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射流清洗对微灌过滤器滤网清洗效果及损伤研究

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排灌机械工程学报 2024年第1期42卷 102-108页

作者：李诗莹叶含春王振华刘宁宁张金珠李淼石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832000 现代节水灌溉兵团重点实验室新疆石河子832000 兵团工业技术研究院新疆石河子832000

为探究射流清洗技术在农业微灌过滤器清洗过程中的应用,开展射流清洗试验研究,分析入射压力、喷嘴口径、喷嘴扩散角度等3个参数对微灌过滤器滤网清洗效果及表面损伤程度的影响规律.试验结果表明:清洗效果随入射压力、喷嘴口径、喷嘴扩... 详细信息

为探究射流清洗技术在农业微灌过滤器清洗过程中的应用,开展射流清洗试验研究,分析入射压力、喷嘴口径、喷嘴扩散角度等3个参数对微灌过滤器滤网清洗效果及表面损伤程度的影响规律.试验结果表明:清洗效果随入射压力、喷嘴口径、喷嘴扩散角度的增大而提升,但提升幅度不断减小;滤网表面损伤程度随入射压力、喷嘴口径的增大而增大,随喷嘴扩散角度的增大而减小,其幅度逐渐减小;通过方差分析可知,射流参数对清洗效果影响程度从大到小依次为喷嘴口径、入射压力、喷嘴扩散角度,对滤网表面损伤影响程度从大到小依次为喷嘴口径、喷嘴扩散角度、入射压力;通过TOPSIS综合评价得到最佳射流参数组合为入射压力0.3 MPa,喷嘴口径3 mm,喷嘴扩散角度80°.

关键词：微灌过滤器滤网射流清洗射流参数清洗效果基体损伤

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基于特征优选的北疆典型区域非农化遥感监测

农业工程学报 2024年第5期40卷 275-286页

作者：曹宇娟戴建国张国顺夏明辉赵庆展穆正阳许淼淼石河子大学信息科学与技术学院石河子832003 兵团空间信息工程技术研究中心石河子832003

该研究旨在准确把握耕地“非农化”的时空格局,为制定合理的土地利用和耕地保护政策提供重要依据。随着特征提取技术和分类算法的进步,利用遥感影像进行大规模耕地动态监测变得更加准确和高效。该研究选用Sentinel-2卫星影像,探讨了不... 详细信息

该研究旨在准确把握耕地“非农化”的时空格局,为制定合理的土地利用和耕地保护政策提供重要依据。随着特征提取技术和分类算法的进步,利用遥感影像进行大规模耕地动态监测变得更加准确和高效。该研究选用Sentinel-2卫星影像,探讨了不同算法和特征变量在耕地非农化监测中的优势。首先提取了4类特征共计31个指标,并通过主成分分析(principipal component analysis, PCA)和相关系数矩阵进行特征优选,获得了12个关键指标,并设计了5种特征组合方案。随后,采用7种基础算法执行影像分类,并通过“单阶段”和“二阶段”两种分类策略,提取耕地“非农化”信息。研究结果表明,有效选择多种特征变量和算法对于提高监测精度至关重要。在所有测试的模型中,采用Softmax构建的二阶段模型精度最高,最优特征组合为光谱特征+光谱指数特征+纹理特征,特征变量维度减少至12个。总体精度、平均用户精度、平均生产者精度和Kappa系数分别达到94.92%、95.16%、93.15%和0.88。对比2020年和2022年研究区数据发现,耕地转变为非农化用地的面积为146.153 km^(2),而非农化用地转变为耕地的面积为123.074 km^(2),导致耕地净减少23.079 km^(2)。综上所述,该研究提出的耕地“非农化”监测方法可以为相关的地物信息提取和耕地资源保护与可持续利用等研究提供技术支持和方法参考。

关键词：遥感特征优选非农化耕地 Sentinel-2

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桑葚-紫薯复合冻干果块的制备工艺优化及品质评价

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农业工程学报 2024年第12期40卷 276-285页

作者：周燕李鑫董浩李玲玲刘宇星杨晚婷程少波陈国刚石河子大学食品学院石河子832000 石河子质量与计量检测所石河子832000

传统冻干产品加工工艺技术含量低,产品配方、营养和口味单一,市场同质化现象严重,日渐无法满足消费者的需求。为增加市面上复合型果蔬冻干产品的多样性,丰富冻干产品的口感和营养价值,该研究以桑葚和紫薯为主要原料,采用真空冷冻干燥技... 详细信息

