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基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测系统研究

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农业机械学报 2024年第3期55卷 75-84页

作者：王淞衣淑娟赵斌李衣菲陶桂香毛欣黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 黑龙江省农机智能装备重点实验室大庆163319 东北农业大学工程学院哈尔滨150030

为解决免耕播种机高速(12~16 km/h)作业时因地势起伏造成机械振动与传感器测量误差导致的播种深度监测系统精度降低,以及单一传感器监测可靠性较差的问题,研究了一种基于改进野马算法(Improved wild horse optimizer,IWHO)优化扩展卡尔... 详细信息

为解决免耕播种机高速(12~16 km/h)作业时因地势起伏造成机械振动与传感器测量误差导致的播种深度监测系统精度降低,以及单一传感器监测可靠性较差的问题,研究了一种基于改进野马算法(Improved wild horse optimizer,IWHO)优化扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF)中关键参数Q_(sigma)、R_(sigma1)、R_(sigma2)、R_(sigma3)的多传感器数据融合算法(IWHO-EKF)的高速免耕播种机播种深度监测系统。首先,建立以激光、超声波与角度传感器为多传感器监测单元的播种深度监测模型;其次,通过卡尔曼滤波算法对3个单一传感器分别滤波;最后,提出一种加入莱维飞行与高斯变异的IWHO-EKF算法,将滤波后的3个单一传感器进行数据融合,从而解决机械振动干扰与传感器测量误差降低的问题,同时充分发挥多传感器融合信息,确保免耕播种机高速作业时实现高精度、高可靠性播种深度实时监测。为验证其优越性,通过IWHO-EKF算法与单一传感器监测、单一传感器滤波和WHO-EKF算法进行仿真对比试验与田间试验。仿真试验表明:基于IWHO-EKF的高速免耕播种机播种深度监测算法平均绝对误差为0.073 cm,均方根误差为0.090 cm,相关系数为0.983,实现了高精度监测,且精度相较于传感器原始监测值、滤波值与WHO-EKF算法均显著提升。田间试验结果表明:基于IWHO-EKF算法的高速免耕播种机播种深度监测系统相较于3个单一传感器监测值,平均绝对误差和平均均方根误差分别降低0.063 cm和0.067 cm,同时平均相关系数提升0.027,该系统能够提高播种深度监测系统的精确性和可靠性。

关键词：高速免耕播种机播种深度监测系统改进野马算法扩展卡尔曼滤波器数据融合

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板蓝根收获机锯齿式挖掘装置设计与试验

西北农林科技大学学报(自然科学版) 2024年 1-13页

作者：陶桂香徐元宇张卫国岳晴伞宇航西北农林科技大学机械与电子工程学院黑龙江八一农垦大学工程学院

【目的】设计板蓝根收获机锯齿式挖掘装置,为提高我国板蓝根的机械化收获水平提供支持。【方法】依据板蓝根四垄一行的种植模式,设计了锯齿式挖掘装置及其关键部件,通过对挖掘装置挖掘过程的分析,确定了影响挖掘阻力和土壤破碎率的关键... 详细信息

