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葡萄园有机肥链式反转开沟施肥机研制与试验

农业工程学报 2024年第16期40卷 12-23页

作者：谭好超马帅沈聪聪马俊龙周慧能徐丽明中国农业大学工学院北京100083

针对葡萄园有机肥施用深度浅,施肥不均匀等问题,该研究设计了一种链式反转开沟施肥机。该机采用先切后抛的形式,实现开沟施肥回填一体化作业,开沟深度为600 mm,通过理论分析确定了影响切土角的关键参数,构建了正置和侧置式两种施肥模式... 详细信息

针对葡萄园有机肥施用深度浅,施肥不均匀等问题,该研究设计了一种链式反转开沟施肥机。该机采用先切后抛的形式,实现开沟施肥回填一体化作业,开沟深度为600 mm,通过理论分析确定了影响切土角的关键参数,构建了正置和侧置式两种施肥模式的仿真模型,并分析了两种模式的排肥规律。通过单因素试验,分析了刮板高度、角度和间距对法向接触力和变异系数的影响,并优选了刮板高度、角度和间距,分别为20 mm,90°和180 mm。田间试验表明,排肥变异系数为8.34%,与仿真结果的误差为2.32个百分点,排肥量为0.8~6 kg/m;两次试验的开沟深度稳定性系数分别为93.57%和92.58%,开沟宽度一致性系数分别为96.16%和95.04%,满足农艺要求。研究结果可为其他果园施肥机设计提供理论参考。

关键词：有机肥葡萄果园施肥反转刮板开沟刀

基于法向量夹角的果树点云配准与枝叶分割方法研究

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农业机械学报 2024年第9期55卷 327-336页

作者：韩宏琪江自真周俊顾宝兴南京农业大学工学院南京210031

在实现果园作业全自动化的过程中,亟需直接构建自然环境下果树枝干三维模型的方法。本文通过对自然环境下以不同角度采集的果树点云进行配准,并针对采样一致性(SAC-IA)+迭代最近点(ICP)配准算法在点云配准中耗时较长以及精度不高的问题... 详细信息

在实现果园作业全自动化的过程中,亟需直接构建自然环境下果树枝干三维模型的方法。本文通过对自然环境下以不同角度采集的果树点云进行配准,并针对采样一致性(SAC-IA)+迭代最近点(ICP)配准算法在点云配准中耗时较长以及精度不高的问题,结合点云法向量夹角提取源点云和目标点云的特征点,并通过点云法向量夹角的余弦值在源点云和目标点云的特征点中查找待匹配点对的方法,提出了一种基于果树点云待匹配点对的改进SAC-IA+ICP点云配准算法;借助最小包围盒划分的分块技术对配准后的果树点云进行分块,然后利用点云的几何特征,对划分的子块进行枝叶粗分割,最后使用欧氏聚类完成枝叶的精细分割。对比实验结果显示,改进后的SAC-IA+ICP算法在平均旋转误差上相较于原始SAC-IA+ICP算法减少85.44%,配准均方根误差相较于原始SAC-IA+ICP算法减少71.74%,配准时间相较于原始SAC-IA+ICP算法减少97.99%;同时,改进后的SAC-IA+ICP算法在平均旋转误差上相较于SAC-IA+NDT算法减少90.38%,配准均方根误差相较于SAC-IA+NDT算法减少85.39%,配准时间相较于SAC-IA+NDT算法减少98.04%。另外,本文采用的枝叶分割算法能够完成枝叶分割,且相较于人工分割其分割准确度可达94.77%。

关键词：果树点云法向量夹角点云配准枝叶分割

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小儿肺炎中医证型影响因素研究进展

国医论坛 2024年第2期39卷 76-78,F0004页

作者：韦晓静蔡晓静广西中医药大学研究生院广西南宁530004 广西中医药大学附属北海医院广西北海536006

通过收集近5年来研究影响小儿肺炎中医证型各种因素的文献,包括发病年龄、发病季节、体质、病原体分布、不同地区、病程、各种实验室指标(肺功能、降钙素原、C-反应蛋白、支原体抗体IgG、IgM)、支气管镜下气道黏膜改变等,对其主要内容... 详细信息

