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基于无线传感网络的温室环境低功耗监测系统设计

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吉林农业大学学报 2022年第4期44卷 495-504页

作者：刘斌孙艺哲李秀杰宫鹤吉林农业大学信息技术学院长春130118 中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司长春130022

温室环境信息的快速准确获取是设施农业精准调控的基础。文章对温室环境数据监测技术现状进行了分析,提出了基于ZigBee和NB-IoT的温室低功耗无线传感网络环境数据采集系统,阐明了系统硬件选型、技术指标和软硬件结合的低功耗实现方案,... 详细信息

温室环境信息的快速准确获取是设施农业精准调控的基础。文章对温室环境数据监测技术现状进行了分析,提出了基于ZigBee和NB-IoT的温室低功耗无线传感网络环境数据采集系统,阐明了系统硬件选型、技术指标和软硬件结合的低功耗实现方案,通过优化多传感器的任务调度、动态切换和节点休眠周期的自适应设置,从而实现温室环境数据连续监测,延长节点使用寿命。针对室外开阔区域和温室内2种环境中无线信号接收强度、数据传输丢包率与节点传输距离开展单跳组网对比试验,探究温室内无线传感节点间的有效通信距离。对系统进行了实地数据采集试验,并从服务器软件获取数据进行分析,结果表明:系统长时工作状态下使用稳定可靠,可有效满足温室环境监测管理使用需求。

关键词：温室环境 NB-IoT 无线传感网络低功耗通信距离

PAN/FeCl_(3)电纺三维碳化导电纳米复合材料的制备及压阻性能的研究

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化工新型材料 2022年第3期50卷 114-117页

作者：蔡川李士军程志强宫鹤吉林农业大学信息技术学院长春130118 吉林农业大学资源与环境学院长春130118

利用静电纺丝法制备了含有一定质量FeCl_(3)的聚丙烯腈/氯化铁(PAN/FeCl_(3))三维(3D)纳米复合材料,并通过进一步的预氧化及碳化处理得到了带有柔性的碳化3D导电的纳米复合材料。且对3D导电纳米复合材料的微观结构和压阻性能进行了测量... 详细信息

利用静电纺丝法制备了含有一定质量FeCl_(3)的聚丙烯腈/氯化铁(PAN/FeCl_(3))三维(3D)纳米复合材料,并通过进一步的预氧化及碳化处理得到了带有柔性的碳化3D导电的纳米复合材料。且对3D导电纳米复合材料的微观结构和压阻性能进行了测量和分析。结果表明:碳化后的柔性3D导电纳米复合材料具有较高的孔隙率并呈现出疏水特性,Fe_(3)O_(4)被均匀分散在整个碳化纤维的表面,在测试压阻性能中3D导电纳米复合材料对不同质量的砝码有明显的且可区分的相对电阻变化率响应,并对手指的单击和双击有较快且可重复的响应。

关键词：聚丙烯腈氯化铁电纺三维压阻特性

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千金藤素微生物转化产物的初步研究

中国药物化学杂志 2024年

作者：高元玮杨郁徐锐赵雪宫鹤翔康亚帅单俊杰李长伟南京中医药大学药学院军事医学研究院毒物药物研究所沈阳药科大学中药学院

目的筛选能够对千金藤素进行微生物转化的真菌菌株，并阐明千金藤素的系列衍生物。方法采用液体发酵法将待选菌株与千金藤素共培养得到发酵产物，采用TLC和HPLC法对发酵产物进行分析，根据分析结果筛选目标菌株。采用多种色谱技术分离... 详细信息

目的筛选能够对千金藤素进行微生物转化的真菌菌株，并阐明千金藤素的系列衍生物。方法采用液体发酵法将待选菌株与千金藤素共培养得到发酵产物，采用TLC和HPLC法对发酵产物进行分析，根据分析结果筛选目标菌株。采用多种色谱技术分离纯化千金藤素转化产物，根据理化性质和波谱数据鉴定化合物结构。结果与结论筛选得到能够对千金藤素进行微生物转化的目标菌株YNJ9和YNJ135。以菌株Penicillium camponotum YNJ9对千金藤素进行发酵，从转化产物中分离鉴定出3个化合物，分别为2-norcepharanthine hydrochloride（1）、cepharanthine-2-α-N-oxide（2）和cepharanthine-2’-α-N-oxide（3）。本文为千金藤素微生物转化研究的首次报道，为千金藤素及其衍生物的进一步研究提供了新的思路。

关键词：微生物转化千金藤素 Penicillium camponotum

基于SVM和DS证据理论融合多特征的玉米病害识别研究

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中国农机化学报 2020年第4期41卷 152-157页