【目的】设计板蓝根收获机锯齿式挖掘装置,为提高我国板蓝根的机械化收获水平提供支持。【方法】依据板蓝根四垄一行的种植模式,设计了锯齿式挖掘装置及其关键部件,通过对挖掘装置挖掘过程的分析,确定了影响挖掘阻力和土壤破碎率的关键参数。采用EDEM离散元仿真方法,以挖掘阻力和土壤破碎率为评价指标,对铲面倾角、铲刃角、铲尖长度进行三因素三水平仿真试验并建立回归模型,再采用多目标变量优化方法,运用Design-Expert 8.0.6对回归模型进行优化求解以确定最佳结构参数组合,对最佳铲面倾角、铲刃角和铲尖长度组合的圆整值进行虚拟仿真试验验证,在仿真基础上以挖掘阻力和根茎损伤率为评价指标,与现有的三角铲式挖掘装置进行了田间对比。【结果】受力分析表明,影响板蓝根收获机锯齿式挖掘装置挖掘性能的主要结构参数为铲面倾角、铲刃角、铲尖长度及铲体宽度,依据板蓝根种植模式确定铲体宽度最佳值为600 mm。仿真分析表明,锯齿式挖掘装置最佳作业参数为铲面倾角16.68°,铲刃角53.05°,铲尖长度376.75 mm,理论挖掘阻力5.17 k N,土壤破碎率65.20%。利用最佳作业参数的圆整值(铲面倾角17°,铲刃角53°,铲尖长度377 mm)进行虚拟仿真验证,其挖掘阻力为5.19 k N,土壤破碎率为66.03%。田间对比试验表明,相对于三角铲式挖掘装置,锯齿式挖掘装置的挖掘阻力降低了8.41%,根茎损伤率降低了13.43%,2个评价指标均优于三角铲式挖掘装置。【结论】板蓝根收获机锯齿式挖掘装置的铲面倾角为17°,铲刃角为53°,铲尖长度为377 mm时,可以满足板蓝根收获作业的工作要求。

关键词：板蓝根收获机锯齿式挖掘装置离散元法

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鸭嘴式谷子穴播排种器设计与试验

农机化研究 2024年第10期46卷 111-119页

作者：刘华钰衣淑娟陈涛陶桂香毛欣黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江省大庆163319

针对现有谷子排种器条播时重播严重的问题,结合农艺要求,设计了一种鸭嘴式谷子穴播排种器,并分析了排种器的工作过程,确定了排种器与鸭嘴式扎穴器的组合以及排种器转速、取种管直径、取种管角度。采用响应面优化试验,分析了排种器转速... 详细信息

针对现有谷子排种器条播时重播严重的问题,结合农艺要求,设计了一种鸭嘴式谷子穴播排种器,并分析了排种器的工作过程,确定了排种器与鸭嘴式扎穴器的组合以及排种器转速、取种管直径、取种管角度。采用响应面优化试验,分析了排种器转速、取种管直径、取种管角度对穴粒数合格率、漏播率及重播率的影响,结果表明:在取种管角度为55°、取种管直径为8.5 mm、排种器转速为60r/min时,穴粒数合格率为96.70%,漏播率为1.74%,重播率为1.56%,排种性能较优。

关键词：谷子穴播排种器鸭嘴式机构

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谷子风筛式清选装置设计与试验

中国农机化学报 2024年第6期45卷 119-127页

作者：张紫恒陶桂香衣淑娟王帏岳晴李睿黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 太原理工大学机械与运载工程学院太原市030002

针对谷子清选机械清选小籽粒效率困难、清选率低,现有的谷子清选装置采用手动操作实现不同规格、不同作物的不同筛分速度、操作复杂,不易调整到理想的速度和长度等问题,设计一种谷子风筛式清选装置及风量风速监测系统。对清选装置关键... 详细信息

针对谷子清选机械清选小籽粒效率困难、清选率低,现有的谷子清选装置采用手动操作实现不同规格、不同作物的不同筛分速度、操作复杂,不易调整到理想的速度和长度等问题,设计一种谷子风筛式清选装置及风量风速监测系统。对清选装置关键部件的参数进行设计计算,建立清选机三维模型。对风量风速监测系统进行设计,实现风筛式清选装置的风量风速的远程监控,可以通过参数精确调整使风机的风速达到装置清选的最优效果。为获得最佳的清选装置性能参数,以曲柄转速、风机转速为试验因素,以籽粒含杂率、清选损失率为评价指标,进行二因素五水平二次正交旋转组合试验。确定最佳参数组合:当曲柄转速为225 r/min、风机转速为915 r/min时,籽粒含杂率为2.42%,清选损失率为2.77%。对优化结果进行验证试验,验证结果与优化结果基本一致。

关键词：谷子风筛式清选装置监测系统结构设计

指夹式亚高速玉米播种不同导种管种子运移轨迹对比

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农机化研究 2024年第3期46卷 167-171,181页

