基于RFID的猕猴桃产品质量安全追溯系统的研究
这是一篇关于猕猴桃,质量安全,可追溯系统,RFID的论文, 主要内容为近年来我国食品安全事件频发,我国食品质量安全出现了严重的信任危机。为了提高我国猕猴桃质量安全,建立猕猴桃产业链安全追溯系统是很有必要的。根据有关猕猴桃种植、贮藏、加工的国标以及企业的实际情况,设计出每个环节的工艺流程,确定工艺要点,结合要点确定系统中要记录的数据,确保追溯信息的全面性。该猕猴桃全产业链安全追溯系统是把猕猴桃种植环节的信息、仓储信息、加工环节的信息作为依据,采用RFID标签、条形码以及二维码标签对猕猴桃产品进行整个产业链的标识,使追溯具有完整性。该系统运用B/S架构,使用JAVAEE实现,运用eclipse编写代码,然后在Tomcat中应用,并把所有的数据存储于My SQL,建立猕猴桃全产业链安全可追溯系统。该追溯系统的数据库主要分四个部分:系统管理,果园管理,仓储管理和加工管理。一方面,便于对于管理员对数据进行录入和修改,登陆界面便可进行操作;另一方面,利于消费者查询结果,可以通过追溯码或使用二维码扫描显示追溯结果。试验中将RFID技术和二维码标签结合,在猕猴桃产品入库和出库时,实现自动化,提升了工作效率,降低了记录误差。通过本系统的开发,实现了猕猴桃全产业链的安全追溯的功能,可以降低猕猴桃安全问题的发生,出现问题有源可查,提高对猕猴桃产品安全的可信度。
猕猴桃生产信息化管理系统开发与应用——以陕西省岚皋县为例
这是一篇关于猕猴桃,农业信息化,微信小程序,信息化管理,GIS的论文, 主要内容为中国是世界猕猴桃第一大生产国,虽然产量和面积均位居世界第一,但在单产和收入效益方面,与新西兰等国家存在较大差距。当前,猕猴桃产业逐步形成政府、企业、合作社与农户种植经营共存的局面,生产安全、健康、质优的猕猴桃成为市场竞争的热点,需要加强对生产过程的监管。目前,猕猴桃生产过程分散和缺乏管理,导致了生产信息的监管缺失,这使得生产环节的监督难以展开,通过信息化技术可以实现猕猴桃生产全过程监管,进一步提升我国猕猴桃在消费市场的竞争力,提升品牌建设,提高生产者的收益?本研究以岚皋县作为具体案例,通过对岚皋县51个猕猴桃园区进行田野调查,对当地园区现状进行相关研究分析,借助GIS技术建立当地的猕猴桃园区基本信息数据库,同时针对猕猴桃园区生产过程管理中存在的海拔高度差大、交通不便、设备短缺、生产技术环节多、采集频率高等难点,开发设计了猕猴桃生产信息化管理系统。系统前台基于微信小程序设计开发了“猕猴桃之家”,有首页、我要打卡、讨论区、个人信息四个界面,包含“天气模块”“行业标准模块”“每日打卡模块”“讨论区模块”“打卡记录模块”和“用户登录模块”6个主要模块,主要用于获取用户提交的生产活动相关信息并形成数据库。系统后台基于B/S架构开发设计了Web端,包括“系统首页模块”、“管理模块”、“打卡管理模块”、“行业标准管理模块”以及“讨论区模块”5个主要模块,主要用于管理员对数据库内容进行增删改查以及导出,形成电子档案。测试管理系统后投放到岚皋县进行了为期半年的应用实践,并对实际应用效果进行了分析。主要结论如下:1.“东扩南移”的战略推动了岚皋县猕猴桃产业的快速发展,本地优良品种普及率高,但由于园区分布范围广、海拔高度差大等不利因素,猕猴桃产业信息化管理滞后,对当地猕猴桃产业的良好发展造成了一定程度的影响。2.简便实用的信息化技术有利于对种植分散、海拔高度大、园区分布广的猕猴桃种植户的管理。利用GIS技术,实地调研后借助Arcgis软件对当地猕猴桃的基本情况信息化,形成园区基本信息数据库,包括坐标范围、面积、栽植品种、海拔范围、矢量专题图等基本信息,与猕猴桃生产信息化管理系统配套。3.开发设计猕猴桃生产信息化管理系统,该系统可以实现低成本获取猕猴桃生产过程中的具体信息、高效收集整理生产信息形成电子档案,形成猕猴桃生产信息数据库,为猕猴桃质量安全追溯体系提供了重要生产过程信息。4.信息化技术的应用必须有相应的管理体系和激励制度建设才能发挥最大效益。建议以猕猴桃质量安全追溯体系建设为突破口,宣传和推行猕猴桃生产过程信息打卡系统,提升县域猕猴桃生产的监督管理水平。
猕猴桃外部品质无损检测方法研究
