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便携式土壤土霉素提取-检测装置设计与试验

农业机械学报 2024年第4期55卷 32-39页

作者：张航高信刘倩由天艳江苏大学农业工程学院镇江212013 江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室镇江212013

土壤中土霉素(Oxytetracycline,OTC)高性能的现场分析方法对于保护生态环境安全和维护人类健康具有重要意义。针对土壤中痕量OTC的现场检测难题,设计功能集成的便携式提取-检测装置,用于土壤中OTC的现场提取与精准分析。首先,基于集成... 详细信息

土壤中土霉素(Oxytetracycline,OTC)高性能的现场分析方法对于保护生态环境安全和维护人类健康具有重要意义。针对土壤中痕量OTC的现场检测难题,设计功能集成的便携式提取-检测装置,用于土壤中OTC的现场提取与精准分析。首先,基于集成电路技术与3D建模,研制具有称量、搅拌与离心功能的便携式装置,并通过与实验室用提取装置的性能对比,验证装置的提取精度;分别以LED和便携式电化学工作站为光电化学检测的光源驱动和信号采集装置,研制便携式检测装置;进行土壤中OTC的现场分析试验。结果表明,研制的便携式装置对土壤OTC的提取精度较高,检测的线性范围为1×10^(-8)~1×10^(-6) mol/L,检出限为5.33×10^(-9) mol/L;在现场分析试验中,对土壤中OTC检测的加标回收率为92%~97%,相对标准偏差为1.8%~5.2%,且准确度得到了国标法的验证。

关键词：土壤土霉素便携式装置提取现场检测光电化学传感器

水稻全田块无人收获作业自动打点系统设计与试验

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农业机械学报 2024年第6期55卷 60-67,79页

作者：崔冰波杜卓文韩逸朱耀辉魏新华江苏大学农业工程学院镇江212013 江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室镇江212013

谷物收获机械无人化作业可有效解决收获季用工短缺问题,全田块自动导航作业是无人收获机智能化的核心。为解决水稻无人收获作业自动打点问题,基于边界线跟踪与地头区域检测实现水稻田块最外圈导航与剩余作业区域自动打点,并提出一种目... 详细信息

谷物收获机械无人化作业可有效解决收获季用工短缺问题,全田块自动导航作业是无人收获机智能化的核心。为解决水稻无人收获作业自动打点问题,基于边界线跟踪与地头区域检测实现水稻田块最外圈导航与剩余作业区域自动打点,并提出一种目标区域先验形态辅助的动态感兴趣区域设定方法,改善作物边界线提取可靠性。采用自控小车对所提方法进行验证,试验结果表明,当车辆作业速度为0.8m/s时,水稻未收获区域直线边界跟踪平均误差小于5cm,单帧图像检测时间小于50ms。水稻边界自动打点试验结果表明,所设计自动打点系统打点平均误差为3.5cm,满足直角梯形水稻田块自动打点需求。

关键词：水稻全田块自动导航无人收获作业自动打点作物边界提取

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氨气掺混甲醇的层流燃烧速度模拟研究

内燃机学报 2024年第3期42卷 226-235页

作者：徐昊王静戴礼明何志霞王谦江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013 陆军军事交通学院镇江校区江苏镇江212003 江苏大学能源研究院江苏镇江212013

通过数值模拟的手段研究了氨气/甲醇混合气的燃烧特征,甲醇对氨气的层流燃烧速度有着显著的促进作用.选取了文献中报道的6种机理,验证了其准确性,以此为基础开发一个简化且可靠的针对氨气/甲醇混合气燃烧的化学反应机理,该机理能够准确... 详细信息

通过数值模拟的手段研究了氨气/甲醇混合气的燃烧特征,甲醇对氨气的层流燃烧速度有着显著的促进作用.选取了文献中报道的6种机理,验证了其准确性,以此为基础开发一个简化且可靠的针对氨气/甲醇混合气燃烧的化学反应机理,该机理能够准确地预测常温条件下氨/甲醇混合气的层流燃烧速度.基于新机理对氨/甲醇混合物燃烧的反应路径分析表明,甲醇不直接参与氨氧化,而是甲醇氧化产生的甲基自由基促进了氨的脱氢.NO_(x)排放分析表明,添加60%甲醇时混合气的NO_(x)排放最高.研究通过产率分析确定了控制NO_(x)的产生和消耗的最重要的反应.

