《农业工程学报》2024年第23期导读

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摘要:《农业工程学报》2024年第23期报道了包括:专论与综述、农业装备工程与机械化( “新能源农业技术与装备”专题)、农业水土工程、农业信息与电气技术、农业生物环境与能源工程、土地保障与生态安全、农产品加工工程等农业工程核心技术方面的部分最新科研成果。本期共刊发3

感谢中国农业大学何雄奎教授团队提供的封面图片“数智农田智能作业装备系统”。

《农业工程学报》2024年第23期报道了包括:专论与综述、农业装备工程与机械化( “新能源农业技术与装备”专题)、农业水土工程、农业信息与电气技术、农业生物环境与能源工程、土地保障与生态安全、农产品加工工程等农业工程核心技术方面的部分最新科研成果。本期共刊发36篇论文,来自国内外88个高等院校和科研院所及企业单位,包括美国密歇根大学环境与可持续发展学院、中国科学院、中国农业大学、华南农业大学、江苏大学、浙江大学、南京农业大学、西南大学等。所有研究均受省部级及以上项目资助(共计75项),其中国家级项目26项(国家重点研发计划项目6项,国家自然科学基金项目20项)。

01

何雄奎教授团队依托中国农业大学超高产种植制度科技小院的智慧技术示范基地,集成大数据、物联网、云计算和人工智能等技术,应用农情监测站、水肥微喷带灌溉、病虫害管理、智能作业装备、种植管理及溯源等系统,建立人‒机‒作物全要素生产的监测、管控和决策云平台构建作物‒农艺‒农机信息融合模式,实现农作物的生产信息采集、科学种植、机械作业、智能管理及追溯,达到了农作物质优产高、高效安全的生产目标,解决了传统农田的作物信息获取难、管护不及时,机械化程度低等问题,基本实现了农田作物生产的信息化、机械化和智能化作业。

余忠义,全春夏,方舟,等. 数智农田构建关键技术装备及展望[J]. 农业工程学报,2024,40(23):1-14. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202407107

02

张恒教授团队对无人船在渔业智慧监管中的应用,包括自主航行、路径规划、水环境监测和水产养殖等方面的关键技术及其未来研究方向进行了系统分析,明确无人船搭载高分辨率传感器和智能系统在实时监测渔船活动、非法捕捞行为识别、水环境监测等方面的应用现状与优势,同时指出提高无人船在复杂条件下的稳定性和可靠性、设计多参数一体化检测系统、开发可靠的自供电模块和拓展应用场景是无人船在智慧渔业领域的重要发展方向。

李明,谈名名,蒋朝伟,等. 无人船在渔业智慧监管领域的研究与应用综述[J]. 农业工程学报,2024,40(23):15-25. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202406119

03

沈成副研究员团队分析了电动农机装备对电池部件、电驱部件、电驱控制、能量管理和协同控制等方面的关键技术要求,分析了相关技术研究进展展望了电动农机在设施种植业、丘陵山区和休闲农业等作业场景中的应用,提出未来应在高通过性专用底盘、高适配性三电系统、作业部件电动化改造、智能化电动化技术融合等方面的技术发展方向。

刘浩鲁,沈成,胡良龙,等. 电动农业装备研究进展与发展趋势[J]. 农业工程学报,2024,40(23):39-51. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202404176

04

汪若尘教授团队针对现有丘陵山地农业机械机身调平效果不佳,坡地作业稳定性较差的问题设计了一种机电式全向调平农用作业机,并提出基于BP神经网络PID的自动调平控制方法。试验结果表明,相比于PID控制,BP神经网络PID控制下,横纵向调平稳定时间平均缩短0.5 s,横纵向调平倾角误差均在±1.5°之内,能够较好地实现作业平台的自动调平控制,满足丘陵山地作业农机的调平性能需求。

汪若尘,蒋亦勇,丁仁凯,等. 基于BP神经网络PID的机电式作业机全向调平控制[J]. 农业工程学报,2024,40(23):52-62. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202405120

05

肖茂华教授团队等设计了一种适用于园艺环境的履带式自动导航电动微耕机以搭载ROS系统的英伟达Jetson Orin Nano为主控系统,并与电动微耕机底层通讯,根据粗差对扩展卡尔曼滤波状态估计的影响,提出改进抗差自适应扩展卡尔曼滤波法。田间耕作试验的碎土率可达95.8%,微耕机具有较优的作业质量,满足园艺环境的旋耕作业要求。

王家博,魏文波,王广阔,等. 履带式电动微耕机自动导航系统设计与试验[J]. 农业工程学报,2024,40(23):63-72. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202405182

06

张宝忠高级工程师团队利用ERA5再分析数据集和全球灌溉面积数据集对中国粮食主产区陆气耦合强度指数(coupling strength index , CSI)进行了定量分析,结合土壤湿度和潜热通量探讨了灌溉对CSI的影响。结果表明,灌溉对中国粮食主产区CSI有明显增强效应,且近年来这种增强效应在北方和南方分别以0.99×10−4、2.53×10−4 MJ/m2的速度逐渐变大,研究结果为国家粮食安全和适应气候变化发展战略提供了重要参考。