作者：李佳俊陶桂香衣淑娟毛欣刘汉武黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 德邦大为(佳木斯)农机有限公司黑龙江佳木斯154000

为了解决玉米亚高速播种机作业速度为8~12km/h条件下,指夹排种器导种管选型问题,以14°和16°两种角度的导种管为研究对象,通过自制试验台架并利用高速摄像技术对玉米种子在不同导种管中的运动过程进行追踪拍摄,描述了指夹排种器分别在... 详细信息

为了解决玉米亚高速播种机作业速度为8~12km/h条件下,指夹排种器导种管选型问题,以14°和16°两种角度的导种管为研究对象,通过自制试验台架并利用高速摄像技术对玉米种子在不同导种管中的运动过程进行追踪拍摄,描述了指夹排种器分别在作业速度8~12km/h、倾斜角度0°~30°、离地高度2~4cm 3种因素下,种子落入不同导种管的位移轨迹,结果表明:种子在16°导种管比在14°导种管中弹跳剧烈。

关键词：玉米播种亚高速导种管高速摄像对比

结肠息肉内镜下切除术后迟发性出血的危险因素分析

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皖南医学院学报 2024年第2期43卷 146-148,153页

作者：司为锁陶桂香肖茂林温丽影韩真王运东芜湖市中医医院消化内一科安徽芜湖241000 皖南医学院公共卫生学院安徽芜湖241002 皖南医学院第一附属医院弋矶山医院消化内科安徽芜湖241001

目的:探讨结肠息肉内镜下切除术后迟发性出血的危险因素。方法:回顾性分析2019年1月1日~2020年12月31日在芜湖市中医医院内镜中心行结肠息肉切除的735例患者的临床资料,分析与结肠息肉术后迟发性出血相关的因素。结果:术后迟发性出血发... 详细信息

目的:探讨结肠息肉内镜下切除术后迟发性出血的危险因素。方法:回顾性分析2019年1月1日~2020年12月31日在芜湖市中医医院内镜中心行结肠息肉切除的735例患者的临床资料,分析与结肠息肉术后迟发性出血相关的因素。结果:术后迟发性出血发生率为6.80%;单因素分析显示,术后迟发性出血与年龄(P=0.045)、性别(P=0.007)、术后进食时间(P48 h(OR=7.244,95%CI:3.218~16.304)、息肉外观发红(OR=47.608,95%CI:23.117~98.042)、切除息肉数量≥5枚(OR=3.999,95%CI:1.728~9.255)、息肉有蒂(OR=2.904,95%CI:1.678~5.024)均是术后出血的独立危险因素(P<0.05)。结论:高龄、男性、息肉外观发红、息肉有蒂、切除息肉数量≥5枚、术后近期进食增加结肠息肉内镜下切除术后迟发性出血风险。

关键词：结肠息肉内镜下切除迟发性出血危险因素

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苜蓿现蕾期茎秆离散元模型建立与参数标定

农业机械学报 2023年第5期54卷 91-100页

作者：陈涛衣淑娟李衣菲陶桂香曲善民李睿黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319 黑龙江八一农垦大学动物科技学院大庆163319 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

针对目前牧草收获、粉碎加工设备输送和切割等机构研究过程中离散元仿真缺乏准确模型的问题,以含水率高、物理力学特性较为复杂的苜蓿现蕾期茎秆为研究对象,借助EDEM仿真软件,分别基于Hertz-Mindlin(no slip)和Hertz-Mindlin with bond... 详细信息