作者：毛彦栋宫鹤吉林农业大学信息技术学院长春市130118 吉林省智能环境工程研究中心长春市130118 吉林省农业物联网科技协同创新中心长春市130118

针对玉米叶部病害图像的颜色、纹理、形状特征对病害影响的差异性,提出一种结合单特征下的SVM识别准确率和识别结果的融合多特征玉米病害识别方法。首先对预处理后的玉米病害图片提取颜色、纹理、形状3种特征,对应每一种特征构建一个SV... 详细信息

针对玉米叶部病害图像的颜色、纹理、形状特征对病害影响的差异性,提出一种结合单特征下的SVM识别准确率和识别结果的融合多特征玉米病害识别方法。首先对预处理后的玉米病害图片提取颜色、纹理、形状3种特征,对应每一种特征构建一个SVM分类器,结合3个SVM分类器的平均准确率和识别结果作为证据理论的3个证据,构建D-S证据理论的基本概率分配函数(BPA),最后根据D-S证据理论决策规则进行决策级融合,依据决策条件输出最终识别结果。结果表明,结合SVM识别准确率和识别结果来对玉米的灰斑病、弯孢菌叶斑病、锈病三种病害进行识别,准确率分别为95%,85%,100%,平均准确率为93.33%,该方法对玉米叶部病害的识别更准确和稳定。

关键词：多特征病害识别 D-S证据理论支持向量机基本概率函数

基于ZigBee的播种机漏播补种系统的设计

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基于ZigBee的播种机漏播补种系统的设计

作者：宫鹤吉林大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的发展,我们的生活越来越离不开无线技术。无线通信技术给我们的生活带来了很多方便。ZigBee就是一个新兴的无线通信技术,其最大的优势是功耗低。本论文就是基于ZigBee的播种机漏播补种系统的设计,将无线通信技术用到... 详细信息

随着无线通信技术的发展,我们的生活越来越离不开无线技术。无线通信技术给我们的生活带来了很多方便。ZigBee就是一个新兴的无线通信技术,其最大的优势是功耗低。本论文就是基于ZigBee的播种机漏播补种系统的设计,将无线通信技术用到农业领域。目前我国选用机械式精密播种机较多,它们都不同程度上存在漏播问题。国内对精密排种器检测研究比较多,对漏播进行自动补播的研究并不多。北京农业大学金衡模等对气吸式精密播种机的漏播补偿问题进行了研究,山东农业大学张晓辉与赵百通研究的播种机自动补播式监控系统,可以解决“断条”漏播现象,青岛农业大学龚丽农等研制的具有自动补种功能的机械式精密排种系统。我们采用单片机技术研制出的一种播种监测及补播装置,可以解决播种监测及漏播补播滞后的问题,确保补种及时准确。针对玉米精密播种机存在不同程度的漏排问题,研制了带有播种监测及自动补播系统。本文所研制的漏播监测及补种系统是在普通机械播种机结构上改制而成的,结构简单,成本低廉,通用性强,在紧贴主排种器后加装一个由步进电机带动的副排种器,将一个传感器安装在与排种器同步的圆盘边缘两侧的固定框架上,另一个传感器安装在主排种器的输种管上,操作键盘和语音报警部分安装于驾驶室内。首先是启动检测,启动圆盘是一个与主排种器同轴同步转动的圆盘,其周边开有与排种槽相对应的孔槽。当播种时,主排种器转动的同时启动圆盘同步转动,圆盘边缘的孔槽遮挡固定在框架上的光电传感器,传感器就会输出脉冲信号;种子落下使安装在输种管上的传感器档光,该传感器有脉冲信号输出,在启动传感器检测到两个脉冲信号间隔内,安装在输种管上的传感器就会检测到种子下落信号,若未检测到种子下落的信号,视为漏播。同时根据启动传感器的脉冲还可以计算出播种机行进速度。根据已有文献的方法,都是直接利用安装在主排种器口的漏播传感器采集到的脉冲,判断此脉冲是否均匀,若不均匀则认为有漏播,此时要求拖拉机绝对匀速,并对脉冲均匀度的误差较大。正常工作时,由播种机行走轮带动主排种器播种,副排种器不工作。当系统通过两个传感器采集的脉冲信号判断出漏播,由单片机发出指令,驱动步进电机带动副排种器及时进行补种。根据以往的方法[1],补种方案都是在当时漏播的排种管内,快速补种,对步进电机的速度要求极高,且所补种子也很难补到起始漏播的位置。而本系统由于提前判断是否漏播,副排种器滞后约一个株距,播种机前进一个株距时间系统刚好完成补种操作,故可以及时准确补种。该系统以单片机为核心,当光电传感器监测到主排种器由于排种器故障或种子箱排空而造成的漏播时,在声光报警的同时,系统自动启动步进电机,带动副排种器排种补播,当连续漏播种数量超过预定值,即出现“断条”时,并通过ZigBee以无线方式通知驾驶员,系统提醒驾驶员停车检修。实验表明,补种成功率为99%以上,所补排种子与其他种子之间粒距合格指数达95%以上,实现了准确有效补种功能。具有自动监测及补播功能的玉米精密播种系统,弥补了漏播带来的损失,提高了播种效率及播种质量。系统设计简单,成本低廉,体积小,便于安装。

