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农业知识驱动服务技术革新综述与前沿

农业工程学报 2024年第7期40卷 1-16页

作者：王元胜吴华瑞赵春江国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097

农业知识驱动服务技术是指运用先进信息技术,科学、高效调配农业领域专业知识服务资源,为农业行业提供智能化知识服务的技术,在解决农业技术服务供需严重失衡等难点问题方面具有重要意义,日益成为支撑农业转型升级和高质量发展的重要引... 详细信息

农业知识驱动服务技术是指运用先进信息技术,科学、高效调配农业领域专业知识服务资源,为农业行业提供智能化知识服务的技术,在解决农业技术服务供需严重失衡等难点问题方面具有重要意义,日益成为支撑农业转型升级和高质量发展的重要引擎,代表着核心研究方向,伴随着技术发展全过程。目前农业行业迫切需要解决的是知识供给严重不足、服务效率不高的问题。农业知识驱动服务技术经历较长时间发展,在知识高效匹配和精准供给方面取得了较大进步,特别是2022年11月以来ChatGPT这类技术的出现,充分展现了超大规模预训练模型在知识智能服务方面的巨大潜力,这也是农业知识驱动服务可以取得突破的关键所在,可以在这方面发挥重要作用。该文在分析农业知识驱动服务相关技术现状的基础上,展望了农业领域可行的知识驱动服务技术路径,预测农业领域知识服务大模型研发构建会呈现参数由少到多、算力由弱趋强、强化训练逐渐加深的特点得到快速发展应用,未来将在专业技术指导、农业“装备-信息-农艺”融合、农业信息系统平台服务总线等方面系统升级现有农业知识服务范式,多模态服务将得到系统融合加深,人机交互模式将向“人性化”方向进一步黏合增强,从而为农业智能化转型升级提供全新的技术支撑,引领农业知识服务从数据检索、语义匹配迈向生成式知识驱动模式转变。

关键词：农业技术服务知识驱动 ChatGPT 超大规模预训练模型新范式

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牛乳β-乳球蛋白变异体检测方法研究进展

中国食品学报 2024年第3期24卷 446-457页

作者：王亚玲贾舸赵军英乔为仓张明辉陈历俊北京三元食品股份有限公司、国家母婴乳品健康工程技术研究中心、北京市乳品工程技术研究中心、母婴研究技术创新中心北京100163

β-乳球蛋白(β-LG)是牛乳中重要的天然活性营养物质,也是牛乳中主要的过敏原之一。β-乳球蛋白约为乳清蛋白总量的50%,是牛乳中主要的乳清蛋白,具有较强的热敏感性和致敏性,在优质乳品工业中起关键作用。其不仅作为牛奶热处理强度的评... 详细信息

β-乳球蛋白(β-LG)是牛乳中重要的天然活性营养物质,也是牛乳中主要的过敏原之一。β-乳球蛋白约为乳清蛋白总量的50%,是牛乳中主要的乳清蛋白,具有较强的热敏感性和致敏性,在优质乳品工业中起关键作用。其不仅作为牛奶热处理强度的评估指标,还作为食品中牛乳过敏原的标志蛋白,有效识别和检测牛乳β-乳球蛋白非常重要。已报道的牛乳β-乳球蛋白有13种变异体,其中A和B是牛乳β-LG的常见变异体,且含量最高。根据不同的检测原理,文章简述近年来牛乳β-乳球蛋白变异体的三大类检测方法,总结电泳法、色谱法和免疫法的原理、优缺点及部分应用实例,重点介绍液相色谱法和毛细管电泳法两种定量方法,并展望牛乳β-乳球蛋白未来的发展方向。

关键词： β-乳球蛋白变异体色谱法免疫法电泳法

高光谱成像的黄瓜病虫害识别和特征波长提取方法

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 301-309页

作者：李杨李翠玲王秀范鹏飞李余康翟长远江苏大学农业工程学院江苏镇江212013 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097

黄瓜霜霉病和斑潜蝇是制约黄瓜产业发展的严重病虫害。为实现黄瓜病虫害快速在线识别,采用高光谱成像和机器学习研究快速识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的方法,为开发实用的基于多光谱成像的黄瓜病虫害快速识别设备奠定基础。使用高光谱成... 详细信息