关键词：氨气与甲醇混合气层流燃烧速度数值计算化学反应动力学分析

基于垄间背景剔除优化小麦赤霉病遥感监测精度

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农业工程学报 2024年第7期40卷 219-229页

作者：朱文静戴世元冯展康邵长峰段凯文张慧月魏新华江苏大学农业工程学院镇江212013 江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室镇江212013

为探究麦田垄间背景对无人机多光谱小麦赤霉病监测精度的影响,该研究以江苏省镇江市农科院灌浆期小麦为研究对象,利用大疆M600 Pro无人机搭载RedEdge-MX多光谱相机获取小麦冠层多光谱影像。通过筛选与小麦赤霉病相关性最高的植被指数(ve... 详细信息

为探究麦田垄间背景对无人机多光谱小麦赤霉病监测精度的影响,该研究以江苏省镇江市农科院灌浆期小麦为研究对象,利用大疆M600 Pro无人机搭载RedEdge-MX多光谱相机获取小麦冠层多光谱影像。通过筛选与小麦赤霉病相关性最高的植被指数(vegetation indexes,VIs):MSR和CRI2植被指数,并采用大津法(Nobuyuki Otsu method,OTSU)、阈值分割法和支持向量机(support vector machine,SVM)等方法对小麦赤霉病遥感图像进行精细化语义分割,降低田块边缘阴影背景和染病麦穗之间的误判率。试验结果表明:目视解译阈值分割法剔除背景的效果最好(总体精度:92.06%,Kappa系数:0.84),OTSU阈值分割法(总体精度:90.52%,Kappa系数:0.81)效果次之。采用偏最小二乘回归分别建立小麦病情指数(disease index,DI)与VIs、纹理特征(texture features,TFs)和VIs&TFs小麦赤霉病监测模型,其中VIs&TFs模型监测精度最高,剔除垄间背景前预测模型训练集的决定系数(coefficient of determination,R^(2))为0.73,均方根误差(root mean square error,RMSE)为5.52,相对分析误差(relative percent deviation,RPD)为2.01,验证集的R^(2)为0.68,RMSE为6.21,RPD为1.96;剔除垄间背景后VIs&TFs模型监测精度依然最高,训练集的R^(2)为0.75,RMSE为5.58,RPD为2.13,验证集的R^(2)为0.77,RMSE为7.13,RPD为2.11。综上所述,基于垄间背景特征的精细化语义分割有效地提高了小麦赤霉病的监测精度,可以直观地了解小麦病情分布情况,可对后续变量施药提供参考依据。

关键词：无人机遥感小麦病害语义分割特征提取

不同荷载作用下二维硼烯的力学性能及变形破坏机理

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物理学报 2024年第11期73卷 251-262页

作者：韩同伟李选政赵泽若顾叶彤马川张小燕江苏大学土木工程与力学学院镇江212013 江苏大学化学化工学院镇江212013

二维硼烯具有丰富的物理和化学性质,在凝聚态物理和材料科学等领域引起了广泛的研究兴趣,但硼烯在不同荷载作用下的力学性能和变形破坏机理仍需进一步研究.本文采用分子动力学方法模拟了硼烯的拉伸、剪切和纳米压痕破坏过程,获得了硼烯... 详细信息

