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基于数字孪生的智慧化农业耕作研究

中国农机化学报 2024年第5期45卷 223-231页

作者：熊祥盛许静陈平录刘木华江西农业大学工学院南昌市330045 江西农业大学软件学院南昌市330045

智慧农业是未来农业发展的方向,智慧化农业耕作是实现智慧农业的基础之一。在深入探究数字孪生的概念与应用的基础上,提出基于数字孪生的智慧化农业耕作方案。首先分析智慧化农业耕作的需求和数字化土壤、土壤切削过程模拟、信息化农业... 详细信息

智慧农业是未来农业发展的方向,智慧化农业耕作是实现智慧农业的基础之一。在深入探究数字孪生的概念与应用的基础上,提出基于数字孪生的智慧化农业耕作方案。首先分析智慧化农业耕作的需求和数字化土壤、土壤切削过程模拟、信息化农业耕作机械装备等发展状况;然后对数字孪生的产生与演化过程进行探究,并详述数字孪生基本概念,列举数字孪生概念在众多领域的应用与拓展,提出基于数字孪生的智慧化农业耕作的系统架构,包括物理耕作系统、虚拟耕作系统、智慧服务系统、孪生数据管理中心4个部分;并分析基于数字孪生的智慧化农业耕作的关键支撑技术;最后以小面积田地区域为研究场景,实现数字孪生旋耕机耕作。将数字孪生技术应用于农业耕作领域可为智慧化农业耕作的实现提供解决方案。

关键词：农业耕作系统智慧农业数字孪生数据管理虚实结合

基于IO-SDA法的2020~2060年中国行业CO_(2)排放预测与分析

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1743-1755页

作者：王火根汪钰婷肖丽香江西农业大学经济管理学院江西南昌330045

采用IO-SDA法测算2017~2020年CO_(2)排放,后结合国内权威预测报告,利用RAS法推导2025~2060年投入产出表和各行业能源消费数据,利用IO-SDA法定量评价各驱动因素在2020~2060年对CO_(2)排放总量和各行业CO_(2)排放量变化的贡献.结果表明:20... 详细信息

采用IO-SDA法测算2017~2020年CO_(2)排放,后结合国内权威预测报告,利用RAS法推导2025~2060年投入产出表和各行业能源消费数据,利用IO-SDA法定量评价各驱动因素在2020~2060年对CO_(2)排放总量和各行业CO_(2)排放量变化的贡献.结果表明:2020~2060年中国行业CO_(2)排放总量呈现先增后降的趋势,2030年左右达峰,后经历平台期,2035年开始快速减排,2050年后减排速度变慢;CO_(2)排放增长的驱动因素为最终需求规模,最主要的促降因素为碳排放强度;投入产出结构和最终需求结构只在个别时期促进CO_(2)排放增长,总体上对CO_(2)减排有积极作用,但作用有限,且伴随着经济结构趋于稳定,这两者的作用逐渐削弱;CO_(2)排放总量和4项因素的变化幅度在达峰平台期、快速减排期与全面中和期3个阶段由小变大再变小;从行业角度看,电力等公共品生产和供应业、金属产品制造业、交通运输仓储和邮政业、化学工业是CO_(2)减排的主要动力.为有效实现CO_(2)减排目标,政府实施CO_(2)减排政策的过程中,应在继续充分发挥碳排放强度积极效应的同时,更加注重释放重点行业技术创新、最终需求结构优化对CO_(2)减排的积极作用.

关键词：碳中和投入产出结构分解法 RAS法中国

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红外偏振辐射模型对铬和铜元素的优化识别

哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 615-621页

作者：徐将姚明印王晓万敏杰江西农业大学工学院江西南昌330045 江西农业大学江西省生物光电及应用重点实验室江西南昌330045 南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

针对优化激光诱导击穿光谱技术识别铬和铜元素的问题,本文提出了一种结合红外偏振检测理论的方法。利用菲涅尔反射定律和基尔霍夫理论分析了红外偏振产生机理,根据能量守恒定律验证了目标红外自发热辐射的偏振特性;利用红外偏振辐射传... 详细信息

针对优化激光诱导击穿光谱技术识别铬和铜元素的问题,本文提出了一种结合红外偏振检测理论的方法。利用菲涅尔反射定律和基尔霍夫理论分析了红外偏振产生机理,根据能量守恒定律验证了目标红外自发热辐射的偏振特性;利用红外偏振辐射传输模型及菲涅尔反射穆勒矩阵,结合温度的麦克斯韦-玻尔兹曼分布特性,推导出了等离子体红外偏振辐射信号模型,用于识别各激发能量下的重金属元素;利用5种不同能量的脉冲激光验证了模型的精准性。结果表明:在相同的激光能量下,红外偏振辐射光谱可以收集到更多的特征信号峰;在低能量激励下,红外偏振辐射光谱的优势更为突出。红外偏振辐射模型的构建是科学有效的,可用于优化重金属元素的快速检测。

