摘要：现有的大型喷杆喷雾机的喷杆大多采用传统桁架结构,随着喷杆长度的增加,配套机构、设计复杂度及整机质量相应增加,整机质量大,农田中行走的通过性差,陷车风险高;喷杆平衡控制难度加大,降低了整机的可靠性和便利性;特别是在水田喷施作业中,大型喷杆喷雾机的功能受到很大限制。本文提出了一种旋翼悬浮式喷杆,分别融合地面机械高续航、载重大和空中无人机作业灵活、受地形地貌限制小的优点,并设计了自动调平控制系统以实现喷雾机喷杆在喷施作业过程中保持水平姿态。分析了喷杆的受力情况,对自动调平控制系统进行了辨识和建模,采用“陀螺仪+激光雷达”进行双传感器融合控制的方式,开展了旋翼悬浮式喷杆自动调平控制算法的仿真试验、台架试验和田间试验。试验结果表明:采用双传感器融合的模糊PID控制算法优于单传感器的角度PID控制算法,可较好地避免出现失稳状态;在田间试验中,当喷杆进入稳定状态后,整根喷杆各点离地高度均值在1.4~1.5 m之间,标准差不大于0.1027 m,具有较好的水平度;所采集的10个不同时刻喷杆各点高度均值的变异系数为1.40%,说明喷杆悬浮高度的稳定性较好。该研究验证了旋翼悬浮式喷杆作业方法的可行性。

摘要：为探究气吸式播种机气力系统多分支汇流管路负压气流的流动规律,掌握管路总体压力损失与管路几何结构之间的关联特性,获取管路总体压力损失的定量预测目标值,该研究对多分支汇流管路气流流动状态进行分析,明确了影响管路气流流动的主要因素,采用单因素试验及Fluent仿真模拟,从宏观、微观尺度阐明多分支汇流管路中的气流流动规律及总体气压损失原因,通过量纲分析法建立了总体压力损失(ΔP,Pa)与空气密度(ρ,kg/m^(3))、空气动力黏度(μ,Pa·s)、集管封闭端长度(L,mm)、入口支管1的入口流量(Q,m^(3)/s)、入口支管内径(d,mm)、入口支管长度(h,mm)、入口支管间距(δ,mm)、集管内径(γ,mm)、出口支管内径(D,mm)和出口支管长度(Δ,mm)关系的经验式。台架试验结果表明,所建立的经验式应用范围为0.0009 m^(3)/s≤Q≤0.0045 m^(3)/s,28 mm≤d≤45.2 mm,100 mm≤l≤200 mm、200 mm≤δ≤300 mm,42.6 mm≤γ≤81.4 mm,150 mm≤Δ≤250 mm,34 mm≤D≤42.6 mm、53.6 mm≤D≤57 mm,对多分支汇流管路总体压力损失的预测精度在经验式计算值的10%以内。所建立的经验式可为气吸式播种机多分支汇流管路的设计选型、结构优化提供参考。

摘要：为减少化学除草剂的使用,解决现有水田除草机械除草效果差等问题,该研究设计了一种水田行间除草装置,包括压草浮板和除草辊等结构,工作时压草浮板先将压倒杂草,紧接着除草辊将压倒的杂草压入泥中。压草浮板先将杂草压倒,除草辊将杂草压入泥中的几率可提高9.98%。除草辊两端设有倒角,在避免或减少对水稻根系损伤的同时可扩大行间除草区域,最大可增加常规除草宽度的3%。对压草浮板和除草辊进行了参数设计,通过仿真试验分析了行间除草装置与土壤之间的相互作用规律,确定最佳作业条件为入土深度35 mm,前进速度0.8 m/s。以未除草、化学除草、人工除草和不同参数的除草辊为试验因素,以水稻植株高度、产量、产量构成因素和水稻根系参数为试验指标,进行田间试验,试验结果表明,行间除草装置平均除草率最高为87.51%,可以翻动土壤,增加土壤透气性。与常规宽度的除草辊相比,增加除草宽度,扩大行间除草区域最大可提高除草率7.3个百分点。不同的除草处理对水稻植株高度和产量等有显著影响(P<0.05),机械除草可以促进水稻的生长发育,其产量可以达到甚至超过化学除草和人工除草水平。不同参数的除草辊对植株高度、产量和根系等有显著影响(P<0.05),增加除草辊宽度同时两端设倒角,可以减少对水稻根系的损伤,有利于水稻的生长发育,提高水稻产量。研究结果可为水田除草机械装备的研究提供参考。

