科研产出
桃品质的无损检测技术研究进展
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：桃果实营养物质丰富，是消费者青睐的水果之一。但桃在生长、采摘和贮藏过程中易受到损害而导致品质下降，严重影响桃的经济价值，因此桃品质检测技术对于保障果实商业价值具有至关重要的作用。传统的检测方法具有耗时长、成本高、对样品有破坏性等缺点，而基于声学特性、力学特性、介电特性、光学特性和电子鼻的无损检测方法，特别是基于光学特性的检测方法，因其无损、快速、准确的优势而发展迅速，目前在桃果实内外部品质检测中得到广泛的应用，然而目前对其优缺点及今后的发展方向缺乏系统总结。本文综述应用上述无损检测技术，尤其是基于光学特性和电子鼻的无损检测方法，评估桃果实外部品质（大小、形状、色泽、香气、表面缺陷）和内部品质（品种、糖度、可滴定酸含量、硬度、冷害、虫害等）的最新研究进展，总结分析了其在桃品质检测中存在的问题，并对桃品质无损检测研究方向进行展望，以期为桃品质无损检测技术的研究提供参考。
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不同预冷方式对甜玉米储藏品质的影响
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探究不同预冷方式对甜玉米储藏品质的影响,本研究采用3种预冷方式(冷库预冷、压差预冷和流态冰预冷)处理甜玉米,测定其预冷过程中的温度变化,预冷后将甜玉米储藏于0℃冷库,测定其储藏期间感官品质、色泽、呼吸速率、乙烯产生速率、可溶性固形物(total soluble solid,TSS)质量分数以及可溶性淀粉、可溶性糖、葡萄糖、果糖、蔗糖含量的变化.结果表明,流态冰预冷在储藏期间保鲜效果最佳,其次是压差预冷.流态冰预冷可快速降低甜玉米内部温度,延缓苞叶黄化,保持籽粒色泽,维持其感官品质,抑制甜玉米呼吸和乙烯释放速率;此外,流态冰预冷可以较好地维持甜玉米籽粒TSS质量分数及可溶性淀粉、可溶性糖、葡萄糖、果糖和蔗糖的含量.在储藏第28天时,流态冰预冷组TSS质量分数为13.8%,压差预冷组为13.4%,冷库预冷组为13.1%,流态冰预冷组显著高于其他组(P<0.05),而压差预冷组和冷库预冷组差异不显著(P>0.05);同时,流态冰预冷组的蔗糖含量为120.4mg/g,压差预冷组为118.0 mg/g,而冷库预冷组仅为92.3 mg/g,流态冰预冷处理甜玉米蔗糖含量高于其他两种处理,压差预冷次之,冷库预冷处理蔗糖含量在储藏末期较低,由此可见,流态冰预冷处理可以明显延缓甜玉米储藏品质劣变.综上,本研究为甜玉米预冷方式的选择提供了理论依据.
关键词： 甜玉米 流态冰预冷 压差预冷 冷库预冷 感官品质 营养品质
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基于根系加权土壤水分有效性的冬小麦水分生产函数
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了准确评估作物水分亏缺程度及其敏感性动态对作物产量的影响,该研究结合基于根系加权土壤水分有效性的植物水分亏缺指数(Plant Water Deficit Index,PWDI)与基于归一化热单元指数的S型累积水分敏感指数,建立了3种不同形式的作物水分生产函数(Crop Water Production Function,CWPF),即Blank加法模型(PWDI-B)、Jensen(PWDI-J)和Rao(PWDI-R)乘法模型.通过2 a冬小麦栽培田间蒸渗仪试验(北京昌平)和1 a冬小麦栽培田间滴灌试验(山东黄河三角洲),优化了土壤水分胁迫修正系数中参数,进而对PWDI估算精度及CWPF产量估算效果进行检验与评价.结果表明:蒸渗仪试验基于根系加权估算的PWDI与实测值吻合良好,决定系数R2为0.78,标准化均方根误差(Normalized Root Mean Squared Error,NRMSE)为0.16;滴灌试验PWDI均值与作物株高(r=?0.95)、生物量及产量(r≤?0.79)均具有较好的相关性,表明根系加权PWDI能较准确地反映不同试验条件下冬小麦的水分亏缺程度及其对作物生长的影响;此外,无论是蒸渗仪试验还是滴灌试验,所建的3个CWPF对冬小麦产量的估算精度均在可接受范围内(R2≥0.78,NRMSE≤0.11),且PWDI-R估算精度依次高于PWDI-J、PWDI-B、以及线性回归模型(即PWDI均值与产量的线性拟合模型).因此,根系加权PWDI与S型水分敏感指数累积函数融合可用于合理构建冬小麦水分生产函数,其中PWDI-R乘法模型可优先推荐用于研究区冬小麦产量估算和灌溉制度优化,从而为当地冬小麦田间水分管理提供理论依据.
