科研产出
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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干燥工艺对重庆沱茶及其毛茶风味品质的影响
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：以重庆地产茶鲜叶为原料加工重庆沱茶,比较60℃烘干(1号)、80℃烘干(2号)、晒3h+60℃C烘干(3号)、晒3h+80℃烘干(4号)4种干燥工艺对重庆沱茶及其毛茶风味品质的影响.结果表明,1、2号毛茶、沱茶综合感官品质好于3、4号毛茶、沱茶.3号毛茶茶多酚质量分数较低为31.3%,游离氨基酸、水浸出物、香气物质质量分数较高分别为2.2%、43.9%、182.57 μg/L,烯、醇类较多分别为16、7种.1号毛茶香气种类数量和含量均最多分别为54种、190.27 μg/L,2、4号毛茶香气含量较少.经压制后,各沱茶游离氨基酸、醇、醛、烯、酸含量降低,咖啡碱含量升高,3号沱茶茶多酚、游离氨基酸、水浸出物含量无显著变化,香气种类数量以及含量均最多分别为50种、252.11μg/L,酮类、酯类含量增加较多分别为64.6%、113%,1号沱茶酮类增加2种,2、4号沱茶香气种类、含量减少.正交偏最小二乘法判别分析共识别出11种差异性香气物质,其中烯类5种,1、3号毛茶差异性香气物质种类较多,其对应的沱茶正二十一烷含量较高.6-紫罗酮在各茶样中的气味活度值(odor active value,OAV)大于10,芳樟醇在1号、3号毛茶及沱茶中的OAV均大于1.综上所述,1号、3号毛茶及沱茶综合品质较好,其对应的干燥工艺更适合于重庆沱茶加工.
关键词： 干燥工艺 压制 重庆沱茶 风味品质 正交偏最小二乘法判别分析
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基于不同颜色模型定量预测永川秀芽在制品含水率
《食品科学 》 2022 EI 北大核心 CSCD
摘要：为定量预测永川秀芽在制品的含水率,基于不同颜色模型探究在制品的色泽变化,并结合偏最小二乘(partial least square,PLS)法建立含水率的定量预测模型.结果表明:在永川秀芽初制过程中,在制品的红绿度、蓝色通道均值增高,含水率和亮度、黄蓝度、红色通道均值、绿色通道均值、色调均值等15个颜色模型分量降低,即色泽表现为变暗、变黄;通过热图与聚类分析,可将在制品分为2个大类、4个亚类,且理条工序对在制品含水率、色泽的影响最为显著;利用17个颜色模型分量和PLS方法建立了含水率的定量预测模型,以校正集相关系数(Rc)、交互验证均方根误差(root-mean-square error of cross-validation,RMSECV)、预测集相关系数(Rp)、预测均方根误差(root-mean-square error of prediction,RMSEP)、相对分析误差(relative percent deviation,RPD)为评价指标.模型的Rc、Rp、RMSECV、RMSEP分别为0.979、0.980、0.044 7、0.044 3.RMSECV、RMSEP的差值仅为0.000 4,且RPD达到5.04,表明模型具有极好的预测能力和泛化能力,为实现永川秀芽在制品含水率的在线监测提供了一种新方法.