关键词：红外偏振辐射模型重金属特征信号激光诱导击穿光谱菲涅尔反射定律脉冲激光穆勒矩阵

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便携式油茶果分层采摘装置设计与试验

农机化研究 2024年第1期46卷 191-195,201页

作者：李庆松周华茂饶洪辉康丽春杨家林刘木华江西农业大学工学院南昌330045

目前,油茶果采摘基本靠人工,采摘效率低,采摘成本高。为提高油茶果采摘效率,设计了一种便携式油茶果分层采摘装置。工作时,与油茶果、花苞长轴方向夹角为0°、30°、60°、90°方向分别施加拉力,油茶果和花苞的拉断力随着角度的增大而减... 详细信息

目前,油茶果采摘基本靠人工,采摘效率低,采摘成本高。为提高油茶果采摘效率,设计了一种便携式油茶果分层采摘装置。工作时,与油茶果、花苞长轴方向夹角为0°、30°、60°、90°方向分别施加拉力,油茶果和花苞的拉断力随着角度的增大而减小,且呈一定的线性关系,同方向的油茶花苞拉断力小于油茶果拉断力。采用ADAMS软件仿真分析了平行胶辊速度、平行胶辊间距和平行胶辊直径对油茶果脱落过程的影响规律,结果表明:油茶果受到的冲击力随平行胶辊速度和平行胶辊直径的增加而增加,随平行胶辊间距的增加而减少。采摘试验结果表明:当平行胶辊间距为21mm、胶辊直径为30mm时,油茶果采摘效率为42kg/h,为人工采摘的3倍左右。研究结果可为便携式油茶果采摘装置的研发提供参考。

关键词：油茶果分层采摘便携式胶辊

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旋转锹式油茶垦复装置的仿真分析与试验

农机化研究 2024年第4期46卷 29-35页

作者：王保阳康丽春饶洪辉李庆松陈佳刘木华江西农业大学工学院南昌330045

针对目前油茶林垦复机耕深较浅及未实现土垡翻扣等问题,根据铁锹深挖和翻土原理,设计了一种旋转锹式油茶垦复装置。对锹式垦复部件原理进行了分析,在EDEM中建立了锹与土壤相互作用离散元模型,仿真分析了锹与土壤相互作用后的应力应变规... 详细信息

针对目前油茶林垦复机耕深较浅及未实现土垡翻扣等问题,根据铁锹深挖和翻土原理,设计了一种旋转锹式油茶垦复装置。对锹式垦复部件原理进行了分析,在EDEM中建立了锹与土壤相互作用离散元模型,仿真分析了锹与土壤相互作用后的应力应变规律。基于不漏耕、不重耕的条件分析锹片端点运动轨迹,确定了锹片转速以及与其相匹配的前进速度。为验证垦复装置的垦复效果,以耕深和耕深稳定性系数为指标,以锹片转速为因素,在油茶林地进行了垦复试验。结果表明:在锹片入土倾角为70°、锹片转速为20~40r/min及其与匹配的前进速度下,垦复装置耕作正常,耕深平均值为159~166mm,耕深稳定性系数为92.72%~94.82%。

关键词：油茶林垦复旋转锹 EDEM

利用最大熵(MaxEnt)模型对红豆杉潜在适生区的模拟

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东北林业大学学报 2024年第4期52卷 66-71页

作者：周宇琛胡菊华刘牧谢官宏江西农业大学南昌330045

为了研究红豆杉(Taxus wallichiana ***(Pilger)Florin)的保护和繁殖,利用红豆杉存在记录与环境因素,利用最大熵(Maxent)模型,使用红豆杉分布数据,气象以及地形数据,分析影响红豆杉分布的主导环境要素,模拟红豆杉在我国的潜在适宜区,并... 详细信息

为了研究红豆杉(Taxus wallichiana ***(Pilger)Florin)的保护和繁殖,利用红豆杉存在记录与环境因素,利用最大熵(Maxent)模型,使用红豆杉分布数据,气象以及地形数据,分析影响红豆杉分布的主导环境要素,模拟红豆杉在我国的潜在适宜区,并结合我国自然保护区分布范围进行分析。研究结果表明:共提取了6个影响红豆杉潜在适生区的主导环境因素,分别为5月平均降水量、4月平均降水量、9月平均降水量、高程、坡度、3月平均降水量,红豆杉的潜在适生区是气候与地形的共同作用结果,春季降水量、高海拔与一定的坡度区间是影响红豆杉分布的主要因素;构建的最大熵模型的评价指标受试者工作特征曲线下面积(AUC)为0.933,表明该模型模拟结果精准,生成的红豆杉适生区结果可信;红豆杉的高适生区主要分布在鄂、陕、渝、湘、黔交界处以及闽、浙、赣交界处,高适生区多以高海拔山区为主;高适生区与中适生区分别有6.27%与4.82%的面积处于自然保护区范围内,可以针对部分高适生区的自然保护地对红豆杉进行就地保护与引种栽培,科学制定红豆杉的保护方案。

关键词：红豆杉最大熵模型适生区叠加分析

农业补贴下资源禀赋对农户农机社会化服务采纳行为的影响

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中国农机化学报 2024年第2期45卷 288-295页