二维硼烯具有丰富的物理和化学性质,在凝聚态物理和材料科学等领域引起了广泛的研究兴趣,但硼烯在不同荷载作用下的力学性能和变形破坏机理仍需进一步研究.本文采用分子动力学方法模拟了硼烯的拉伸、剪切和纳米压痕破坏过程,获得了硼烯的关键力学性能参数,并从两种不同类型的B—B键长随应变/压入深度的变化规律分析了硼烯在不同载荷作用下的力学性能和变形破坏机理.研究发现,硼烯的拉伸力学性能表现出显著的各向异性特性,沿扶手椅方向的杨氏模量和强度远高于沿锯齿方向,而硼烯的剪切力学性能的各向异性特性不明显,产生以上现象的原因可归因于强σ键B—B键和弱多中心键的不同贡献.研究还发现,硼烯在球形和圆柱形压头载荷作用下表现出不同的力学响应规律.在球形压头载荷作用下,硼烯能承受的最大压入载荷远低于圆柱形压头的情况,而且无法测得与拉伸一致的本征力学性能参数,而采用圆柱形压头沿不同的方向压入硼烯薄膜时,硼烯也表现出与拉伸时类似的各向异性特性,并且可以测得与拉伸时一致的杨氏模量等力学性能参数.本文还研究了压痕模型尺寸与压头半径的比值、压头加载速率和加载温度等因素对硼烯力学性能参数的影响规律.以上研究结果可为基于硼烯的微/纳米机电系统的实际应用提供重要指导.

关键词：硼烯力学性能变形机理分子动力学

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外加电场和B/N掺杂对锡烯带隙的影响

物理学报 2024年第8期73卷 90-96页

作者：吕永杰陈燕叶方成蔡李彬戴子杰任云鹏江苏大学机械工程学院镇江212013 江苏大学材料科学与工程学院镇江212013

锡烯具有超高载流子密度、无质量狄拉克费米子和高导热性等优良性质,并且存在能带反转现象,被认为是拓扑绝缘体,拓扑绝缘体在一定条件下可以获得无耗散电流,具有极高的应用潜力.由于锡烯在布里渊区高对称点K处的能带存在狄拉克锥,带隙为... 详细信息

锡烯具有超高载流子密度、无质量狄拉克费米子和高导热性等优良性质,并且存在能带反转现象,被认为是拓扑绝缘体,拓扑绝缘体在一定条件下可以获得无耗散电流,具有极高的应用潜力.由于锡烯在布里渊区高对称点K处的能带存在狄拉克锥,带隙为零,大大限制了锡烯在半导体领域的应用.本文采用在锡烯中掺杂B/N元素和在垂直于锡烯平面方向施加电场的方法来打开锡烯在K点处的带隙,并研究掺杂和施加电场强度对锡烯结构和电子性质的变化.研究发现施加掺杂B元素和垂直电场都能在保留锡烯拓扑性质的同时打开K点处的带隙,并且施加的垂直电场强度与K点处带隙呈正相关.在掺杂B元素的同时施加垂直电场可以增大K点处的带隙,当电场强度为0.5 V/A时,带隙达到0.092 eV.掺杂N元素后,锡烯变为间接带隙半导体,带隙为0.183 eV.施加垂直电场不能改变N元素掺杂锡烯的结构,施加的垂直电场强度与K点处带隙则呈负相关,当电场强度为0.5 V/A时,K点处带隙减小到0.153 eV.

关键词：锡烯拓扑绝缘体垂直电场掺杂

基于FPGA加速的Mask R-CNN稻瘟病高通量自适应识别模型研究

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农业机械学报 2024年第7期55卷 298-304,314页

作者：杨宁程巍张钊源方啸毛罕平江苏大学电气信息工程学院镇江212013 江苏大学农业工程学院镇江212013

针对基于图像的稻瘟病现场检测技术依赖先验知识且受制于算力与田间网络状况,无法实现自适应实时检测的问题,提出一种可利用现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)加速的Mask R-CNN(Mask region-based convolutional ne... 详细信息