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基于XGBoost与可见-近红外光谱的煤矸识别方法
《光谱学与光谱分析 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：煤矸智能识别是实现综放开采智能化亟待研发的新技术;可见-近红外光谱技术具有环保、实时等优势,满足煤矸智能分选的要求.为解决基于可见-近红外光谱的煤矸识别问题,引入在数据科学竞赛中表现出色的极端梯度提升树(XGBoost)算法.搭建可见-近红外光谱实验平台采集来自山西西铭、陕西神木、内蒙古巴隆图煤矿的块状煤与矸石样品在370~1049 nm波段的反射光谱;利用黑白校正、始末波段去除、SG卷积平滑和标准正态变量变换(SNV)对采集的原始光谱进行预处理,以减少光照不均、噪声以及光程差的影响.依据三个煤矿煤与矸石样品反射光谱的差异划分实验组和测试组,实验组差异微小,用于对比不同模型的性能,挑选最佳算法;测试组差异较明显,用于测试最佳算法在其他煤矿下的表现,检验算法对不同煤矿的适用性.在实验组的实验中,首先基于XGBoost算法建立煤与矸石分类模型,并引入常用的机器学习分类算法k近邻法(KNN)、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)做对比,结果表明XGBoost的表现最佳,十折交叉验证的平均准确度(ACC10)、分类准确度(ACC)与AUC值分别达到0.9572,0.9705与0.9716,体现出较强的稳定性与分类能力.其次为降低数据维度减少模型运算量,使用递归特征选择(RFE)、连续投影算法(SPA)与竞争性自适应重加权算法(CARS)分别进行特征波长的选择并与上述四种分类算法结合构建简化分类模型,经测试RFE与XGBoost组合的简化模型表现最佳,ACC10,ACC与AUC值分别为0.9657,0.9803与0.9803且数据维度降至9,在降低数据维度的同时提高了模型的稳定性与分类能力.在测试组的实验中,基于优选出的XGBoost与RFE-XGB算法建立的模型,同样可以实现对其他矿区煤与矸石稳定精确地识别,且简化模型表现更好,与实验组结果一致.