摘要：杂草作为一种常见的农业问题,对农作物的生长造成比较严重的影响,控制和管理杂草是农业生产活动中的重要一环。近年来,随着无人机技术和人工智能技术的快速发展,基于无人机平台的特定区域杂草管理是目前除草作业的主流研究,而精确高效地对田间杂草进行识别和检测是实现自动化杂草管理的重要前提。但高效的识别模型往往意味着大量的农业数据。为了降低对农业标签数据的依赖性,该研究提出了一种UANP-MT(uncertainty aware and network perturbed mean teacher)的半监督语义分割网络。该模型基于PSPNet结构与MT(mean teacher)的思想,首先通过对教师网络做扩增输出,令该部分做出若干次推理并取其均值,以此来保证网络预测的鲁棒性,其次在网络的一致性学习部分构建不确定性系数来约束不同网络间的输出差异,提高预测的置信度和可靠性,从而提高模型的识别准确度。为了验证所提出的模型的有效性,设计消融试验,包括对网络参数的取值设置,特征提取网络backbone的选取,以及在不同数据量的数据集下对模型进行性能测试,试验过程中确定了模型的一些最佳的参数设置。结果表明,在与原监督网络的对比试验中,在所提出的UANP-MT模型在标签数据低于原监督网络的前提下,其F1分数,像素精确度PA(pixel accuracy)以及交并比Iou(intersection over union)3个评估指标或皆比原监督网络更高,性能更优。此外,在与常用的语义分割模型的对比中,UANP-MT也体现出了其优越性,在1/4数据集的标签数据量参与训练的情况下F1分数为81.83%,像素准确度为95.84%,交并比为90.70%。评估指标分别优于次之的Deeplabv3+模型4.71,7.94,8.27个百分点。该模型能够较好地在低标签数据量情况下对杂草数据集做出高质量的检测和识别,极大地减少物力和时间成本,对后续开发无人机平台的自动化除草作业有一定的参考作用。

摘要：提出了一种新型的强鲁棒黑盒指纹水印框架及方法。首先,提出了一种基于数字水印技术的高视觉质量的、具有一定安全性的毒化图像构造方法,将指示用户身份的信息嵌入到毒化图像,实现多用户场景下深度神经网络模型的可追溯性,并降低毒化图像被伪造的概率;其次,提出了毒化特征加强模块来优化模型训练;最后,设计了对抗训练策略,有效地学习到嵌入强度很小的指纹水印。大量的仿真实验表明,所构造的毒化图像中的指纹水印具有非常好的隐蔽性,大幅超越了WaNet等同类最优模型水印方法;以分类性能降低不超过2.4%的代价获得了超过99%的黑盒模型指纹水印验证率;且即便在指纹水印相差1位时亦能准确地进行模型水印版权验证。这些性能总体上优于同类最优的模型水印方法,表明了所提方法的可行性和有效性。

摘要：杂草的有效控制是降低直播稻稳产风险的重要措施,播前土壤火焰处理是以非化学方法在进行播种前抑制杂草种子萌发的有效手段。为明确土壤火焰处理中温度场对杂草种子发芽率的影响规律,采用数值模拟方法对燃料分流部件中集管结构参数进行了研究,数值模拟和验证试验结果表明,当集管内径d为20 mm、气体输入流量为1.0~3.5 m^(3)/h时,最大流量偏差系数Δη在3.0%以内,支管间气体流量分配较均匀。基于数值模拟结果设计了火焰燃烧装置,研究6种输入流量(1.0~3.5 m^(3)/h)的液化石油气燃料对火焰高度和火焰温度分布的影响,以拖拉机行进速度、燃料输入流量和土壤深度作为试验因素,进行了全因素试验,采用稻田间常见的杂草种子研究温度场对杂草种子发芽率的影响规律。试验结果表明,在常温常压工作环境下,火焰高度和火焰温度最高值均随着燃料输入流量的增大而增大;当拖拉机行进速度为2.36 km/h,燃料输入流量为2.5、3.0、3.5 m^(3)/h时,土壤温度最高值可分别达到92.83、116.58、156.83℃;相比未经火焰处理的对照组,当土壤温度达到92.83℃时,在α=0.05的显著性水平下,千金子、异型莎草种子发芽率显著降低,但马唐、鳢肠种子发芽率受影响不显著,当土壤温度达到116.58℃和156.83℃时,4种杂草种子发芽率均显著降低;当土壤温度达到156.83℃时,马唐、鳢肠、千金子和异型莎草4种杂草种子发芽率分别降低94.82%、87.81%、86.54%和84.05%。田间试验结果表明,土壤火焰处理对稗草、马唐、鳢肠和异型莎草有显著的抑制萌发作用,其相对除草率Y≥80.00%。

