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Science China Technological Sciences 2025年

作者： Jing LI Bo LI Ziqi LIAO Yunhui DUAN xinglan fu Yuehua HUANG Guanglin LI College of Engineering and Technology Southwest University Modern Agricultural Equipment Research Institute Xihua University

Respiratory rate monitoring is of great significance in pig healthy breeding for the early detection and timely prevention of respiratory diseases. Humidity sensing is an important noncontact method to monitor pig respiration, which does not cause direct harm to pigs and meets the requirements of animal welfare. This paper proposes a humidity sensor based on graphene oxide wrapped-silica microspheres （GO@SiO2）. First, the sensor shows fast response/recovery performances of0.24/0.73 s. Experiments demonstrate that the wrapped microsphere structure can inhibit water aggregation. It is speculated that the wrapped microsphere structure can inhibit the stacking of GO, and its curved surface can promote the evaporation of water molecules. Second, the sensor shows a high sensitivity of 1.2%/%RH–4.2%/%RH in 11%–95%RH range. This can be attributed to different sensing mechanisms, from hopping transport to increasing ion transport, leading to a significant change in the sensor’s resistance. Third, the sensor shows selectivity to water molecules due to the hydrophilic characteristic of GO and the significant increase in conductivity by ion transport. Finally, the sensor is applied to realize the respiratory rate monitoring of adult pigs and piglets.

关键词：

基于改进YOLOv8算法对被遮挡柑橘的识别与定位优化

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西南大学学报（自然科学版） 2025年第2期47卷 171-183页

作者：王元昊娄欢欢罗红品付兴兰李光林西南大学工程技术学院重庆400715

针对果园环境中柑橘果实相互重叠和被枝叶遮挡,导致机器视觉识别柑橘果实与定位目标柑橘空间位置难度较大的问题,提出了一种基于YOLOv8-SAM的改进算法。通过增加BAM(Bottlenet Attention Module)注意力机制提高模型对被遮挡柑橘的识别... 详细信息

针对果园环境中柑橘果实相互重叠和被枝叶遮挡,导致机器视觉识别柑橘果实与定位目标柑橘空间位置难度较大的问题,提出了一种基于YOLOv8-SAM的改进算法。通过增加BAM(Bottlenet Attention Module)注意力机制提高模型对被遮挡柑橘的识别准确率,运用SAM(Segment Anything Model)算法对被遮挡柑橘轮廓形状进行识别,并运用边缘检测法结合双目立体相机三维稠密深度点云得到被遮挡柑橘有效轮廓边,使用最小二乘法拟合出被遮挡柑橘的完整轮廓以确定目标柑橘果实更精确的空间坐标位置。试验结果表明:该算法可以准确识别并分离目标柑橘果实,同时更精确地定位柑橘果实空间坐标。改进的YOLOv8-SAM算法在果园环境中对被遮挡柑橘果实的识别平均精度达到91.1%,对被遮挡柑橘形心空间坐标的平均定位误差相比传统定位方法减少了16.22 mm,平均果径误差降低了7.99%,可为柑橘采摘机器人对重叠与被遮挡果实的准确识别提供参考。

关键词：柑橘采摘机器视觉空间定位轮廓重建遮挡果实图像处理

蚕蛹性腺图像在线采集与雌雄自动识别分选装置设计与优化

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农业工程学报 2024年第4期40卷 204-214页

作者：李光林秦威郭峰李丽付兴兰西南大学工程技术学院重庆400715

针对当前蚕蛹雌雄鉴别环节人工劳动强度大、蚕蛹雌雄识别分选装置准确率和效率不高、适用品种范围小等问题,根据雌雄蚕蛹性腺特征差异是区别不同品种蚕蛹雌雄的可靠依据,该研究设计了一种蚕蛹性腺图像在线采集与雌雄自动识别分选装置。... 详细信息