传统冻干产品加工工艺技术含量低,产品配方、营养和口味单一,市场同质化现象严重,日渐无法满足消费者的需求。为增加市面上复合型果蔬冻干产品的多样性,丰富冻干产品的口感和营养价值,该研究以桑葚和紫薯为主要原料,采用真空冷冻干燥技术,使用Box-behnken结合综合评分法,探究了果胶、阿拉伯胶、麦芽糊精、果葡糖浆和柠檬酸添加量对桑葚-紫薯复合冻干果块综合评分的影响。结果表明,最佳制备工艺为:果胶添加量0.20%、麦芽糊精添加量8.00%、阿拉伯胶添加量0.20%、果葡糖浆添加量4.00%和柠檬酸添加量0.24%,综合评分为0.87分。工艺优化后的产品总体感官可接受度8.90分,比未添加辅料的复合冻干果块显著(P子还原能力分别显著(P研究结果可以为复合型冻干果蔬产品的发展提供一定的理论依据。

关键词：干燥工艺设计优化桑葚紫薯复合冻干果块

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基于水泵负压输送的切膜排杂装置设计与试验

吉林大学学报（工学版） 2024年第1期54卷 268-280页

作者：胡斌袁成林解彦宇郭孟宇罗昕潘峰李俊伟石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000 现代农业机械兵团重点实验室新疆石河子832003

针对机收膜杂混料因相互缠绕难以分离回收的技术问题,依据机收膜杂混料主成分悬浮特性、形体尺寸和剪切特性的差异,提出在水泵负压输送作用下,旋流沉降和切膜过滤排杂新方法,创新设计切膜排杂装置,理论分析切膜排杂机构的力学特性,搭建... 详细信息

针对机收膜杂混料因相互缠绕难以分离回收的技术问题,依据机收膜杂混料主成分悬浮特性、形体尺寸和剪切特性的差异,提出在水泵负压输送作用下,旋流沉降和切膜过滤排杂新方法,创新设计切膜排杂装置,理论分析切膜排杂机构的力学特性,搭建机收膜杂混料切膜排杂试验装置,开展三因素三水平二次回归正交试验,建立了多目标响应面回归模型,并进行优化与试验验证。结果表明:碎膜合格率影响的主次因素顺序为:动刀转速、定刀缝隙宽度、动刀壁半径;碎膜含杂率影响的主次因素顺序为:动刀转速、动刀壁半径、定刀缝隙宽度。当动刀转速为954 r/min、定刀缝隙宽度为2.8 mm、动刀壁半径为80 mm时,碎膜合格率为88.80%,碎膜含杂率为7.51%,优化试验结果与模型预测值相对误差小于5%。本文研究可为机收膜杂混料的切碎分离方法及装备研究提供参考。

关键词：农业机械机收膜杂混料切碎分离负压输送过滤排杂

新疆伊宁人源植物乳植杆菌的体外益生特性研究

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食品工业科技 2024年第5期45卷 153-160页

作者：陈丽澜王明芳单宇晴倪永清石河子大学食品学院新疆石河子832003

植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)在自然界中分布广泛,是目前开发利用最广泛的乳酸菌物种之一,大多数开发利用的植物乳植杆菌来源于发酵食品或植物基材料。本研究选用分离自新疆伊宁维吾尔族和哈萨克族健康儿童粪便样品中... 详细信息

植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)在自然界中分布广泛,是目前开发利用最广泛的乳酸菌物种之一,大多数开发利用的植物乳植杆菌来源于发酵食品或植物基材料。本研究选用分离自新疆伊宁维吾尔族和哈萨克族健康儿童粪便样品中的植物乳植杆菌,经指纹图谱去除相同条带,挑选出20株代表菌株;指纹图谱聚类结果将菌株分为3个大类,相同民族和年龄段来源的菌株更倾向于聚集在同一小分支上;从基于groEL基因构建的系统发育树上发现相同民族来源的菌株更倾向于聚集在一起;同时对20株菌株的酸、胆盐耐受性、自聚集、疏水性(二甲苯)、抑菌能力、抗生素敏感性、碳糖利用能力进行了体外检测。结果显示,菌株YLW2L-108-29、YLW2L-61-7、YLW1L-44-7耐酸(pH2.5)能力较好,YLW1L-44-6耐胆盐(0.3%浓度)能力最优,菌株YLW2L-61-7、YLW2L-57-4、YLW2L-66-30自聚集和疏水性结果最优,所有菌株在低聚果糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、麦芽糊精、棉子糖、D-海藻糖、果胶、水苏糖和大豆低聚糖上生长良好,大部分菌株在菊粉和抗性淀粉上生长较差,在低聚木糖上生长最差。结合抑菌和抗生素耐药结果,筛选出菌株YLW2L-61-7作为潜在的益生菌菌株开展后续研究,为开发适应区域人群的优良益生菌菌株及产品奠定基础。

