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木质重组材单板卷曲辊压成型平台设计与试验

农业工程学报 2024年第11期40卷 271-281页

作者：张国梁沈明哲胡继文邢义虎李文浩河北农业大学机电工程学院保定071001 河北农业大学林学院保定071000 河北省智慧农业装备技术创新中心保定071001 河北农业大学智慧木匠创新工作室保定071000

低品质木制单板制备重组材是其高值化利用的重要途径,研发连续式重组材成型技术有利于提高其生产效率,对促进木材可持续发展和经济社会绿色发展具有重要意义。该研究设计一种木制重组材单板卷曲辊压成型平台,并以木质管道制备为例对工... 详细信息

低品质木制单板制备重组材是其高值化利用的重要途径,研发连续式重组材成型技术有利于提高其生产效率,对促进木材可持续发展和经济社会绿色发展具有重要意义。该研究设计一种木制重组材单板卷曲辊压成型平台,并以木质管道制备为例对工艺参数进行优化试验研究以测试平台工作性能。设计单板卷曲辊压成型平台的整机机械结构并描述其工作原理,对辊压机构、卷木轴刹车防滑机构、施胶压紧装置等关键部件进行详细设计和理论计算。对物理样机进行性能试验,以芯轴转速、单板厚度、施加压力为试验因素,木质管道的环刚度和轴向压缩强度为试验指标,运用Box-Benhnken试验方法,建立因素与试验指标的回归方程,优化参数组合为芯轴转速16 r/min,单板厚度2.15 mm,施加压力293 N。此时预测木质管道的环刚度为26 016.6 N/m^(2),轴向压缩强度为23.11 MPa验证环刚度与预测值误差为1.07%,轴向压缩强度误差为4.46%。进一步使用优化参数对内径为5.08、7.62、12.70 cm的木质管道进行试验,得到环刚度分别为43 812、32 655、17 532 N/m^(2),轴向压缩强度为25.83、24.71、20.17 MPa。该研究成果可为木质重组材卷曲辊压成型技术及装备的工业化应用提供参考。

关键词：单板辊压成型木质管道响应面试验

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海洋动物多糖的生物活性及其应用研究进展

食品工业科技 2024年第16期45卷 418-424页

作者：杨艺姜宝杰王震李利王鑫孙纪录邵娟娟河北农业大学理工系河北沧州061000 河北农业大学食品科技学院河北保定071000

海洋动物富含多糖、活性蛋白、活性肽、氨基酸等生物活性成分。随着分离提取和构效关系分析技术的发展,海洋动物多糖作为海洋动物活性成分的重要组分,已被证实具有免疫调节、降血糖、抗氧化、降血脂、抗癌等多种生物活性。本文以海洋动... 详细信息

海洋动物富含多糖、活性蛋白、活性肽、氨基酸等生物活性成分。随着分离提取和构效关系分析技术的发展,海洋动物多糖作为海洋动物活性成分的重要组分,已被证实具有免疫调节、降血糖、抗氧化、降血脂、抗癌等多种生物活性。本文以海洋动物多糖为研究对象,结合国内外有关海洋动物多糖的最新研究,对多糖的种类、生物活性以及在生物医药、水产养殖、食品、化妆品领域的应用进行了系统论述,并提出了未来的研究方向,为推动海洋动物多糖的高值化、生态化开发利用提供了理论参考。

关键词：海洋动物多糖生物活性应用前景研究进展

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国内外农田间作种植氮素利用研究差异及其原因分析

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土壤通报 2024年第5期 1491-1500页

作者：董奎军张亦涛刘瀚文文宏达河北农业大学资源与环境科学学院中国科学院地理科学与资源研究所河北农业大学林学院

间作套种是传统农业种植模式之一，在提高粮食产量和培肥土壤肥力上发挥了重要作用，明确间作氮素利用国内外研究差异及其原因，为未来我国继续开展相关研究提供参考依据。本文通过分析近二十年间作模式氮素研究国内外发表的英文文献，... 详细信息