针对当前蚕蛹雌雄鉴别环节人工劳动强度大、蚕蛹雌雄识别分选装置准确率和效率不高、适用品种范围小等问题,根据雌雄蚕蛹性腺特征差异是区别不同品种蚕蛹雌雄的可靠依据,该研究设计了一种蚕蛹性腺图像在线采集与雌雄自动识别分选装置。首先,在对蚕蛹基本物理特性参数大量统计的基础上,对振动排序上料机、蚕蛹输送滑轨和蚕蛹翻转拍照装置进行了结构设计与理论分析。在识别方法和计算机硬件条件不变基础上,对装置中蚕蛹排序输送螺旋倾角、滑轨倾角和转动棒带动蚕蛹旋转转速进行了优化设计,以提高装置的识别分选速度。并设计了以SIEMENS-S7-200SMART-ST30为控制器,基于激光、光电传感器检测的信息融合控制系统。分选装置工作性能优化结果为:螺旋倾角为15.62°,滑轨倾角为31.77°,转速为21.09 r/min,单粒蚕蛹平均分选时间为5.13 s,准确率为95.97%,破损率为0.07%。样机试验结果表明,在最优参数下,利用卷积神经网络的全新轻量级雌雄识别分类模型,单粒蚕蛹平均分选时间为5.03 s,分选准确率为96.47%,破损率为0.09%,满足蚕蛹雌雄识别分选实际应用要求。该蚕蛹性腺图像在线采集与雌雄自动识别分选装置能够实现蚕蛹自动排序上料、蚕蛹带性腺图像在线采集、自动识别与雌雄自动分选的一体化,提高了蚕蛹雌雄自动识别分选的效率和准确率。研究结果可为雌雄蚕蛹自动识别分选装置的研发提供理论依据和技术支持。

关键词：机器视觉在线采集蚕蛹性腺图像雌雄分选翻转拍照装置正交试验

无规则扰动状态下柑橘果实在线目标检测与快速定位

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农业工程学报 2024年第18期40卷 155-166页

作者：娄欢欢李光林付兴兰李丽王旭黄伟东付泰戈西南大学工程技术学院重庆400715

柑橘采摘机器人连续采摘过程中因各种因素会引起其他待采柑橘无规则扰动,扰动状态下的柑橘无法在线快速准确检测与定位,影响机器人采摘效率。针对此问题,该研究提出一种基于改进YOLOv5s+DeepSORT算法的扰动柑橘在线目标检测与快速定位... 详细信息

柑橘采摘机器人连续采摘过程中因各种因素会引起其他待采柑橘无规则扰动,扰动状态下的柑橘无法在线快速准确检测与定位,影响机器人采摘效率。针对此问题,该研究提出一种基于改进YOLOv5s+DeepSORT算法的扰动柑橘在线目标检测与快速定位方法。首先在YOLOv5骨干网络中融入卷积注意力机制(convolutional block attention module,CBAM),提升模型对复杂目标的检测能力;用SIoU(scalable intersection over union)损失函数增强预测框与标定框之间的方向匹配,提升回归收敛速度。其次在DeepSORT算法中改进目标重识别网络(re-identification,ReID),增强网络特征提取能力,提升目标跟踪准确度与精度;在算法中融入Count计数机制,实时反馈每个扰动柑橘跟踪帧数,并改进算法实现对预测坐标值进行实时更新,提升预测准确率。最后结合深度相机排除背景柑橘影响并限制每次跟踪目标数目为3个,提升扰动柑橘预测定位速度。试验结果表明,与原算法相比,改进YOLOv5s算法的准确度、平均检测精度分别提升3.9、1.1个百分点,检测速率69.3帧/s。改进DeepSORT算法的跟踪准确度、跟踪精度分别提升9.2、5.4个百分点,ID(identity)切换次数减少32次。当预测定位时间为3 s时,定位平均准确度为81.9%,在试验室进行模拟试验,将盆栽柑橘果实沿不同方位随机摆动,摆幅约10 cm,单个柑橘平均抓取时间为12.8 s,比未使用改进算法缩短5.6 s,效率提升30.4%。该研究可为扰动状态下的柑橘快速采摘提供技术支持。

关键词：扰动柑橘预测定位在线目标检测目标跟踪 YOLOv5 DeepSORT

丘陵山地柑橘果园机器人自主导航与精确控制系统设计与试验

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西南大学学报（自然科学版） 2024年第8期46卷 184-197页

作者：刘杰付兴兰李旭李川红李光林西南大学工程技术学院重庆400715

为实现丘陵山地柑橘果园机器人的自主导航,设计了一种基于激光雷达和惯性传感器的果园自主导航系统.使用激光SLAM融合多传感器所获数据,并利用误差状态卡尔曼滤波器进行位姿优化,从而构建果园的三维全局点云地图.对全局地图进行分析和处... 详细信息