关键词：植物乳植杆菌益生特性 groEL基因 rep-PCR

新疆和田地区人源肠道乳酸菌的筛选及其体外益生特性分析

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食品工业科技 2024年第5期45卷 134-143页

作者：李建军古丽拜克热木·艾比卜拉倪永清李谞石河子大学食品学院新疆石河子832003

本研究以新疆和田地区维吾尔族母婴粪便为样品源,对其中乳酸菌(Lactic acid bacteria)进行分离鉴定。测定乳酸菌菌株对腹泻致病菌抑菌性能,及抑菌乳酸菌菌株的体外益生特征实验。依据groEL功能基因测序从19对母婴样本分离出属于15个种的... 详细信息

本研究以新疆和田地区维吾尔族母婴粪便为样品源,对其中乳酸菌(Lactic acid bacteria)进行分离鉴定。测定乳酸菌菌株对腹泻致病菌抑菌性能,及抑菌乳酸菌菌株的体外益生特征实验。依据groEL功能基因测序从19对母婴样本分离出属于15个种的113株乳酸菌,其中优势种是唾液联合乳杆菌(Ligilactobacillus salivarius)和香肠伴生乳杆菌(Companilactobacillus farciminis)。从113株乳酸菌菌株中筛选得到29株菌株对6种腹泻致病菌都有抑制效果,其中,香肠伴生乳杆菌HTb36X-2通过4 h的模拟胃肠液处理后存活率最高达69.50%;罗伊氏粘液乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri)HTb34X5-6、HTb34X5-1自聚性最高与疏水性最高,其疏水性分别为31.67%和29.00%,自聚性分别为81.32%和70.91%;并结合抑菌菌株的抗生素耐药性和碳源代谢能力,最终筛选出香肠伴生乳杆菌HTb36X-2,副干酪乳酪杆菌(Lacticaseibacillus paracasei)HTb6X-6,干酪乳酪杆菌(Lacticaseibacillus casei)17X-4、17X-5,罗伊氏粘液乳杆菌HTb34X-5-1、HTb34X-5-6,发酵粘液乳杆菌(Limosilactobacillus fermentum)10D12-2共7株作为潜在益生菌菌株,为开发具有抗腹泻功能的优良益生菌株及产品奠定前期基础。

关键词：乳酸菌 groEL 抑菌活性益生特性益生菌

山药片红外联合热风干燥热质传递收缩模拟与品质

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农业工程学报 2024年第6期40卷 134-145页

作者：张继凯郑霞肖红伟单春会李义璨杨涛庆石河子大学机械电气工程学院石河子832003 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 现代农业机械兵团重点实验室石河子832003 中国农业大学工学院北京100080 石河子大学食品学院石河子832003

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度(50、60、70℃)下... 详细信息

为了准确揭示山药片红外联合热风干燥传热传质机理,在考虑山药片收缩变形特性的基础上,通过有限元软件COMSOL6.1建立了“温度场-湿度场”多场耦合的山药片红外联合热风干燥传热传质模型。模拟研究基于山药片在不同温度(50、60、70℃)下收缩变形的传热传质,并通过试验进行验证。分析不同温度对山药片品质(色差、复水比、多糖和尿囊素含量)的影响。结果表明:(1)山药片体积比随干燥温度的升高而增加,在干燥温度分别为50、60、70℃时,其值分别为34.55%、37.23%、39.04%。(2)在干燥温度为50、60、70℃时,红外联合热风干燥收缩模型可准确预测山药片干燥过程中干燥温度和含水率,其决定系数R^(2)分别为0.973、0.976、0.981和0.983、0.984、0.974。(3)山药片外部温度升高,表面水分开始蒸发,形成水分梯度。随着干燥的继续,红外热量在山药片内部不断积累,导致内部温度升高,水分向外扩散,进而减小了内外水分梯度。随着干燥温度的升高,增加了山药片温度和湿度梯度,促进了热量和质量的传递,提高了水分迁移的速率。(4)在60℃时,干燥品质最优,其色差为7.49、复水比为2.65 kg/kg、多糖含量为24.17 mg/g、尿囊素含量为2.66μg/g。该模型为其他物料在红外联合热风干燥技术的模拟研究提供有益借鉴。