关键词： XGBoost 可见-近红外光谱 煤矸石分选 黑色背景 无损检测
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基于智能合约的果蔬区块链溯源数据存储方法研究
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：随着区块链农产品溯源技术的发展，果蔬产品质量安全得到保障。由于我国果蔬产品溯源跨度大、追溯周期长、涉及面广，并且区块链网络数据账本由全网节点共同记账备份，海量溯源数据存储压力大，同时所有数据透明共享，造成供应链溯源数据无法全部上链，引起产品数据上下游溯源企业共享不及时、追溯数据安全性难以得到保障、监管部门无法实时监管全部溯源数据，出现农产品质量安全问题时，责任无法定位、产品难以找到问题源头。基于上述问题，设计基于区块链多链架构的果蔬产品溯源框架，设计溯源数据存储模型，并通过智能合约实现溯源数据分类链上加密存储、链间授权访问、基于授权凭证解密查询，保证果蔬全供应链溯源隐私数据密文上链，减缓区块链存储压力、实现上下游溯源企业隐私数据无孤岛授权共享。基于联盟链Hyperledger Fabric通道技术实现多链溯源系统，经过扩散性测试，由对称加密与椭圆曲线混合加密的“链上加密存证、链间基于授权凭证共享、链上解密查询”智能合约方案，隐私数据密文变化率达95%以上，密钥密文变化率达94%以上，具备较高的安全性和混淆性；经过性能测试，所设计并实现的多链架构溯源系统公开溯源数据查询平均时延为56.9 ms,基于授权凭证的隐私溯源数据平均解密查询时延为62.87 ms,处理企业节点发起数据上链请求的平均时延为2.16s,能够满足果蔬产品追溯实际的应用需求。
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2000～2018年我国大气重金属沉降通量时空变化特征
《环境科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：大气沉降物中的重金属对土壤环境的影响不容忽视.为研究我国大气重金属(As、 Cd、 Cr、 Cu、 Hg、 Ni、 Pb和Zn)沉降通量现状及时空变化特征，基于中国知网和Web of Science数据库收集了2001～2021年公开发表的大气重金属沉降通量文献99篇，各重金属元素监测点718～1 672个.采用Meta-analysis方法计算中国大气重金属沉降通量加权均值，运用亚组分析法研究了2000～2018年不同时期大气沉降通量时空变化，对比分析了农业农村区、城市区和工业区等不同类型区的组间差异.结果表明，我国大气重金属年沉降通量[mg·(m~2·a)~(-1)]为：Zn(96.75)>Pb(23.37)>Cu(12.77)>Cr(11.04)>Ni(6.61)>As(2.97)>Cd(0.48)>Hg(0.05), 2000～2018年沉降通量总体估计值高于1995～1998年英国乡村地区；工业区和城市区的沉降通量显著高于农业农村区，工业区大气重金属污染较为严重；长株潭地区As和Cd的沉降通量较高，东北地区、珠三角和华北平原大气重金属沉降通量较其它区域严重；近20年来Cd的年沉降通量均值在总体均值附近波动，无明显下降趋势；其中，城市区和农业农村区的Cd沉降通量呈增加趋势.本文建议结合区域产业结构特征建立分级分类分区的大气排放精准治理和风险管控措施，针对当前大气Cd沉降通量较大的问题实行更加严格的限制性措施.
关键词： 重金属 大气沉降 Meta-analysis方法 时空变化 沉降通量
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基于多语义特征的农业短文本匹配技术
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：“中国农技推广APP”农业问答社区存在提问数据量大、规范性差、涉及面广、噪声多、特征稀疏等影响文本语义匹配的问题，为了改善农业提问数据相似性判断的性能，提出了融合多语义特征的文本匹配模型Co＿BiLSTM＿CNN,从深度语义、词语共现、最大匹配度3个层面提取短文本特征，并利用共享参数的孪生网络结构，分别运用双向长短期记忆网络、卷积神经网络和密集连接网络构建文本匹配模型。试验结果表明，该模型可以更全面提取文本特征，文本相似性判断的正确率达94.15%,与其他6种模型相比，文本匹配效果优势明显。
关键词： 农业短文本匹配 多语义特征 词语共现 双向长短期记忆网络 卷积神经网络
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电刺激对肉牛行为和生理指标的影响
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为研究电刺激对肉牛行为和生理指标的影响,确定约束肉牛放牧边界的作用电压.以内蒙古鄂尔多斯"草原红"肉牛为研究对象,佩戴电击项圈遥控释电作用于肉牛脖颈下部进行电刺激,分别设计466、1723、2050、2865、4204 V等5个梯度电压,利用无线脑电监测系统对肉牛在不同电刺激前后的体温、心率和脑电波进行监测分析;在试验舍内设计虚拟围栏饲养肉牛,运用摄像系统记录试验过程中肉牛活动行为,基于动物行为观察分析软件对肉牛典型行为(转身、停止、停下慢慢转回去、立即停止向后移动、跳跃)进行统计.结果表明,不同电刺激下,肉牛受到电击前后的体温变化不显著(P>0.05);肉牛受到2865和4204 V电刺激时,心率变化具有显著性差异(P<0.05),与电刺激前相比分别提高了26.3%和35.3%,达到104.32、108.83 bpm;脑电信号的β波在466和1723 V电刺激前后的变化较小,自2865 V开始出现剧烈变化.在试验舍内设计区域虚拟围栏,2865 V电刺激时肉牛触发虚拟边界的次数是93次,出现转身、停止、停下慢慢转回去、立即停止向后移动行为分别占被统计行为总数的33.33%、12.02%、9.29%、31.69%,可有效阻止肉牛继续迈出边界.根据肉牛行为和生理指标的变化,作用电压适宜值在2865 V左右,研究结果为进一步精准确定约束肉牛放牧边界的作用电压适宜范围提供科学依据.