通过收集近5年来研究影响小儿肺炎中医证型各种因素的文献,包括发病年龄、发病季节、体质、病原体分布、不同地区、病程、各种实验室指标(肺功能、降钙素原、C-反应蛋白、支原体抗体IgG、IgM)、支气管镜下气道黏膜改变等,对其主要内容进行综述。认为小儿肺炎中医证型与发病年龄关系密切,3~7岁常见证型为风热闭肺与痰热闭肺。发病季节方面风热闭肺证和痰热闭肺证在春、冬两季发病率较高,湿热闭肺证多见于夏季。患儿体质与证型、疾病转归有密切关系。地域环境与证型相关,病原体、理化指标、病程与证型关系不明确。

关键词：小儿肺炎中医证型分布特点影响因素文献综述

基于多柔体动力学的葡萄挑藤机构参数优化与试验

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农业工程学报 2024年第16期40卷 24-33页

作者：沈聪聪马帅谭好超马俊龙周慧能徐丽明中国农业大学工学院北京100083

针对目前中国北方露地葡萄栽培区缺乏春季葡萄藤上架作业机械的问题,该研究提出了曲柄摇杆式挑藤机构,该机构采用曲柄摇杆结构带动推藤杆和挑藤杆运动,推藤杆用于聚拢葡萄藤,挑藤杆按照既定轨迹进行挑藤。采用Matlab软件对挑藤杆的挑藤... 详细信息

针对目前中国北方露地葡萄栽培区缺乏春季葡萄藤上架作业机械的问题,该研究提出了曲柄摇杆式挑藤机构,该机构采用曲柄摇杆结构带动推藤杆和挑藤杆运动,推藤杆用于聚拢葡萄藤,挑藤杆按照既定轨迹进行挑藤。采用Matlab软件对挑藤杆的挑藤轨迹进行了参数优化,得到较优的挑藤轨迹。通过物理试验和计算确定了挑藤机构的弹簧预紧力、弹性系数等结构参数,分析了挑藤过程。其次,基于多柔体动力学(multi-flexible-body dynamics, MFBD)仿真技术建立了葡萄藤的柔性体模型与挑藤作业模型,以前进速度、弹簧预紧力和曲柄转速为试验因素,以平均挑藤角度和角度变异系数为评价指标,设计Box-Behnken仿真试验并进行回归分析。依据多目标优化原则,得到最佳参数组合;进一步基于土槽试验,验证曲柄摇杆式挑藤机构优化结果的准确性。仿真优化结果表明,当前进速度为0.2 m/s,弹簧预紧力为128 N,曲柄转速为67 r/min时,其平均挑藤角度最大、角度变异系数最小,分别为40.6°和6.0%。土槽试验的挑藤机构平均挑藤角度为43.2°,与仿真挑藤角度相对误差为6.4%,角度变异系数为14.8%。土槽试验结果表明仿真优化结果可靠,挑藤角度准确且挑藤均匀性较好,满足葡萄藤上架的角度要求。该研究可为后续葡萄藤挑藤绑藤一体机的研制提供参考。

关键词：农业机械葡萄藤仿真葡萄挑藤机构曲柄摇杆结构 RecurDyn

双有源区结构4.7μm中波红外量子级联激光器

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中国光学（中英文） 2024年第5期17卷 1042-1049页

作者：王渝沛章宇航罗晓玥钱晨灏程洋赵武魏志祥韩迪仪孙方圆王俊周大勇四川大学电子信息学院四川成都610065 苏州长光华芯光电技术股份有限公司江苏苏州215163 东南大学苏州联合研究生院江苏苏州215163 淮阴工学院化学工程学院江苏淮安223003 材料科学姑苏实验室江苏苏州215123

本文报道了一种基于双有源区的4.7μm中波红外量子级联激光器,脊宽为9.5μm,可实现室温连续基横模工作。通过在单有源区中心插入0.8μm InP间隔层,将原有的单有源区转变成双有源区结构,可显著降低器件有源区的峰值温度,同时抑制高阶横... 详细信息