黄瓜霜霉病和斑潜蝇是制约黄瓜产业发展的严重病虫害。为实现黄瓜病虫害快速在线识别,采用高光谱成像和机器学习研究快速识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的方法,为开发实用的基于多光谱成像的黄瓜病虫害快速识别设备奠定基础。使用高光谱成像系统采集黄瓜无症状叶片、霜霉病叶片、斑潜蝇虫害叶片的高光谱图像,在病斑区域选择若干个感兴趣区域(ROI),计算每个ROI的平均反射率数据作为叶片原始光谱数据。使用Kennard-Stone算法将光谱数据按照3∶1的比例划分为训练集和测试集。使用直接正交信号校正(DOSC)、多元散射校正(MSC)、移动窗口平均平滑(MA)3种方法对原始光谱数据进行预处理。采用空间迭代收缩法(VISSA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)、迭代保留信息变量法(IRIV)、随机蛙跳算法(SFLA)对MA预处理后的光谱数据进行特征波长提取,分别提取出53、20、26、10个特征波长。然后使用连续投影算法(SPA)分别对特征波长光谱数据进行二次降维,最终VISSA-SPA提取的特征波长为455、536、615和726 nm;CARS-SPA提取的特征波长为452、501、548和578 nm;IRIV-SPA提取的特征波长为452、513、543和553 nm;SFLA-SPA提取的特征波长为462、484、500和550 nm。分别对全波段光谱数据、一次降维光谱数据、二次降维光谱数据进行支持向量机(SVM)、Elman神经网络、随机森林(RF)建模,结果表明,MA预处理后的全波段光谱数据所建模型识别效果最好,其中MA-RF模型测试集总分类精度(OA)达到97.89%,Kappa系数为0.97。采用一次降维光谱数据所建模型中,MA-VISSA-RF模型效果最好,测试集OA为98.19%,Kappa系数为0.97。采用二次降维光谱数据所建模型中,MA-IRIV-SPA-SVM模型效果最好,测试集OA为96.23%,Kappa系数为0.95。研究结果表明,使用高光谱成像技术识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害具有良好的效果,452、513、543和553 nm可以作为识别黄瓜霜霉病和斑潜蝇虫害的特征波长,为开发黄瓜病虫害快速识别设备提供了理论依据。

关键词：高光谱成像机器学习特征波长霜霉病斑潜蝇虫害

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农业灌溉水资源优化配置研究进展

农业工程学报 2024年第4期40卷 1-13页

作者：时荣超郭文忠北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

水资源短缺是制约农业可持续发展的关键因素,因此农业灌溉水资源的优化配置对于保障粮食安全和水安全具有重要意义。该研究基于农业灌溉水资源优化配置的主要类型,对单一作物灌溉优化决策、多作物水土资源优化配置和灌溉渠系水资源优化... 详细信息

水资源短缺是制约农业可持续发展的关键因素,因此农业灌溉水资源的优化配置对于保障粮食安全和水安全具有重要意义。该研究基于农业灌溉水资源优化配置的主要类型,对单一作物灌溉优化决策、多作物水土资源优化配置和灌溉渠系水资源优化调度3个方面的研究进展进行了系统综述。同时指出了当前农业灌溉水资源优化配置中存在的主要问题和未来研究方向,研究认为当前的农业灌溉水资源优化配置应在如下4个方面进行完善:1)建立更具生理意义的作物水分-产量-品质模型;2)在气候变化和人类活动的情景下实现农业灌溉水资源的优化配置;3)构建全面考虑水源、渠系、灌区面积、作物配置以及生育阶段的系统性农业灌溉水资源优化配置模型;4)建立以棵间蒸发最小为目标的动态灌溉优化决策模型。研究可为中国的粮食安全和水安全提供理论指导。

关键词：模型作物水资源灌溉优化决策非充分灌溉节水调质渠系

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深海垂直阵直达声区目标反卷积定位方法

声学学报 2024年第4期49卷 636-646页

作者：吕嘉辉罗再磊沈同圣国防科技创新研究院前沿交叉技术研究中心北京100071

深海声源定位的常规方法通常是利用水听器阵列接收声源信号的多途到达信息与仿真结果进行匹配实现定位。针对常规方法难以直接提取相近多途到达角的问题,提出了一种基于反卷积的深海垂直阵水下目标定位方法。该方法采用自适应迭代的频域... 详细信息

深海声源定位的常规方法通常是利用水听器阵列接收声源信号的多途到达信息与仿真结果进行匹配实现定位。针对常规方法难以直接提取相近多途到达角的问题,提出了一种基于反卷积的深海垂直阵水下目标定位方法。该方法采用自适应迭代的频域Richardson-Lucy算法对深海声源目标多途到达角进行直接估计,通过匹配声场到达角特征模板实现测距与定深。仿真和实验结果表明,该定位方法比常规方法有着更高的定位精度与适用性,并且具有较高的计算效率。

关键词：水声目标定位直达声区多途到达角反卷积

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小模数直齿轮免参数并行快速测量

光学精密工程 2024年第6期32卷 792-805页

作者：方一鸣石照耀北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心

小模数齿轮在实际制造中，单条产线多台设备通常同时生产多种不同参数的齿轮，迄今无法用单台齿轮测量仪器在生产线上同时实时全检这些不同参数的齿轮。开发了基于Facet的齿轮亚像素边缘定位算法、基于迭代重加权最小二乘的齿轮中心定... 详细信息