为实现丘陵山地柑橘果园机器人的自主导航,设计了一种基于激光雷达和惯性传感器的果园自主导航系统.使用激光SLAM融合多传感器所获数据,并利用误差状态卡尔曼滤波器进行位姿优化,从而构建果园的三维全局点云地图.对全局地图进行分析和处理,确定机器人的安全行驶区域,并应用基于机器人运动学多约束条件的三次非均匀B样条曲线轨迹优化算法实现路径规划,使用NDT-ICP算法实现机器人在全局地图中的定位.为适应丘陵山地果园地形复杂性,提出了一种基于预瞄跟踪的自校正增量PID控制策略,利用递归最小二乘法实时调整PID参数,并在机器人履带式行走机构上进行了系统整合测试.试验结果表明,误差状态卡尔曼滤波器优化后的地图精度与优化前相比有明显提升.机器人以1.2 m/s速度行驶时,导航控制系统的直线行驶平均位置偏差和航向角偏差分别为0.18 m和4.2°,转弯行驶平均位置偏差和航向角偏差分别为0.38 m和16.7°,可满足丘陵山地柑橘果园智能农机自主导航作业需求.

关键词：柑橘果园机器人激光SLAM 误差状态卡尔曼滤波器 NDT-ICP算法自校正增量PID

一种两级螺旋精准变量自动对靶遥控施肥装置的研究与试验

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西南大学学报（自然科学版） 2024年第4期46卷 174-188页

作者：郑钧耀王旭秦威付兴兰李光林西南大学工程技术学院重庆400715

针对目前螺旋施肥装置在果园施肥过程中排肥脉动较大导致排肥均匀性差和排肥稳定性低等问题,研制了一种两级螺旋施肥装置.采用EDEM仿真软件进行了侧面排肥口开口角度的优化,研究了该施肥装置上下两级螺杆不同转速比对排肥均匀性和稳定... 详细信息

针对目前螺旋施肥装置在果园施肥过程中排肥脉动较大导致排肥均匀性差和排肥稳定性低等问题,研制了一种两级螺旋施肥装置.采用EDEM仿真软件进行了侧面排肥口开口角度的优化,研究了该施肥装置上下两级螺杆不同转速比对排肥均匀性和稳定性的影响;室内台架试验标定了复合肥、尿素、有机肥的单圈排肥量,并建立了排肥控制模型;设计了以STM32F103RCT6单片机为核心的精准变量自动对靶遥控施肥控制系统;通过室外大棚果园试验检验了该装置的对靶精度与排肥性能.仿真结果表明:排肥口开口角度和上下两级螺杆不同转速比会影响该施肥装置的排肥均匀性和稳定性,且最佳开口角度为50°,最佳转速比为1∶1.5,其排肥均匀性变异系数的均值为7.35%,肥料填充系数方差为0.009.室内台架试验结果表明:当电机转速在120 r/min内时,3种肥料实际单圈排肥量与理论单圈排肥量相对误差最大为3.37%,单圈排肥稳定性变异系数最大为2.83%,该装置排肥准确且单圈排肥量稳定.室外大棚果园试验结果表明:单棵柑橘树实际排肥量与给定排肥量相对误差最大为4.35%;自动对靶起点误差最大为0.17 m,终点误差最大为0.08 m,且肥料掉落位置均在柑橘树冠层直径内;排肥稳定性变异系数最大为7.22%;3种肥料中排肥均匀性变异系数最大为6.41%.该装置有效减小了排肥脉动,提高了排肥性能,且对靶误差小,满足果园精准变量自动对靶遥控施肥要求.该研究以期为两级螺旋施肥装置排肥脉动问题的优化提供理论依据,并为精准变量施肥提供技术参考.

关键词：农机设计离散元仿真肥料精准变量施肥装置施肥控制系统

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通便方治疗习惯性便秘53例

中国民间疗法 2008年第10期16卷 31-31页

作者：付兴兰山东省菏泽市牡丹区干部休养所

笔者自拟通便方治疗习惯性便秘,取得良效,现报道如下.一般资料本组患者53例,其中男31例,女22例;年龄28～88岁;病程3个月～15年.均经气钡灌肠造影或结肠镜检排除器质性病变.