本文报道了一种基于双有源区的4.7μm中波红外量子级联激光器,脊宽为9.5μm,可实现室温连续基横模工作。通过在单有源区中心插入0.8μm InP间隔层,将原有的单有源区转变成双有源区结构,可显著降低器件有源区的峰值温度,同时抑制高阶横模的产生。在288 K温度下,腔长为5 mm的双有源区器件的阈值电流密度为1.14 kA/cm2,连续输出功率为0.71 W,快轴发散角为27.3°,慢轴发散角为18.1°。同采用常规单有源区结构器件相比,采用双有源区结构的器件,其最大光输出功率未出现退化,同时器件慢轴方向由多模变化为基横模,光束质量得到了显著改善。本工作为改善高功率中波量子级联激光器的慢轴光束质量提供了一种解决思路。

关键词：中红外量子级联激光器双有源区金属有机物化学气相沉积连续输出

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基于XGBoost算法的鱼粉中微塑料的红外光谱识别研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1835-1842页

作者：许晓栋张慧敏刘佳乐韩鲁佳杨增玲刘贤中国农业大学工学院农业工程系北京100083

作为四大新兴污染物之一的“微塑料”带来的危害日益凸显,微塑料的检测识别是其污染评估和风险管理防控的关键。以鱼粉饲料中的微塑料(包括PA、PE、PET、PP、PS、PVC)作为研究对象,运用XGBoost算法分别研究构建了近红外光谱和红外光谱... 详细信息

作为四大新兴污染物之一的“微塑料”带来的危害日益凸显,微塑料的检测识别是其污染评估和风险管理防控的关键。以鱼粉饲料中的微塑料(包括PA、PE、PET、PP、PS、PVC)作为研究对象,运用XGBoost算法分别研究构建了近红外光谱和红外光谱定性识别模型。采用GridSearchCV工具包研究优化XGBoost模型的主要超参数,近红外光谱模型的超参数优化结果为n_estimators:300,learning_rate:0.08,gamma:0,max_depth:4,min_child_weight:1;红外光谱的超参数优化结果为n_estimators:100,learning_rate:0.02,gamma:0.20,max_depth:4,min_child_weight:1。基于优化后的超参数构建的近红外定性识别模型平均精确率(Precision)为0.985,平均召回率(Recall)为0.977,平均F1值(F1 score)为0.978,相比于优化前模型效果分别提升了40.17%,51.00%,50.00%;红外定性识别模型平均精确率(Precision)、平均召回率(Recall)和平均F1值(F1 score)均为1.000,优化后的模型效果分别提升了20.67%,27.50%,26.33%。进一步与PLS-DA模型对比分析发现,红外光谱的XGBoost模型与PLS-DA模型效果基本一致,近红外光谱的XGBoost模型各参数(Accuracy,Precision,Recall,F1 score)效果均不同程度地优于PLS-DA模型。综上所述,运用XGBoost算法可以有效识别鱼粉中不同种类的微塑料,该研究为鱼粉饲料中微塑料的快速检测识别方法提供理论支持和技术支撑。

关键词：微塑料红外光谱 XGBoost PLS-DA

基于多尺度卷积神经网络的CRISPR/Cas9脱靶预测方法

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生物工程学报 2024年第3期40卷 858-876页

作者：谢焕增黄凌泽罗烨张桂珊汕头大学工学院广东汕头515063

规律成簇的间隔短回文重复序列/CRISPR相关蛋白9(clustered regularly interspaced palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9,CRISPR/Cas9)是新一代基因编辑技术,该技术依靠单向导RNA识别特定基因位点,并引导Cas9核酸酶对特定位点进行编辑。然而,该技术存在脱靶效应限制了其发展。近年来,运用深度学习辅助CRISPR/Cas9脱靶预测研究是一个新兴的思路,有助于研究者实现更高效安全的基因编辑和基因治疗。而现有的深度学习模型对脱靶预测的准确性仍有提高空间。为此,本文基于多尺度卷积神经网络提出CnnCRISPR模型预测CRISPR/Cas9的脱靶情况。首先,将向导RNA和DNA序列分别进行独热编码,再将两个二值矩阵按位进行或运算。其次,将编码后的序列输入基于Inception模块的网络进行训练和验证分析。最后,输出向导RNA和DNA序列对的脱靶情况。在公开数据集上的实验结果表明,CnnCRISPR模型的性能优于现有的深度学习脱靶预测模型,为脱靶问题的研究提供了有效且可行的方法。