关键词：精密播种机排种监测补种 ZigBee 闭环控制

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玻璃砂土的渗透性能研究

玻璃砂土的渗透性能研究

作者：宫鹤沈阳建筑大学

学位级别：硕士

目前,使用过的玻璃及制品除少部分回收利用外,大量的堆砌在城市郊区的垃圾场或被废弃填埋,成为了城市中最严重的污染源之一。废弃玻璃占用了大量的土地,污染环境,形成“闪色污染”。有效的回收循环再利用废弃玻璃势在必行。将废弃玻璃... 详细信息

目前,使用过的玻璃及制品除少部分回收利用外,大量的堆砌在城市郊区的垃圾场或被废弃填埋,成为了城市中最严重的污染源之一。废弃玻璃占用了大量的土地,污染环境,形成“闪色污染”。有效的回收循环再利用废弃玻璃势在必行。将废弃玻璃作为一种新型的建筑材料应用于建筑施工中,既可以增加废弃玻璃的回收循环利用率,又可以缓解日益紧缺的自然资源,降低建筑工程的原料成本预算,提高工程项目的经济性。砂性土是指粒径在0.05mm～2mm的颗粒大于50%的粗粒土,砂土的主要成分是大量不同粒径大小的砂粒以及少量的粉粒和黏粒,砂土颗粒比表面积较小且无无粘聚力,颗粒间孔隙尺寸较大,因而具有良好的渗透性。由于砂土良好的渗透性能使其广泛应用于建筑工程与水利工程等领域,比如用于地基处理的砂井中,砂土良好的渗透性能在软土地基中起到排水作用而加速地基土的固结速度。本文提出了一种新型复合砂土—玻璃砂土,利用级配废弃玻璃和砂土混合而成。不仅提高了砂土的性能,而且也有效地利用了废弃玻璃,提高了废弃玻璃的利用效率。本文通过室内试验及理论分析,对玻璃砂土的渗透性能进行研究,通过试验分析废弃玻璃的不同因素对玻璃砂土渗透系数的影响,研究其变化规律。通过地基固结理论研究将玻璃砂土作为砂料回填于排水固结法的砂井中,分析其对地基土的排水固结效果的影响。本文主要研究内容如下:(1)在砂土中掺入废弃玻璃后,对玻璃砂土的进本性质进行测量,通过筛分试验、土粒比重试验、最大密度和最小密度试验,测量出玻璃砂土的进本性质指标。(2)研究在砂土中掺入废弃玻璃颗粒后,玻璃砂土的渗透性能改变情况,选取不同的影响因素,通过常水头渗透试验测量水一定时间内流经玻璃砂土试样的水量,采用达西定律公式计算出玻璃砂土的渗透系数,对比玻璃砂土和砂土渗透系数之间的大小关系。(3)根据地基固结理论计算地基的固结度,考虑砂井中回填材料的井阻作用,分析玻璃砂土渗透系数对井阻的影响,进而对地基土固结度的影响。

关键词：玻璃砂土渗透系数掺入量细度模数孔隙率固结度

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红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力特性研究

红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力特性研究

作者：宫鹤南华大学

学位级别：硕士

近年来,红砂岩地区嵌岩桩应用越来越广泛,但由于试验和实测数据较少,使红砂岩地区嵌岩桩设计并不合理,如何确定红砂岩地区嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力也成为工程界关注的问题。因此,对红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力进行深入研究就有非常重要的... 详细信息