间作套种是传统农业种植模式之一，在提高粮食产量和培肥土壤肥力上发挥了重要作用，明确间作氮素利用国内外研究差异及其原因，为未来我国继续开展相关研究提供参考依据。本文通过分析近二十年间作模式氮素研究国内外发表的英文文献，利用文献共被引、关键词共现等文献计量分析法，分析了国内外该领域研究的发展历程、热点和前沿差异。中国相对欧美等发达国家虽然在21世纪初期英文发文量较少，但近年来已成为发文量最多的国家，发文量占全球的26.07%，中介中心性指标达到0.26，中国发文期刊质量普遍高于国外。在全球前20篇热点论文中，有6篇来自于中国，中国农业大学、中国科学院、四川农业大学等国内6所研究机构发文量位居全球前十，我国在该研究领域影响力最大并起到了良好的引领作用。整体上，该领域研究内容以“产量”、“生长发育”、“吸氮量”、“品质”等农学效益和“氮素利用”、“硝态氮”、“土壤肥力”等环境效益为主，国内研究热点更侧重于细菌群落、光合作用、作物生产力等方面，而国外研究热点则侧重于香精油、尾稃草、杂草防治、中间冰草内容。国内外该领域研究历程、现状和侧重点不同，目前我国在间作模式下氮素的高效利用更符合粮食生产高产高效的发展趋势，其研究成果处于世界前列。在未来研究中，应当深入研究间作种植微生物对于氮素的作用机制，加强多元化间作种植和配套农机设备的研发与推广，在提高发文质量的同时与推动科学研究与生产实际相结合，形成多学科、多领域交叉互融的发展模式，最大限度地促进农业可持续发展。

关键词：间作模式氮素可视化分析文献计量 CiteSpace

基于改进YOLOv8-Seg的苹果单枝条花序疏除方法

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农业工程学报 2024年第14期40卷 100-108页

作者：司永胜孔德浩王克俭刘丽星杨欣河北农业大学信息科学与技术学院保定071001 河北农业大学机电工程学院保定071001

针对苹果疏花作业中无法自动识别枝干以及缺乏花序疏除方法,该研究提出了一种适用于现代果园的苹果树单枝条花序疏除方法。首先,对YOLOv8-Seg模型进行改进:在Backbone部分添加GCT(Gaussian context transformer)模块,通过引入全局上下... 详细信息

针对苹果疏花作业中无法自动识别枝干以及缺乏花序疏除方法,该研究提出了一种适用于现代果园的苹果树单枝条花序疏除方法。首先,对YOLOv8-Seg模型进行改进:在Backbone部分添加GCT(Gaussian context transformer)模块,通过引入全局上下文信息和调整通道的重要性,提高模型对遮挡目标的分割性能;在对应3个检测头的Neck部分的C2f模块内部增加EMA(efficient multi-scale attention)机制,通过并行子网结构和跨空间信息聚合更好地关注多尺度特征。其次,使用改进YOLOv8-Seg模型对单枝条中的花苞、花序、开放花朵和花枝四类目标进行实例分割。最后,基于分割结果应用多项式拟合曲线表征花枝,并计算花序间距离实现花序疏除。结果表明,改进的YOLOv8s-Seg模型在自建数据集mask水平的精确率、召回率和mAP分别达到了89.9%、89.5%和91%,比原模型分别提升了6.5、4.1和5.8个百分点。与主流分割模型Mask R-CNN,YOLACT,SOLOv2进行对比,mask水平的mAP分别高出10.8、12.3和9.1个百分点。花序疏除决策结果与人工决策结果对比误差不超过10%。该方法可应用于单枝条水平上的花序疏除任务,为苹果智能疏花提供技术支持。

关键词：图像处理模型苹果疏花深度学习实例分割 YOLOv8-Seg 花序疏除

面向低轨星座馈电链路切换问题的混合克隆选择算法

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控制与决策 2024年第10期39卷 3385-3394页

作者：任思达冯彦翔陈炜张广辉杨宜康西安交通大学自动化科学与工程学院河北农业大学人事处河北农业大学信息科学与技术学院

随着低轨星座规模的不断扩张,本就相对匮乏的信关站资源变得更加紧张.为提高信关站天线的使用效率,提出一种混合克隆选择算法.首先,将卫星与信关站可见弧段转化为任务集合,将馈电链路切换问题转化为任务分配问题,并建立相应的数学整数... 详细信息