关键词：干燥品质控制山药片红外联合热风干燥收缩传热传质

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基于模型剪枝的棉花氮素营养水平诊断

农业工程学报 2024年第6期40卷 277-284页

作者：陈沛沛戴建国张国顺侯文庆穆正阳石河子大学信息科学与技术学院石河子832003 兵团空间信息工程技术研究中心石河子832003 新疆政法学院信息网络安全学院图木舒克843900

确定棉花的氮素营养水平是实施精准施肥的先决条件和基础。近年来,深度学习逐渐应用于氮素营养水平诊断中,但该方法对高性能设备的依赖性较高,限制了其在资源受限边缘设备上的部署应用。针对这一问题,该研究提出一种基于树莓派4B的棉花... 详细信息

确定棉花的氮素营养水平是实施精准施肥的先决条件和基础。近年来,深度学习逐渐应用于氮素营养水平诊断中,但该方法对高性能设备的依赖性较高,限制了其在资源受限边缘设备上的部署应用。针对这一问题,该研究提出一种基于树莓派4B的棉花氮素营养水平诊断方法。研究采用ResNet101网络构建诊断模型,并通过网络瘦身算法对模型进行剪枝优化,最终将剪枝比例为87%的模型部署在资源受限的树莓派4B上。试验结果表明:当剪枝比例达到87%时,模型精度损失2.55个百分点,同时剪枝后模型参数量、计算量和存储体积分别为4.37 M、1.05 G和16.65 MB,明显提高模型在计算能力有限设备上的推理速度,有助于快速、准确地评估田间棉花的氮素营养状况,从而实现对棉花的精准施肥,提高产量和质量。该研究不仅为实现棉花氮素营养水平的大面积快速诊断提供了技术参考,同时对于作物营养水平诊断的智能终端装备研发具有参考价值。

关键词：棉花氮模型氮素营养水平卷积神经网络模型轻量化边缘智能

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基于含水率变化的气体射流冲击干燥过程温度自适应控制系统

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农业工程学报 2024年第2期40卷 52-62页

作者：杨涛庆郑霞肖红伟单春会张继凯石河子大学机械电气工程学院石河子832000 农业农村部西北农业装备重点实验室石河子832003 现代农业机械兵团重点实验室石河子832003 中国农业大学工学院北京100083 石河子大学食品学院石河子832003

为了给变温干燥工艺提供新的技术支持,实现基于含水率变化的干燥温度自适应控制,该研究设计了具有物料含水率在线检测功能的温度自适应控制系统。采用卷积神经网络建立了以质量检测值、气流冲击速度、称重传感器弹性基体温度、气流冲击... 详细信息

为了给变温干燥工艺提供新的技术支持,实现基于含水率变化的干燥温度自适应控制,该研究设计了具有物料含水率在线检测功能的温度自适应控制系统。采用卷积神经网络建立了以质量检测值、气流冲击速度、称重传感器弹性基体温度、气流冲击距离为输入,物料真实质量为输出的含水率在线检测模型。进行了含水率在线检测模型验证试验。结果表明,该模型满足变温干燥工艺中含水率在线检测的精度要求,5组含水率在线检测模型验证试验的决定系数R2和均方根误差RMSE依次为0.993 4和1.20%。该文设计了改进神经网络-PID(improved neural network-PID,INN-PID)控制器来实现变温干燥工艺中的温度控制。在MATLAB软件中以单位阶跃信号为输入对PID、神经网络-PID(neural network-PID,NN-PID)和INN-PID控制器的动态性能进行仿真。对3种控制器分别进行了50~55℃的干燥温度控制试验。结果表明,在仿真试验中,INN-PID控制器的控制稳定性和调节时间均显著优于另外两种控制器;干燥温度控制试验结果与仿真结果存在近似相同的规律,INN-PID控制器的峰值时间是208.00 s,调节时间是120.59 s,最大超调量是4.87%,满足变温干燥过程中温度控制的要求。该研究在气体射流冲击干燥机中搭建了温度自适应控制系统,进行了基于含水率变化的温度自适应控制试验。结果表明,该系统可以对基于含水率变化的变温干燥工艺中的干燥温度进行快速且有效的调节。该研究对提高干燥设备的自动化水平以及开发新的变温干燥工艺具有重要意义,对其他领域的多信息融合检测和控制策略研究提供参考。

关键词：含水率在线检测变温干燥自适应控制器

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