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果园凿型铲式深松机优化设计与试验
《农业机械学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：针对目前我国果园深松机深松铲的铲柄与机架联接处经常由于强度不够而出现变形、断裂和损坏等现象,设计了一种凿型铲式深松机。采用CATIA对凿型铲式深松机三维建模,运用ABAQUS、ISIGHT与FE-SAFE软件对凿型铲式深松机数字化模型进行结构优化设计与疲劳寿命分析。田间试验结果表明,轻量化后的深松机作业时,当前进速度为2.1 km/h、耕深为350 mm、土壤含水率为15%时,强度性能扭矩最小,深松效果最佳。通过软件ISIGHT的优化设计及FE-SAFE的疲劳寿命分析后,整机质量由0.55 t降低到0.45 t,降低了16.4%,实现了轻量化设计,为果园深松机的自主研发提供一定的参考。
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冷榨菜籽蛋白的碱性电解水提取工艺及其结构性能表征
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：为探寻一种油料蛋白提取方法,该研究以双低冷榨菜籽饼为原料,碱性电解水为溶剂,通过单因素与响应面试验确定了碱性电解水提取冷榨菜籽饼分离蛋白（Alkaline electrolyzed water extracted Rapeseed Protein,ARP）的优化条件,并与相同条件下碱溶酸沉法提取菜籽分离蛋白（Ultrapure water extracted Rapeseed Protein,URP）的结果进行对比。结果表明:提取工艺各环节因素对菜籽蛋白提取率影响的主次顺序分别为:碱性电解水pH值、温度、料液比、时间;提取优化工艺条件为温度45℃、碱性电解水pH值11.5、料液比1:10 g/mL和提取时间60 min,蛋白质提取率为59.34%。与相同条件下碱溶酸沉法相比,碱性电解水提取的菜籽分离蛋白游离巯基和二硫键含量高、表面疏水性强、粒径小、ζ电位绝对值大,同时其提取率、溶解性、持油性、乳化性和起泡性均显著得到改善（P<0.05）;此外,ARP内源荧光光谱强度更高,二级结构更有序。由此可知,该研究结果为碱性电解水提取冷榨菜籽饼蛋白提供参考,不仅提高了提取率,而且最大程度地减少了对菜籽蛋白结构和功能特性的破坏。
关键词： 蛋白 结构 功能 冷榨双低菜籽饼 碱性电解水 提取率 优化
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便携式茶鲜叶品质光谱检测装置研制
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：品质监测对茶鲜叶适时采摘和茶叶加工品控具有重要意义.该研究基于可见/近红外光谱技术,研发了便携式茶鲜叶品质无损检测装置.该装置分为主机和手柄2部分,主机大小约240 mm×250 mm×240 mm,包括光谱仪、光源、可充电锂电池、稳压板和散热风扇;手柄大小约130 mm×100 mm×30 mm,包括光纤探头、金属灯杯、白参考板和外触发按钮.基于该设备,采集了茶鲜叶500~900 nm范围内可见/近红外漫反射光谱,对比了归一化(Normalize,NOR)、一阶导数(First Derivative,FD)、标准正态变量变换(Standard Normal Variable Transformation,SNV)和概率商归一化(Probabilistic Quotient Normalization,PQNOR)等不同光谱预处理方法对茶叶光谱的处理结果,建立了茶鲜叶干物质含量、水浸出物含量、茶多酚含量的偏最小二乘定量预测模型.结果表明,PQNOR预处理后建立的偏最小二乘预测模型精度最好,干物质、水浸出物和茶多酚含量预测模型在验证集的相关系数分别为0.905、0.896和0.747,均方根误差分别为0.860%、0.559%和0.549%.在茶园对装置的精度进行了现场测试,单片茶鲜叶检测时间约为1 s,干物质、水浸出物和茶多酚含量预测值与测量值的均方根误差分别为0.903%、0.634%和0.551%.该装置可以实现茶鲜叶光谱原位采集和干物质含量、水浸出物、茶多酚的定量分析,对及时掌握茶树生长情况、辅助决策采茶方案和保障茶叶品质具有重要作用.
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Fe_3O_4改性水热炭活化过硫酸钠降解罗丹明B