随着低轨星座规模的不断扩张,本就相对匮乏的信关站资源变得更加紧张.为提高信关站天线的使用效率,提出一种混合克隆选择算法.首先,将卫星与信关站可见弧段转化为任务集合,将馈电链路切换问题转化为任务分配问题,并建立相应的数学整数规划模型;然后,将抗体编码为一组任务分配向量,结合启发式冲突消解规则,建立基于有向图最短路的解码方法,引入阈值参数降低解码的计算开销,提出基于自适应邻域选择的局部搜索算法,增强局部寻优能力;最后,搭建低轨星座馈电链路切换仿真场景,生成不同规模的算例来开展对比实验.仿真实验结果表明,所提出算法能够快速收敛到小规模算例的最优解,同时在大规模算例上比现有启发式算法表现出更强的求解能力和更稳定的性能,从而验证所提出算法的有效性.

关键词：低轨星座馈电链路切换克隆选择算法有向图任务分配元启发式算法

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杜仲无菌苗组织培养的快速繁殖技术

分子植物育种 2024年第9期22卷 3045-3052页

作者：黄诗茹王美雪张爽河北农业大学林学院保定071000 河北农业大学河北省城市森林健康技术创新中心保定071000

杜仲是中国特有的珍贵树种,具有重要的医药价值和经济价值。针对杜仲组织培养多存在易污染,不定芽、不定根诱导难等问题。本研究以杜仲无菌苗为材料,研究了最适外植体,不定芽诱导、增殖培养和促进生根的最适基本培养基、植物生长调节剂... 详细信息

杜仲是中国特有的珍贵树种,具有重要的医药价值和经济价值。针对杜仲组织培养多存在易污染,不定芽、不定根诱导难等问题。本研究以杜仲无菌苗为材料,研究了最适外植体,不定芽诱导、增殖培养和促进生根的最适基本培养基、植物生长调节剂的种类和浓度。研究结果表明,以杜仲无菌苗茎尖为外植体,以MS为基本培养基,添加0.5 mg/L或1.0 mg/L 6-BA、同时添加0.5 mg/L NAA最适合愈伤组织诱导;单独使用0.5 mg/L的6-BA时虽然愈伤组织诱导率较低,但不定芽诱导率最高,为88.9%,适合进行后续不定芽的增殖试验。以WPM为基本培养基,添加IBA 1.0 mg/L时,生根数最多,生根率达88.9%,且根系较长。研究结果将为实现杜仲组织培养的工厂化生产、杜仲基因工程等提供技术参考。

关键词：杜仲无菌苗不定芽不定根快速繁殖

轻量化YOLOv5n的木材表面缺陷检测模型

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林产工业 2024年

作者：胡继文张国梁李文浩沈明哲河北农业大学机电工程学院河北省智慧农业装备技术创新中心河北农业大学林学院河北农业大学智慧木匠创新工作室

为解决当前木材表面缺陷检测模型计算量大，在移动端或嵌入式设备部署困难的问题，本文提出了一种基于轻量化改进YOLOv5n的模型——FCS-YOLOv5n。首先，引入FasterNet替换主干网络，减少计算冗余及内存访问数量。其次，使用采样算子Car... 详细信息

为解决当前木材表面缺陷检测模型计算量大，在移动端或嵌入式设备部署困难的问题，本文提出了一种基于轻量化改进YOLOv5n的模型——FCS-YOLOv5n。首先，引入FasterNet替换主干网络，减少计算冗余及内存访问数量。其次，使用采样算子Carafe，进一步压缩模型参数量，保证语义信息获取的全面性。然后，添加参数量和计算量较小的SE注意力机制，提高特征提取和融合效果。最后，用Focal EIou作为损失函数，减少低质量目标框的影响。结果表明，轻量化改进后的参数量为287 697，浮点运算量为0.7，相比基准及其他模型，参数量和浮点运算量均减少约90%，而检测精度仅下降0.1%。该模型在轻量化的同时能保持了良好的检测效果，为其在移动端或嵌入式设备上的部署奠定了基础。

关键词： YOLOv5n FCS-YOLOv5n 木材表面缺陷检测轻量化模型 FasterNet

基于改进YOLOv8s的果实与叶片器官分割方法

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农业工程学报 2024年第15期40卷 119-126页