王渊,王雅琦,张宝忠,等. 灌溉对中国粮食主产区陆气耦合强度的影响[J]. 农业工程学报,2024,40(23):147-154. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202406038

07

龙陈锋教授团队提出了一种基于改进UNet(vgg16 coordinate dropout focal-dice mixed loss UNet,VCDM-UNet的叶瘟分割模型,将VGG16作为UNet的主干网络,在上采样模块中引入CA注意力机制和Dropout机制。采用焦点-骰子混合损失改进模型的损失函数,基于田间三叶期水稻叶片图像进行了验证,结果表明,VCDM-UNet的平均交并比、平均像素精度、宏平均F1分数分别为82.93%、88.87%、89.96%均优于3种对比模型,能够满足叶片和病斑的分割任务,可为叶瘟病害程度分级提供技术支持。

邓阳君,王旭,龙陈锋,等. 基于VCDM-UNet的水稻叶瘟病斑分割和病害程度分级[J]. 农业工程学报,2024,40(23):190-198. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202406146

08

汤永华副教授团队提出一种改进YOLOv8鱼体病害检测模型MS-YOLOv8,采用空间到深度卷积替换YOLOv8网络模型中的跨行卷积,提出多标签边界框损失函数MLIoU。研究表明,YOLOv8使用MLIoU时,在简单、一般、复杂3种难度鱼体病害的检测中检出率比Inner-SIoU提高11.13、3.76、12.38个百分点,比原模型提高6.27、0.66、3.01个百分点;均值平均精度相比YOLOv5n、YOLOv7、YOLOv8n分别高出12.05、10.18、11.15个百分点,总检出率95.36%,每秒检测图像132帧。研究结果可为病鱼清理工作提供有效技术支持。

汤永华,张志鹏,林森,等. 基于多标签补偿的改进YOLOv8鱼体病害检测方法[J]. 农业工程学报,2024,40(23):227-234. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202401159

09

曹宇教授团队通过对过往土地利用冲突概念内涵和理论基础的总结,构建了统一的土地利用冲突概念框架,以冲突主客体为抓手,对土地利用冲突识别与评价、驱动机制分析以及治理等方面的研究成果进行分类总结,认为未来的土地利用冲突研究应对多视角理论体系构建、土地利用功能视角下的土地利用冲突的深入研究,驱动机制的深入分析和复合治理路径探索等方面有待进一步的拓展和深化。

方晓倩,邓卜洋,苏梦园,等. 土地利用冲突研究进展和展望[J]. 农业工程学报,2024,40(23):313-322. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202407034

10

李成杰副教授团队通过试验测定了油茶籽导热系数、密度等物性参数,计算得出油茶籽有效水分扩散系数的Arrhenius关系式,建立了油茶籽传热传质模型,模型预测值与试验数据最大误差不超过8.5%。基于上述模型研究了油茶籽的变温干燥工艺,经过响应面优化后的干燥参数为前期风温63.7 ℃、水分转换点38.5%、后期风温74.8 ℃,在此干燥条件下,单位能耗为5.040 kJ/g,干燥速率为0.048 g/(g·h),与回归模型预测结果的相对误差分别为7.4%和12.1 %。研究结果可为油茶果干燥爆蒲方法的产业化推广提供理论依据和应用参考。

黄建江,郭子洋,李圣陶,等. 油茶果热风干燥爆蒲后茶籽传热传质特性及干燥工艺优化[J]. 农业工程学报,2024,40(23):332-341. DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202406126

农业工程是一个综合性的交叉学科,是现代科学、技术和工程与农业产业化、现代化的有机结合。经国务院学位委员会研究批准,农业工程为工学门类下属“一级学科”,下设4个二级学科专业:农业机械化工程、农业水土工程、农业生物环境与能源工程、农业电气化与信息化;农业工程类下设 7个本科专业目录:农业工程、农业机械化及其自动化、农业电气化、农业建筑环境与能源工程、农业水利工程、土地整治工程、农业智能装备工程。本刊为中国科学技术协会所属全国一级学会中国农业工程学会主办的一级学报,面向全球读者,刊载农业工程一级学科及其相关工程技术研究新成果。

本刊被EI Compendex(核心版)、Scopus、CA、CSA、CAB Abstracts、CSCD、《中文核心期刊要目总览》、《中国科技核心期刊目录》等权威数据库收录。本刊在农业工程类期刊排名中多项位列第一,2015年入选国家新闻出版广电总局“百强报刊”,多年连续入选“中国最具国际影响力学术期刊”、“百种中国杰出学术期刊” 、“中国精品科技期刊” 、“RCCSE中国权威学术期刊” 、“科技期刊数字影响力100强”等。2019年获得中国科协等七部委联合实施的“中国科技期刊卓越行动计划”项目支持。2020年入选中国农林领域高质量科技期刊分级目录第一区(T1)。2024年入选中国“农业工程”和“遥感科学与技术”领域高质量科技期刊分级目录第一区(T1)。2024年获得中国科协等七部委联合实施的“中国科技期刊卓越行动计划二期”(中文领军期刊)项目支持。

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来源:三木椋柚

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