针对基于图像的稻瘟病现场检测技术依赖先验知识且受制于算力与田间网络状况,无法实现自适应实时检测的问题,提出一种可利用现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)加速的Mask R-CNN(Mask region-based convolutional neural network)稻瘟病高通量自适应快速识别模型。首先将骨干网络改进为MobileNetV2,利用其倒残差模块降低计算量,提高模型并行处理能力;随后增加用于稻瘟病多尺度特征融合的特征金字塔网络模块,使模型具备多尺度自适应处理能力;最后由全卷积网络(Fully convolutional network,FCN)分支输出稻瘟病病斑的实例分割,同时使用交叉熵损失函数完成稻瘟病的定位与分类。稻瘟病实测数据集对模型的验证结果表明:当输入为全高清图像时,模型平均推理时间减少至85 ms,相较GPU服务器、同级别GPU边缘计算平台,速度分别提高86.2%、63.0%。在交并比为0.6时,准确率可达98.0%,病斑捕获能力平均提升21.2%。提出的Mask R-CNN自适应快速识别模型能够在田间恶劣网络状况下实现稻瘟病的快速现场检测,具有更好的抗噪能力和鲁棒性能,为水稻病害实时检测、察打一体提供了高效实时的片上系统方案。

关键词：稻瘟病检测目标检测 Mask R-CNN 现场可编程门阵列

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船舶通信中的多媒体数据传输与处理技术

移动信息 2024年第4期46卷 46-48页

作者：张芊李元栋张文莉耿璜陆军军事交通学院镇江校区船艇动力系江苏镇江212003

随着信息技术的发展,多媒体数据在船舶通信中的应用越来越广泛。文中研究了船舶通信中的多媒体数据传输与处理技术,介绍了多媒体数据传输的特点和面临的挑战,探讨了多媒体数据处理中的关键技术,包括编码、解码、压缩、传输协议等。最后... 详细信息

随着信息技术的发展,多媒体数据在船舶通信中的应用越来越广泛。文中研究了船舶通信中的多媒体数据传输与处理技术,介绍了多媒体数据传输的特点和面临的挑战,探讨了多媒体数据处理中的关键技术,包括编码、解码、压缩、传输协议等。最后,提出了该技术的未来发展趋势和研究方向,以提高船舶通信中多媒体数据的传输效率和质量。

关键词：船舶通信多媒体数据传输数据处理

表面增强拉曼光谱法同时检测果汁中的啶虫脒和福美双

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食品科学 2024年第2期45卷 283-289页

作者：马立鑫吴玮许骞尹丽梅韩恩白竣文蔡健荣江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013 江苏大学农业工程学院江苏镇江212013

目的:基于优化的金银合金纳米颗粒基底的表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)同时检测果汁中啶虫脒和福美双。方法:对不同质量浓度的啶虫脒和福美双标准溶液及其混合物采集拉曼光谱并进行峰位归属分析,选择苹... 详细信息

目的:基于优化的金银合金纳米颗粒基底的表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)同时检测果汁中啶虫脒和福美双。方法:对不同质量浓度的啶虫脒和福美双标准溶液及其混合物采集拉曼光谱并进行峰位归属分析,选择苹果汁作为代表果汁样本,对不同质量浓度梯度的混合农药残留进行检测分析,利用两种农药的拉曼特征峰强度与农药残留质量浓度分别建立校正曲线。最后通过回收率实验评估此方法的准确性和精密度。结果:631 cm^(-1)处的拉曼特征峰作为啶虫脒的识别峰,1380 cm^(-1)处的拉曼峰作为福美双的识别峰,同时检测苹果汁中混合农药残留,得到啶虫脒和福美双的检测限分别为0.42231 mg/L和0.03556 mg/L,均低于国家规定的苹果中啶虫脒(0.8 mg/L)和福美双(5 mg/L)的农药残留限量。回收率实验显示苹果汁中福美双和啶虫脒的平均回收率分别为81.67%~101.25%和98.70%~119.36%,相对标准偏差范围分别为2.72%~7.68%和5.44%~15.15%。结论:利用SERS技术的峰尖锐、峰宽窄的特点,结合金银合金纳米颗粒基底可实现果汁中啶虫脒和福美双的同时定量检测。此方法可以进一步应用于其他多种污染物的现场同时快速检测。

关键词：表面增强拉曼光谱啶虫脒福美双同时检测果汁