作者：许楠苑迎春耿俊何振学河北农业大学信息科学与技术学院保定 071001

为解决多器官特征识别存在的多器官数据集难以获取以及待处理数据集存在的密集小目标和多尺度目标等问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv8s的果实与叶片器官分割方法。该方法以YOLOv8s为基础,在Backbone部分设计了跨阶段局部残差(residu... 详细信息

为解决多器官特征识别存在的多器官数据集难以获取以及待处理数据集存在的密集小目标和多尺度目标等问题,该研究提出了一种基于改进YOLOv8s的果实与叶片器官分割方法。该方法以YOLOv8s为基础,在Backbone部分设计了跨阶段局部残差(residual CSPLayer 2Conv,RC2)模块,以拓宽每个网络层的感受野,使网络能充分提取密集的小目标特征。在Neck部分设计了尺度空间金字塔池化(scale spatial pyramid pooling,SSPP)模块,以充分融合网络的高阶多尺度特征信息,增强模型对多尺度目标的检测能力。在Head部分设计了非对称解耦检测头(asymmetric decoupling detection head,ADDH)模块,使模型分类更关注于中心内容,而回归更关注于边缘信息。试验结果表明,在PlantCLEF2022公共数据集中选取的17种果树的数据集中,改进的YOLOv8s模型对果树果实和叶片器官识别的平均精度均值为90.2%,比YOLOv8s模型高6.7个百分点。此外,该研究还将该模型应用到自建的枣数据集上,达到了99.1%的识别准确率,较原模型提升6.6个百分点,证明了所提出方法的通用性,可为常见果树的器官分割与基于多器官特征的细粒度品种分类研究提供参考。

关键词：图像处理图像分割果树多器官 YOLOv8s 多尺度目标识别

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型钢拱架日光温室结构稳定性能及参数分析

农业工程学报 2024年第13期40卷 196-204页

作者：向彬涛郭华王军林孙建恒高洪波河北农业大学城乡建设学院保定071001 天津大学建筑工程学院天津300072 河北农业大学园艺学院保定071001

型钢拱架日光温室结构的主要受力构件长细比大,暴雪等极端灾害天气下易引发结构失稳灾变。针对此问题,该研究利用弹塑性力学理论和非线性有限单元法,建立型钢拱架日光温室结构精细化有限元模型,开展雪荷载下日光温室稳定性能分析;通过... 详细信息

型钢拱架日光温室结构的主要受力构件长细比大,暴雪等极端灾害天气下易引发结构失稳灾变。针对此问题,该研究利用弹塑性力学理论和非线性有限单元法,建立型钢拱架日光温室结构精细化有限元模型,开展雪荷载下日光温室稳定性能分析;通过对型钢截面类型(平椭圆形截面、箱形截面和几字形截面)、温室跨度(8、10和12 m)、雪荷载分布形态(分布厚度非均匀和分布区域不对称)等参数下日光温室失稳全过程分析,分别确定日光温室稳定承载力,揭示雪荷载分布对日光温室稳定承载力的量化影响;结合日光温室的荷载系数-位移全过程曲线和不同加载时刻点的变形图、应力图、轴力图与弯矩图,从直观现象和内在本质两个层面深入探明日光温室的静力失稳机理。分析结果表明:在保证不发生平面外整体失稳的前提下,当型钢截面面积和翼缘宽度相同时,相较于箱形截面型钢、几字形截面型钢,采用平椭圆形截面型钢拱架的日光温室稳定承载力分别提高了19.2%和44.2%;跨度对日光温室稳定承载力的影响较大,与8 m跨度相比,10、12 m跨度的日光温室的荷载系数分别下降了27.1%和57.9%;相较于均匀分布雪荷载,在非均匀分布雪荷载下日光温室的稳定承载力最大下降63.8%;相较于不设置拉杆和撑杆的情况,单独设置拉杆的日光温室稳定承载力最大可提高9.0%,单独设置撑杆的日光温室稳定承载力最大可提高66.8%。该研究得出的结果和给出的建议可为型钢拱架日光温室结构抗雪设计、稳定性研究和防灾分析提供技术指导和理论参考。

关键词：温室结构荷载型钢拱架失稳机理跨度拉杆撑杆