作者：颜玄洲李卓张征华蔡辰欢江西农业大学工学院南昌市330045 江西农业大学农业机械化发展研究中心南昌市330045 江西农业大学经济管理学院南昌市330045

农机社会化服务作为小农户链接现代农业的桥梁,是发展农业机械化和规模化经营的重要手段,对推动农业现代化具有重要意义。在对江西省483户农户进行实地调查的基础上,采用二元Logistic模型实证分析农户资源禀赋对农户农机社会化服务采纳... 详细信息

农机社会化服务作为小农户链接现代农业的桥梁,是发展农业机械化和规模化经营的重要手段,对推动农业现代化具有重要意义。在对江西省483户农户进行实地调查的基础上,采用二元Logistic模型实证分析农户资源禀赋对农户农机社会化服务采纳行为的影响,并进一步分析农业补贴对农户资源禀赋影响农户农机社会化服务采纳行为的调节作用。研究结果表明:农户资源禀赋显著影响农户农机社会化服务采纳行为,其中户主的健康状况、经营年限、家庭劳动力人数、熟识的村干部数量、农业收入占比、耕地面积显著正向影响其农机社会化服务采纳行为,农机价值则显著负向影响其农机社会化服务采纳行为。另外,农业补贴对农户资源禀赋影响农机社会化服务采纳行为有显著的正向调节作用。具体而言,农业补贴对人力资源禀赋中的健康状况、社会资源禀赋中的是否加入合作社、经济资源禀赋中的农业收入占比和自然资源禀赋中的耕地面积与农机社会化服务采纳行为的关系均有正向调节作用。基于此,提出落实好农业补贴政策、鼓励身体健康的高素质农民务农、鼓励政府部门与农民多交流沟通、增加农民收入等对策建议。

关键词：农户资源禀赋农业补贴服务采纳行为二元Logistic模型

基于LES方法的新型涡激振动风能采集器俘能特性分析

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太阳能学报 2024年第5期45卷 70-76页

作者：胡捷黄俊仕李红文建萍肖志峰黎波江西农业大学工学院南昌330045 江西省畜牧设施技术开发工程研究中心南昌330045

以所研制的涡激振动能量收集器(VIVPEHS)为研究对象,联合开源软件OpenFOAM和Matlab对大涡模拟(LES)方程、二阶范德波尔(Van der Pol’s)方程和高斯定律(Gauss’law)进行涡街振动俘能耦合计算,建立流机电耦合VIVPEHS数值模型,同时搭建并... 详细信息

以所研制的涡激振动能量收集器(VIVPEHS)为研究对象,联合开源软件OpenFOAM和Matlab对大涡模拟(LES)方程、二阶范德波尔(Van der Pol’s)方程和高斯定律(Gauss’law)进行涡街振动俘能耦合计算,建立流机电耦合VIVPEHS数值模型,同时搭建并列双圆柱VIVPEHS俘能测试平台对数值模型开展实验验证。结果表明:升/阻力、压电梁位移、机电转换效率和尾流形态的预测值与实验数据符合良好。实验和计算结果表明,当圆柱直径(D)不变时,随着俘能距离(Sn)的增加,输出电压先增大后减小,在S_(n)=8D时输出电压最大;随着负载阻抗的增大,输出功率先增大后减小,存在最优负载阻抗(25000Ω),此时并列双圆柱VIVPEHS的输出功率可达72 mW,且直接点亮21只商用LED。

关键词：风能涡激振动模型压电流机电耦合

LIBS结合机器学习算法的江西名优春茶采收期鉴别

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 479-485页

作者：陶雷蔡广源程占东黄林何秀文徐将姚明印江西农业大学工学院江西南昌330045 江西省高校生物光电及应用重点实验室江西南昌330045 江西农业大学生物科学与工程学院江西南昌330045

春茶采收期极大地影响其经济价值和消费者接受度。为快速鉴别不同采收期春茶,以庐山云雾茶和狗牯脑茶的明前茶、雨前茶为对象,研究激光诱导击穿光谱(LIBS)结合机器学习的茶叶鉴别方法。每类茶叶和茶水采集100幅光谱数据,并以3∶2的比例... 详细信息

春茶采收期极大地影响其经济价值和消费者接受度。为快速鉴别不同采收期春茶,以庐山云雾茶和狗牯脑茶的明前茶、雨前茶为对象,研究激光诱导击穿光谱(LIBS)结合机器学习的茶叶鉴别方法。每类茶叶和茶水采集100幅光谱数据,并以3∶2的比例随机划分训练集和测试集。对LIBS光谱进行基线校正预处理后优选出11组谱线数据,分别输入线性判别分析(LDA)、支持向量机(SVM)、K最近邻(KNN)、集成学习(EML)分类模型进行分析。结果表明,将茶叶茶水数据融合可有效鉴别春茶采收期,且数据融合后表现出更好的稳定性和鲁棒性,其中,LDA模型在庐山云雾春茶和狗牯脑春茶的测试集识别率分别达到98.60%、99.38%。即LIBS结合机器学习算法区分不同采收期春茶具有可行性。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱机器学习线性判别分析茶叶鉴别