关键词： CRISPR/Cas9 脱靶效应多尺度卷积神经网络

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旋转环境下的磁耦合双稳态能量俘获机理研究

振动工程学报 2024年第6期37卷 964-975页

作者：伍芷娴王锁李支援梅旭涛周生喜西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 东京大学工学院日本东京153-8505

环境中存在大量的旋转运动能量,可以使用能量俘获技术将其转换为可用的电能,进而为嵌入式设备和无线传感器提供持续稳定的电能,以解决传统化学电池供电带来的环境污染和维护成本高等问题。为了提高能量俘获系统在超低频(低于3 Hz)旋转... 详细信息

环境中存在大量的旋转运动能量,可以使用能量俘获技术将其转换为可用的电能,进而为嵌入式设备和无线传感器提供持续稳定的电能,以解决传统化学电池供电带来的环境污染和维护成本高等问题。为了提高能量俘获系统在超低频(低于3 Hz)旋转环境中的能量俘获性能,本文提出一种具有低势垒特性的时变势阱磁耦合双稳态能量俘获系统。在充分考虑了离心效应影响的前提下,基于能量法和拉格朗日方程在旋转坐标系下推导了该系统的分布式参数机电耦合方程。通过建立该系统的磁力计算模型以分析磁间距和离心效应对系统势能阱及能量俘获特性的影响。数值仿真结果和实验结果均验证了与传统线性能量俘获系统相比,本文提出的时变势阱磁耦合双稳态能量俘获系统具有更宽的工作频率范围(0~2.67 Hz)和更高的输出电压(大于2 V)。

关键词：旋转能量俘获超低频双稳态时变势阱低势垒

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激光冲击对钛基非晶合金摩擦学性能的影响

中国表面工程 2024年第4期37卷 161-170页

作者：贲家明吴嘉俊纪秀林何涛强汕头大学工学院

非晶合金具有高硬度、高强度和良好的耐磨耐蚀性，但较差的室温塑性限制了其摩擦学性能的提高。为提高钛基非晶合金的摩擦学性能，采用脉冲能量分别为3、5和7 J，光斑直径3 mm及搭接率50%的激光冲击工艺对钛基非晶合金Ti32.85Zr30.21Cu9... 详细信息

非晶合金具有高硬度、高强度和良好的耐磨耐蚀性，但较差的室温塑性限制了其摩擦学性能的提高。为提高钛基非晶合金的摩擦学性能，采用脉冲能量分别为3、5和7 J，光斑直径3 mm及搭接率50%的激光冲击工艺对钛基非晶合金Ti32.85Zr30.21Cu9Ni5.28Be22.66进行强化处理，并重点研究钛基非晶合金在3.5%NaCl模拟海水环境中的摩擦学性能。XRD图谱表明：该非晶合金在激光冲击处理前后的晶态结构没有发生明显变化，但是激光冲击显著提高了钛基非晶合金的被冲击表面和横截面的硬度，而且随着激光脉冲能量的增加，硬度提升效果增强，表面粗糙度增大。另一方面，激光冲击强化显著提高了钛基非晶合金在模拟海水环境中的耐腐蚀性能。在20 N载荷的滑动条件下，7 J脉冲能量冲击后的腐蚀速率较铸态样品降低了约47.2%，同时激光冲击也显著降低了钛基非晶合金的腐蚀磨损率，而且该磨损率随着激光脉冲能量的增大而降低。在10 N载荷下，7 J脉冲能量冲击后的磨损率较铸态样品降低约47.3%。钛基非晶合金的主要磨损机制为粘着磨损。激光冲击有利于钛基非晶合金的再钝化、抑制塑性变形和粘着倾向，进而提升其在腐蚀环境下的摩擦学性能。激光冲击强化显著提高了钛基非晶合金的抗腐蚀性能和腐蚀磨损性能，这为促进非晶合金及其涂层的工程应用提供了新的思路。

关键词：激光冲击摩擦学性能非晶合金腐蚀磨损