《化工进展 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：通过微波水热法,以沼渣为原料,合成了Fe_3O_4改性微波水热炭,研究了Fe_3O_4掺杂量对水热反应进程及反应产物的影响。为拓展水热产物的应用范围,以罗丹明B (RhB)为对象,评价改性水热炭对过硫酸钠的活化能力。结果表明,微波加热功率为400W、Fe_3O_4制备量为水热炭质量的20%时,反应体系14min左右即达到设定温度(200℃),较无Fe3O4条件下反应时间(27min左右)缩短了48.1%,体系压强增加了27.8%。改性水热炭添加量为0.16g、反应时间140min、溶液初始p H为6.7、过硫酸钠投加量为0.1g时,体积为150mL、浓度为40mg/L的RhB降解率可达94.6%,是水热炭单独作用时的3.3倍,过硫酸钠单独作用时的3.9倍。在反应体系中以硫酸根自由基(·SO_4~(2-))的作用为主,羟基自由基(·OH)和超氧负离子(·O_2~-)为辅。改性水热炭具有良好的超顺磁性和稳定性。
关键词： 微波水热法 Fe3O4改性 沼渣 过硫酸钠 活化 罗丹明B降解
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玉米秸秆固态和液态厌氧发酵产气性能与微生物种类比较研究
《农业工程学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：厌氧发酵产沼气是中国绿色农业发展过程处理农业废弃物的重要手段,该文以玉米秸秆为研究对象,开展液态、固态厌氧发酵产气性能、微生物系统多样性及演替规律的比较研究,得出如下结论:固态发酵总固体(TS)产气率及甲烷转化率略低于液态发酵,发酵结束后,前者沼液中N、P、C的含量要低于后者;乙酸是两发酵体系挥发性脂肪酸(VFAs)的主要组成,占总VFAs的70%以上。高通量测序结果发现,2个发酵系统中细菌主要以Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria、Cloacimonetes、Synergistetes及Verrucomicrobia为主,这6类菌群占总克隆数的80%以上。而Methanosaeta,Methanospirillum,Methanocorpusculum以及Methanoculleus是两系统优势古菌,并且随消化过程的进行,古菌群落呈现由乙酸型向氢营养型转变的趋势。发酵结束后,上述2类古菌在群落中的占比基本持平。对微生物多样性的聚类分析结果显示,在发酵第4天和第8天后,2个系统中细菌与古菌群落结构的差异逐渐明显。进一步分析表明,影响玉米秸秆液态发酵微生态结构的主要环境因子为乙酸,秸秆纤维素水解可能是制约物能转化率的关键过程;总磷(TP)是影响固态发酵系统微生态结构的关键环境因子,而如何增加产甲烷古菌的生物量是提高原料产气率的关键。该研究结果为调控玉米秸秆厌氧发酵过程、提高其生物降解效率提供了科学依据。
关键词： 秸秆 发酵 甲烷 玉米秸秆 固态厌氧发酵 液态厌氧发酵 微生物群落
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基于柔性夹持的青菜头收获机设计与试验
《农业机械学报 》 2020 EI 北大核心 CSCD
摘要：为解决西南丘陵山地青菜头机械化收获问题,结合青菜头生物特性和农艺要求,设计了一种具有柔性夹持功能的小型青菜头收获机。阐述了整机结构与工作原理,并对样机关键部件进行了结构设计和理论分析,柔性夹持装置初始间隙为60 mm,最大允许通过青菜头直径为150 mm,分析得到夹持输送带速度为0.37 m/s、所需最大夹持力为38.04 N;对割台架的仿地形能力和结构动力特性进行了分析,可得该结构允许地形起伏度为50 mm,在安装割刀位置振幅最大,前5阶固有频率为115.63～783.60 Hz,远大于发动机和地形产生的激励频率,因此不会发生共振现象。田间试验结果表明,切割及夹持输送机构运行平稳、振动小、切割有力、夹持力度适中;切割成功率为89.5%,青菜头损伤率为10.8%,实际工作效率为0.035 hm2/h,各项性能指标基本满足设计和农艺技术要求。
关键词： 青菜头 收获机 模态分析 柔性夹持装置 仿地形 丘陵
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老鹰茶特征性香气成分分析
《食品科学 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：为了解老鹰茶特殊香气的成因,以17个市售老鹰茶为原料,采用顶空-固相微萃取和气相色谱-质谱联用法分析其香气成分组成,结合主成分分析、香气活性值、含量比较共同筛选确定老鹰茶的特征性香气成分。结果表明:老鹰茶的香气成分主要包括6大类:萜烯烃类61种,醇类22种,醛类15种,酮类10种,酯类4种,其他类5种,以萜烯类化合物为主;经主成分分析,筛选出α-古巴烯、α-檀香醇等20种香气成分对老鹰茶香型具有较大贡献;香气活性值与含量比较分析表明,月桂醛、β-紫罗兰酮、表蓝桉醇等38种成分对老鹰茶香气贡献较大;综合主成分分析、香气活性值、含量比较3种方法确定斯巴醇、α-波旁烯、去氢白菖烯等12种香气成分是老鹰茶特征刺激性樟香的主要成因;月桂醛、α-蒎烯、3-蒈烯、β-紫罗兰酮等17种成分为老鹰茶增添花果香、松脂香;α-檀香醇、α-古芸烯、愈创木烯等9种成分呈现老鹰茶的木香、檀香、草药香。
关键词： 老鹰茶 顶空-固相微萃取 气相色谱-质谱联用 特征性香气成分
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