近年来,红砂岩地区嵌岩桩应用越来越广泛,但由于试验和实测数据较少,使红砂岩地区嵌岩桩设计并不合理,如何确定红砂岩地区嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力也成为工程界关注的问题。因此,对红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力进行深入研究就有非常重要的地域和工程实际意义。通过对国内外相关文献的查阅与思考,对现行的红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力确定方法进行整理、分析,发现国内外文献或规范提出的计算方法因未考虑相应参数（桩径、嵌岩深度、桩周岩石力学性能等）对红砂岩嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力的影响,其计算结果都不尽合理;通过对模型试验数据的进一步研究表明:1)、地下水以及沉渣对嵌岩桩侧摩阻力的影响较大,桩岩相对位移在1～2mm时,侧摩阻力增加开始变缓,但不出现应变软化现象;2)、因红砂岩地区k值波动较大,线弹性-弹塑性模型不适用于红砂岩地区桩荷载传递的计算;为此。本文结合滑移-剪胀理论以及岩石强度计算理论,结合模型试验提出了红砂岩地区嵌岩段侧摩阻力的计算理论,与模型试验数据有较好的吻合。采用Flac3D软件进行数值模拟,根据模型试验中桩的设置方法,结合相似分析进行模拟桩的设置。对水环境作用、不同桩径、不同嵌岩深度及钻孔底部不同的清孔情况进行模拟,得出:红砂岩地区嵌岩桩最佳嵌岩比为1:5。桩侧阻力和桩岩相对位移的主要发挥区段集中在桩顶0.5D.0D;嵌岩比相同时,侧阻力和桩侧荷载分担比并不随着桩径的增加而增大,嵌岩比较小时,会出现桩端增强效应,随嵌岩比增大,这种效应会逐渐消失。地下水作用下桩身侧摩阻力可以按0.88倍无地下水作用时的桩身桩侧摩阻力进行计算。桩底沉渣的力学性能较差,桩作用荷载之后,桩岩相对位移快速发展,因此桩底清孔时应尽量彻底。通过对比模型试验和模拟试验中桩侧阻力的发挥速度及大小,提出岩石质量指标和完整性对桩侧阻力的发挥有显著的影响。

关键词：红砂岩嵌岩桩侧摩阻力计算数值模拟摩阻特性

基于Multi-Light模型的奶牛个体识别研究

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黑龙江畜牧兽医 2023年第3期 41-45,51,132,133页

作者：付丽丽李士军孔朔琳宫鹤李思函吉林农业大学信息技术学院长春130118 梧州学院电子与信息工程学院广西梧州543003 吉林农业大学工程技术学院长春130118

为了解决大规模智能化奶牛养殖场对奶牛个体识别存在模型大、识别速度慢的问题,试验构建了一种用于识别奶牛个体的多尺度轻量化卷积神经网络(Multi-Light)模型,将拍摄的奶牛图像经过标注后利用DeepLab V3模型从复杂背景中分割出单头奶... 详细信息

为了解决大规模智能化奶牛养殖场对奶牛个体识别存在模型大、识别速度慢的问题,试验构建了一种用于识别奶牛个体的多尺度轻量化卷积神经网络(Multi-Light)模型,将拍摄的奶牛图像经过标注后利用DeepLab V3模型从复杂背景中分割出单头奶牛图像;在Multi-Light模型中引入空洞卷积,保证该模型参数量不变的同时增强提取图像全局信息的能力;加入多尺度卷积模块增强该模型对不同尺度特征点的检测能力,在该模型中使用短路连接以保证特征不丢失,提升模型的识别精度;此外,利用通道注意力机制提高了该模型识别精度,同时使该模型具有更多的非线性;最后将分割得到的奶牛图像数据集输入Multi-Light模型进行训练。结果表明:Multi-Light模型对奶牛个体识别的精度达98.51%,高于其他经典模型对奶牛个体的识别率;与轻量级模型对比,Multi-Light模型的大小为5.86 MB,在具备高识别精度的前提下参数量较少。说明试验所搭建的Multi-Light模型克服了传统方法中需要对特征进行人为提取、提取特征方法不够鲁棒、识别模型参数量大及识别速度慢的缺点,为奶牛个体轻量化识别提供了参考。

关键词：空洞卷积多尺度轻量化奶牛识别跳跃连接

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AlexNet改进及优化方法的研究

计算机工程与应用 2020年第20期56卷 124-131页

作者：郭敏钢宫鹤吉林农业大学信息技术学院长春130118 吉林农业大学吉林省智能环境工程研究中心长春130118 吉林农业大学吉林省农业物联网科技协同创新中心长春130118

通过对Normalization、优化器、激活函数三方面对AlexNet卷积神经网络进行了改进及优化。针对LRN(Local Response Normalization)不存在可学习参数,提出了用WN(Weight Normalization)来代替LRN,同时将WN置于所有池化层(Pooling layer)之后,提高了AlexNet模型训练的准确率;通过对比分析Adam、RMSProp、Momentum三种优化器在不同学习率(Learning rate)下对AlexNet模型训练的影响,并得出了相应的学习率的优化区间,提高了AlexNet在Optimizer的学习率区间选择上的准确性;针对AlexNet中ReLU激活函数存在的部分权重无法更新以及梯度爆炸问题,提出了ReLU6与Swish的融合分段函数算法,提升了AlexNet模型训练收敛速度以及准确率的同时也缓解了过拟合现象的发生。

关键词： AlexNet 卷积神经网络(CNN) Normalization 优化器激活函数