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基于Faster R-CNN网络的茶叶嫩芽检测
《农业机械学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为有效识别茶叶嫩芽提高机械采摘精度、规划采摘路线以避免伤害茶树,针对传统目标检测算法在复杂背景下检测精度低、鲁棒性差、速度慢等问题,探索了基于Faster R-CNN目标检测算法在复杂背景下茶叶嫩芽检测方面的应用.首先对采集图像分别进行等分裁切、标签制作、数据增强等处理,制作VOC2007数据集;其次在计算机上搭建深度学习环境,调整参数进行网络模型训练;最后对已训练模型进行测试,评价已训练模型的性能,并同时考虑了 FasterR-CNN模型对于嫩芽类型(单芽和一芽一叶/二叶)的检测精度.结果表明,当不区分茶叶嫩芽类型时,平均准确度(AP)为54%,均方根误差(RMSE)为3.32;当区分茶叶嫩芽类型时,单芽和一芽一叶/二叶的AP为22%和75%,RMSE为2.84;另外剔除单芽后,一芽一叶/二叶的AP为76%,RMSE为2.19.通过对比基于颜色特征和阈值分割的茶叶嫩芽识别算法(传统目标检测算法),表明深度学习目标检测算法在检测精度和速度上明显优于传统目标检测算法(RMSE为5.47).可以较好地识别复杂背景下的茶叶嫩芽.
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基于工程科技视角的乡村治理现代化战略研究
《农业工程学报 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：乡村治理是国家治理的基石，开展乡村治理现代化战略研究对于明晰中国乡村治理现代化中长期战略部署方向、助力国家治理体系与治理能力现代化具有重要意义。该文立足工程科技创新视角，剖析了乡村治理面临的主要困境及其对工程科技创新的战略需求，详细分析了工程科技赋能中国乡村治理现代化的中长期战略构想、战略路径与政策建议。结果表明，1)现阶段中国乡村治理面临着治理过程碎片化、治理主体不协同、治理方式不科学、治理成本较高昂、治理效率不均衡等问题。2)随着中国进入新的发展阶段，中国乡村治理工程科技取得积极进展，亟需积极发挥工程科技在夯实乡村治理物质基础、提升乡村治理综合效能、精准对接多元主体需求方面的作用，从工程科技战略层面谋划乡村治理现代化的新路子。3)面向2050年，在乡土中国向城镇中国、传统社会向信息社会、全面小康向共同富裕转变进程中，建议聚焦乡村公共服务、公共管理、公共安全、环境治理等乡村治理重要领域和关键环节，推动工程科技与乡村治理深度融合，积极构建起“政策环境支撑、现代科技支撑、工程项目支撑、高素质人才支撑”的乡村治理现代化支撑体系，助力实现党建引领下的乡村自治、德治、法治与智治相融合的现代化治理目标，支撑乡村振兴与共同富裕的实现。4)建议从顶层设计、科技立项、企业经营、农民参与、工程试点、人才支撑等方面推动乡村治理工程科技的落地转化。
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