针对目前牧草收获、粉碎加工设备输送和切割等机构研究过程中离散元仿真缺乏准确模型的问题,以含水率高、物理力学特性较为复杂的苜蓿现蕾期茎秆为研究对象,借助EDEM仿真软件,分别基于Hertz-Mindlin(no slip)和Hertz-Mindlin with bonding接触模型对物理参数和粘结参数进行标定。以休止角和剪切试验为基础,通过Plackett-Burman试验、Steepest ascent试验和Box-Behnken试验确定了苜蓿茎秆的泊松比、剪切模量、碰撞恢复系数、静摩擦因数、滚动摩擦因数等物理参数和法向接触刚度、切向接触刚度、临界法向应力、临界切向应力、粘结半径等粘结参数。以确定的物理参数进行休止角仿真试验,结果表明,仿真休止角与物理试验休止角相对误差为0.52%;以确定的粘结参数进行剪切仿真试验,结果表明,仿真剪切破坏力与物理试验仿真破坏力相对误差为0.86%,说明所标定的参数能够真实反映苜蓿现蕾期茎秆的物理和力学特性。

关键词：牧草苜蓿茎秆休止角剪切破碎离散元参数标定

板蓝根收获机组合筛面摆动式根土分离装置设计与试验

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农业机械学报 2022年第4期53卷 109-119页

作者：陶桂香张紫恒衣淑娟夏春龙马永财黑龙江八一农垦大学工程学院大庆163319

针对板蓝根收获机作业根土分离率低、根茎伤损率高等问题,设计了组合摆动式板蓝根根土分离装置,阐述了该机整体结构及工作原理。结合板蓝根种植模式及板蓝根收获机的作业要求,通过对筛分过程中组合式筛面根土复合体的动力学分析,确定了... 详细信息

针对板蓝根收获机作业根土分离率低、根茎伤损率高等问题,设计了组合摆动式板蓝根根土分离装置,阐述了该机整体结构及工作原理。结合板蓝根种植模式及板蓝根收获机的作业要求,通过对筛分过程中组合式筛面根土复合体的动力学分析,确定了影响根土分离效果的主要因素及其取值范围。以根土分离率和根茎伤损率为评价指标,以筛面倾角、曲柄转速、曲柄半径为试验因素,进行二次回归正交旋转组合试验,建立了试验因素与评价指标之间的回归模型,分析了试验因素对评价指标的影响,对组合摆动式板蓝根根土分离装置的结构与工作参数进行优化,结果表明,在筛面倾角为14.94°、曲柄转速为440 r/min、曲柄半径为19.95 mm时,模型得到的根土分离率为97.19%,根茎伤损率为2.66%。对优化后的数据在相同条件下进行田间验证试验,结果表明,根土分离率为96.09%,根茎伤损率为2.75%,满足板蓝根根土分离要求。在相同条件下进行田间对比试验,结果表明,筛条筛板组合式筛面根土分离性能优于全筛条式筛面和全筛板式筛面。

关键词：板蓝根收获机组合摆动式根土分离装置

多重PCR结合毛细管电泳检测儿童呼吸道病原体方法的建立及应用

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南京医科大学学报（自然科学版） 2022年第1期42卷 133-136页

作者：马菁菁陶桂香陈倩南京医科大学附属儿童医院儿科研究所江苏南京210029 南京医科大学儿科学院江苏南京210029

目的:建立肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae,MP)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.au)、肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae,KP)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,P.Ae)、阴沟杆菌(Enterobacter cloacae,Ecl)、白色假丝酵母菌(Candida albicans,Cal)、鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,Aba)7种儿童呼吸道病原体多重PCR结合毛细管电泳法检测体系。方法:随机收集南京市儿童医院2020年11—12月266例儿童呼吸道病原体样本,针对MP、S.au、KP、P.Ae、Ecl、Cal、Aba保守序列设计特异性引物,设计并优化多重PCR结合毛细管电泳检测体系;将该检测结果与细菌培养以及荧光定量PCR比对,评估该方法的检测性能(灵敏度、特异度)。结果:所设计引物可以特异性扩增出呼吸道病原体;多重PCR结合毛细管电泳检测体系检出敏感性高;与其他呼吸道感染病原体未出现交叉反应,无明显的非特异峰,特异性较好。结论:成功建立一种能够快速筛查7种常见儿童呼吸道病原体的多重PCR结合毛细管电泳的检测方法。

关键词：儿童呼吸道病原体多重PCR 毛细管电泳