关键词：习惯性便秘通便方治疗

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基于辅助熵减的神经常微分方程入侵检测模型

信息网络安全 2022年第6期 1-8页

作者：张兴兰付娟娟北京工业大学信息学部北京100124

为了提高深度学习模型入侵检测任务的检测效率和分类的准确性,文章提出一种基于辅助熵减的神经常微分方程(E-ODENet)入侵检测模型。该入侵检测模型通过参数常微分方程定义连续的隐藏状态,不需要再分层传播梯度与更新参数,减少了内存的消... 详细信息

为了提高深度学习模型入侵检测任务的检测效率和分类的准确性,文章提出一种基于辅助熵减的神经常微分方程(E-ODENet)入侵检测模型。该入侵检测模型通过参数常微分方程定义连续的隐藏状态,不需要再分层传播梯度与更新参数,减少了内存的消耗,极大地提高了效率。使用信息瓶颈进行特征降维,提取与分类任务相关的主要信息,同时使用标签平滑和熵减损失来提高模型的泛化能力和准确性。在NSL-KDD数据集上进行训练和测试,测试得到的检测准确率为99.76%,证明该模型优于其他入侵检测模型。

关键词：入侵检测熵减损失常微分方程 NSL-KDD

吲哚布芬对行TKA患者术后静脉血栓形成情况及凝血机制的影响

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中国医学创新 2024年第11期21卷 149-153页

作者：王兴兰傅方方李光灿重庆市开州区人民医院药剂科重庆405400 新余市人民医院呼吸内科江西新余338000

目的:探讨吲哚布芬对行全膝关节置换术(TKA)患者术后静脉血栓形成(VTE)情况及凝血机制的影响。方法:选取2019年1月—2020年12月在重庆市开州区人民医院行单侧TKA的患者120例,随机分为两组,各60例。对照组术后给予阿司匹林口服,观察组术... 详细信息

目的:探讨吲哚布芬对行全膝关节置换术(TKA)患者术后静脉血栓形成(VTE)情况及凝血机制的影响。方法:选取2019年1月—2020年12月在重庆市开州区人民医院行单侧TKA的患者120例,随机分为两组,各60例。对照组术后给予阿司匹林口服,观察组术后给予吲哚布芬口服,两组均持续用药4周。比较两组患者术后VTE发生率、凝血指标[凝血酶原时间(prothrombin time,PT)、凝血酶时间(thrombin time,TT)、纤维蛋白原(fibrinogen,FIB)、D-二聚体(D-dimer,D-D)和血小板计数(platelet count,PLT)]及胃肠道不良反应发生率。结果:观察组术后VTE发生率为6.67%,低于对照组的18.33%(P<0.05)。治疗后,观察组PT、TT均长于对照组,FIB、D-D水平均低于对照组,PLT水平高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。观察组术后胃肠道不良反应发生率为3.33%,低于对照组的16.67%(P<0.05)。结论:吲哚布芬对行TKA患者具有良好的抗血小板聚集作用,可有效降低术后VTE的发生率,同时改善凝血机制,减少胃肠道不良反应,是一种安全有效的抗血栓药物。

关键词：吲哚布芬全膝关节置换术静脉血栓形成凝血机制

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组胺对肠粘膜屏障功能的影响

四川医学 2000年第7期21卷 587-589页

作者：黄兴兰陈晓理张正华西医科大学附属第一医院 610041

目的　探讨组胺对肠粘膜屏障功能的影响。方法　采用体外单层 Ca Co- 2细胞和失血感染大鼠模型为对象 ,细菌易位数量为指标 ,观察组胺对肠粘膜屏障功能的影响。结果　 1体外实验显示 ,经 1× 10 - 6 mol/L、1× 10 - 7mol/L和 1× 10 - ... 详细信息

目的　探讨组胺对肠粘膜屏障功能的影响。方法　采用体外单层 Ca Co- 2细胞和失血感染大鼠模型为对象 ,细菌易位数量为指标 ,观察组胺对肠粘膜屏障功能的影响。结果　 1体外实验显示 ,经 1× 10 - 6 mol/L、1× 10 - 7mol/L和 1× 10 - 8mol/L 三种不同浓度的组胺处理过的 Ca Co- 2细胞液细菌培养结果分别为 8.2× 10 6 Cfu/ml、4.8× 10 6 Cfu/ml和14.3C× 10 6 fu /ml,其细菌易位数量明显低于对照组 (83.8× 10 6 Cfu /ml) (Pfu/g1.6 9× 10 6 Cfu/g。而对照组肝、淋巴结平均组织含菌量分别为 82 .6 2× 10 6 Cfu/g和 48.46× 10 6 Cfu/g。其组胺治疗组肝、淋巴结平均组织含菌量明显低于对照组 (P<0 .0 5 )。结论　小剂量组胺有抑制细菌进入上皮细胞。

关键词：组胺肠粘膜屏障细菌易位