小模数齿轮在实际制造中，单条产线多台设备通常同时生产多种不同参数的齿轮，迄今无法用单台齿轮测量仪器在生产线上同时实时全检这些不同参数的齿轮。开发了基于Facet的齿轮亚像素边缘定位算法、基于迭代重加权最小二乘的齿轮中心定位法、圆与齿廓交点快速定位法、正弦函数拟合齿数法和齿廓近似测压力角法等；若结合适当的送料与定位机构，本文方法能够在未知参数时，实现多种不同型号齿轮的混合测量，无需装夹，测量效率高。可以实现齿数、模数、压力角、齿顶圆直径、齿根圆直径、全齿高、齿宽、公法线变动量、变位系数、齿廓偏差和形位误差的测量。实验结果表明：该方法测量0.5～1.0 mm模数的直齿轮的重复性精度为4μm。该方法在小模数齿轮柔性化生产线具有重要应用前景。

关键词：小模数直齿轮齿轮在线测量机器视觉边缘检测亚像素

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齿轮线激光三维测量仪的研制

仪器仪表学报 2024年第4期45卷 95-103页

作者：石照耀李美川孙衍强于渤北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。本文基于激光三角测量原理,建立了齿轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评定。仪器... 详细信息

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。本文基于激光三角测量原理,建立了齿轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评定。仪器采用立式结构,主要由基座、精密主轴、圆光栅传感器、控制系统、软件系统等部分组成。精密主轴采用密珠轴系实现高精度回转,保证了被测齿轮的高精度定位与回转。在精密主轴周向布置两个高精度线激光传感器,并根据被测齿轮参数调整其位姿状态;圆光栅实时获取精密主轴的回转角度,并触发采集器实时采集并记录被测齿轮左右齿面的几何信息。开发了齿轮线激光三维测量与评价软件,可实现齿轮齿廓偏差、齿距偏差、拓扑偏差等项目的测量与评定,能够满足5级精度齿轮的检测要求。

关键词：齿轮齿轮测量齿轮测量仪器线激光传感器线激光测量

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减速器滞回曲线的形态特性研究

机械工程学报 2024年第1期60卷 343-351页

作者：石照耀程慧明北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

滞回曲线被用于反映减速器的滞回现象,但工程实践中,滞回曲线的形态特性被忽视并默认具有加载速率独立性。基于对减速器滞回曲线的解构分析,证了减速器滞回曲线具有加载速率依赖性,并分析了具体影响;提出了表征滞回曲线形态特性的四个参... 详细信息

滞回曲线被用于反映减速器的滞回现象,但工程实践中,滞回曲线的形态特性被忽视并默认具有加载速率独立性。基于对减速器滞回曲线的解构分析,证了减速器滞回曲线具有加载速率依赖性,并分析了具体影响;提出了表征滞回曲线形态特性的四个参数,给出了各参数的物理含义;通过试验研究,验证了减速器滞回曲线形态的加载速率依赖性,厘清了不同材质减速器的四个形态特性参数在不同加载速率下的变化;最后,指明了滞回曲线的形态特性在理论和工程应用方面的价值。

关键词：减速器滞回曲线加载速率依赖性形态特性参数

肉制品中马源性成分重组酶介导链置换等温扩增实时检测方法的建立及应用

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食品科学 2024年第3期45卷 203-210页

作者：范维孔维恒高晓月董雨馨李贺楠郭文萍中国肉类食品综合研究中心北京食品科学研究院北京100068 中国海关科学技术研究中心北京100000

目的:建立一种快速鉴定肉及肉制品中马源性成分的重组酶介导链置换等温扩增实时检测方法。方法:以马源性ATpase 6基因为靶基因设计多组特异性引物和Exo探针,通过引物筛选及反应参数优化,建立一种采用重组酶介导链置换等温扩增技术检测... 详细信息

目的:建立一种快速鉴定肉及肉制品中马源性成分的重组酶介导链置换等温扩增实时检测方法。方法:以马源性ATpase 6基因为靶基因设计多组特异性引物和Exo探针,通过引物筛选及反应参数优化,建立一种采用重组酶介导链置换等温扩增技术检测马源性成分的方法,并对该方法进行特异性、灵敏度和稳定性验证,同时通过对不同掺入比例混合样品、不同加工工艺模拟样品和市售样品进行检测,分析方法的检出限、适用性和准确性。结果:该方法反应迅速、特异性强、灵敏度高。可在39℃恒温条件下16min内完成反应;对23种非目标源性具有良好特异性;目标DNA的检测灵敏度可达到1.8copies/μL水平;对生肉的检出限为0.01%(质量分数,下同),对熟肉制品的检出限为0.1%;对90份市售样品进行检测,结果与标准方法一致。结论:建立的重组酶介导链置换等温扩增方法可用于肉及肉制品中马源性成分的掺假鉴别检测。

关键词：重组酶介导链置换等温扩增掺假鉴别马源性成分肉及肉制品