摘要：现有槽轮式排肥器存在低转速下脉动性较强和排量范围较小的问题,较难满足农用无人机低空高速施肥对大排量范围以及排量连续性和准确性的要求。针对以上问题,该研究设计了凹槽形状和凹槽列数不同的排肥槽轮,并利用EDEM仿真模拟和台架试验测试了各槽轮的排量范围以及排肥时的脉动性和准确性,优选出满足无人机施肥要求的排肥槽轮。仿真结果表明,转速为10~40 r/min时,凹槽的截面形状和列数对脉动性影响较大,且直槽槽轮的脉动性较为明显,外切4列和内切5列对脉动的幅度和时间间隔的影响最小。台架试验结果表明,转速为40~120 r/min时,各槽轮排放复合肥和尿素的排量均在17 kg/min以上,且均随转速的增大而增大,能够满足无人机施肥时对排量的需求。方差分析表明凹槽截面形状和凹槽列数的主效应和交互作用对排量的影响均显著(P<0.05),而且会受到转速的干扰。对于复合肥,外切6列、直槽6列和外切5列槽轮的变异系数波动最小,基本稳定在1%以内;内切4列、内切6列和外切4列槽轮的变异系数波动范围稍大,但均在3%以内。对于尿素,内切4列和直槽4列的变异系数波动较大,排量准确性较差,内切6列和直槽6列槽轮的变异系数波动较小,基本稳定在1%以内;直槽5列、内切5列、外切4列、外切5列和外切6列槽轮的变异系数波动范围基本在1%~2%。综合低转速下的排量脉动性和高转速下的排量准确性,为了确保不同转速下的排肥效果,施肥无人机排放复合肥时可选择外切4列槽轮,排放尿素时可选择外切4列或内切5列槽轮。该研究可为施肥无人机的排肥性能研究提供参考。

摘要：为探究不同类型飞防助剂与杀虫剂配伍方式对其防治稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis效果的影响,以杀虫剂、飞防助剂和施药液量为因素设计3因素4水平的正交试验,通过方差分析(analysis of variance,ANOVA)对各因素的显著性水平进行分析,确定对稻纵卷叶螟具有理想防效的配伍方式。结果表明,杀虫剂和飞防助剂对防治稻纵卷叶螟的效果均有极显著影响,施药液量对防治稻纵卷叶螟的效果无显著影响。施药后第15天,杀虫剂选择10%甲维·茚虫威悬浮剂、飞防助剂选择有机硅、施药液量选择30.0 L/hm^(2)的配伍方式对稻纵卷叶螟的防效较好,达84.32%。飞防助剂并非对所有杀虫剂都具有同等增效,其中聚合物助剂对5%氯虫苯甲酰胺悬浮剂的增效显著高于对其他3种杀虫剂的增效,植物油助剂对12%甲维·虫螨腈悬浮剂的增效显著低于对其他3种杀虫剂的增效,有机硅助剂对4种杀虫剂的增效均较好。

摘要：为探索利用植保无人机实施玉米螟防治的最佳作业模式,以作业机型(XP2020、T16)、农药类型(氯虫苯甲酰胺悬浮剂、甲维·茚虫威水乳剂和氰·鱼藤乳油)、施药液量(15、22.5和30 L/hm^(2))以及空列作为对照设计了4因素3水平的正交试验;田间试验设9个无人机雾滴采集区和防效调查区,同时设置高地隙喷雾机作业区和空白区作为对照,以全面评估不同作业模式下的雾滴沉积效果和防治成效。结果显示:在当前试验条件下,试验区雾滴体积中径与沉积量呈正相关(R2=0.712,P<0.05);农药类型对玉米螟防效有显著影响(P<0.05),而作业机型(XP2020与T16)和所设范围内的施药液量(15~30 L/hm^(2))均未对防治效果产生显著影响。综合考量防治效果、作业效率、经济效益及抗风险能力等多方面因素,推荐采用T16植保无人机以22.5 L/hm^(2)的施药液量喷施含氰·鱼藤EC与有机硅助剂的混合药液进行无人机防治玉米螟作业,施药后7 d对玉米螟的防治效果可达72%。

摘要：为探究飞防助剂类型与杀虫剂的混配方式对水稻二化螟防治效果的影响,本研究以杀虫剂(10%甲维∙茚虫威SC、5%氯虫苯甲酰胺SC和0.8%鱼藤酮SC)、飞防助剂(有机硅助剂、矿物油助剂和卵磷脂助剂)、施药液量(21、24和27 L/hm^(2))为因素设计了3因素3水平的L9(34)正交试验,通过方差分析(ANO⁃VA)方法对各因素的显著性水平进行了分析。结果表明,在本研究的试验条件下,施药后第14天,杀虫剂对水稻二化螟防治效果有显著性影响(P<0.05),飞防助剂对水稻二化螟防效有极显著影响(P<0.01);在设定的施药液量范围内(21~27 L/hm^(2)),施药液量对水稻二化螟防效无显著性影响。混配方式7(0.8%鱼藤酮SC、有机硅助剂和27 L/hm^(2)施药液量)具有较好的速效性与持效性,施药后第14天的防效达81.45%;混配方式4(5%氯虫苯甲酰胺SC、有机硅助剂和24 L/hm^(2)施药液量)持效性显著,施药后第14天的防效为79.30%。本研究成果可为防治水稻二化螟的药液混配方式提供参考。