分压(p O2)3个项目的精密度和准确度进行评价。方法:精密度评价采用伯乐公司生产的血气质控品,按照美国临床实验室标准化研究所(CLSI)的EP5文件进行,计算检测结果的平均值、标准差(SD)和变异系数(CV);准确度评价根据CLSI的EP9-A2文件使用MB-3100与Rapidlab 1265比对的方式来评估,使用配对t检验、线性回归方程对比分析两个检测系统测定结果的一致性。所有统计分析在SPSS19.0中完成。结果:MB-3100血气分析仪各项水平精密度的检测结果均在可接受范围。准确度评价中MB-3100与Rapidlab 1265检测pH、pCO_2及p O2的结果均无统计学差异(t=0.042,t=1.489,t=-1.6;P>0.05)。并且发现两个检测系统在不同医学决定水平处的系统误差均小于其对应的允许总误差。结论:MB-3100血气分析仪的精密度和准确度均在可接受范围内,可为临床提供可靠的检测报告。

关键词：准确度精密度平均值标准差变异系数允许总误差回归方程