这是一篇关于猕猴桃,机器视觉,卷积神经网络,缺陷检测,尺寸分级的论文, 主要内容为猕猴桃的检测与分级是采后加工的关键环节,同时也是商品增值的重要支撑。目前我国猕猴桃的检测分级主要由人工分选完成,分选效率低且主观性强,现有的机械式尺寸分级与称重式重量分级等分选装备并不能对果品外部缺陷进行识别。因此使用新技术准确、高效的检测、按级划分猕猴桃品质,提升猕猴桃商品价值是必要的。主要研究内容与结论如下:(1)为提高获取图像质量,搭建图像采集装置并采用漫反射原理优化光源系统。对相机参数设置调优,采用张正友法对相机标定平均重投影误差为0.079 pixels;采用漫反射原理对光源系统调试优化;实地、在线多批次获取健康、叶磨、伤疤、晒伤猕猴桃样本共1020个,采集单幅图像中包含1-3个不等样本,上相机采集2220幅图像,侧相机采集300幅图像;利用游标卡尺、单位面积测量纸测量果径长、最大横截面积真值。(2)为提高猕猴桃外部缺陷检测精度、可加工表皮缺陷果识别能力,研究了猕猴桃外部健康-缺陷、多类别缺陷无损检测方法。构建了Res Net34模型并融合CBAM注意力机制,优化模型训练参数,该模型对健康-缺陷猕猴桃的识别精度为99.5%;与Alex Net、VGG16、Inception V3、Res Net34进行对比,验证了Res Net34+CBAM的识别能力强、稳定性高。提出了一种基于范围可调的多数据增强融合方法;搭建了YOLOv5模型并改进模型结构,该模型猕猴桃多类别缺陷总体检测精度为97.7%;通过与SSD、YOLOv5s、YOLOv7等模型进行对比,得到YOLOv5s-Ours对猕猴桃外部缺陷检测兼顾精度与模型大小,效果最优。(3)为猕猴桃按级加工提供依据,研究了猕猴桃尺寸检测方法。构建了上、侧双视角果实特征尺寸检测模型;根据猕猴桃在分级线上运动位姿状态,进行了位姿误差校正;通过外接最小矩形法、轮廓面积法及坐标系转换,获取到猕猴桃直径、长径、短径与轮廓面积预测值;测试得到猕猴桃直径、长径、短径与轮廓面积预测值的均方根误差分别为1.49 mm、1.20 mm、0.82 mm与1.19 cm2,决定系数分别为0.89、0.86、0.84、0.97,从而验证了尺寸检测分级的可行性。(4)针对鲜食、加工等不同分级需求,开发猕猴桃外部品质检测分级软件,并对系统集成测试。开发了猕猴桃在线缺陷、尺寸检测分级软件,设计了猕猴桃外观缺陷判别标准;测试了各类别样本共100个,测试准确率为100%;定义分级等级为3级,将测试为健康猕猴桃的50个样本以直径进行了分级,测试样本均方根误差为1.03mm。总体实现了猕猴桃外部品质的实时检测与分级,验证了试验的可行性。
基于RFID的猕猴桃产品质量安全追溯系统的研究
这是一篇关于猕猴桃,质量安全,可追溯系统,RFID的论文, 主要内容为近年来我国食品安全事件频发,我国食品质量安全出现了严重的信任危机。为了提高我国猕猴桃质量安全,建立猕猴桃产业链安全追溯系统是很有必要的。根据有关猕猴桃种植、贮藏、加工的国标以及企业的实际情况,设计出每个环节的工艺流程,确定工艺要点,结合要点确定系统中要记录的数据,确保追溯信息的全面性。该猕猴桃全产业链安全追溯系统是把猕猴桃种植环节的信息、仓储信息、加工环节的信息作为依据,采用RFID标签、条形码以及二维码标签对猕猴桃产品进行整个产业链的标识,使追溯具有完整性。该系统运用B/S架构,使用JAVAEE实现,运用eclipse编写代码,然后在Tomcat中应用,并把所有的数据存储于My SQL,建立猕猴桃全产业链安全可追溯系统。该追溯系统的数据库主要分四个部分:系统管理,果园管理,仓储管理和加工管理。一方面,便于对于管理员对数据进行录入和修改,登陆界面便可进行操作;另一方面,利于消费者查询结果,可以通过追溯码或使用二维码扫描显示追溯结果。试验中将RFID技术和二维码标签结合,在猕猴桃产品入库和出库时,实现自动化,提升了工作效率,降低了记录误差。通过本系统的开发,实现了猕猴桃全产业链的安全追溯的功能,可以降低猕猴桃安全问题的发生,出现问题有源可查,提高对猕猴桃产品安全的可信度。
猕猴桃生产信息化管理系统开发与应用——以陕西省岚皋县为例
这是一篇关于猕猴桃,农业信息化,微信小程序,信息化管理,GIS的论文, 主要内容为中国是世界猕猴桃第一大生产国,虽然产量和面积均位居世界第一,但在单产和收入效益方面,与新西兰等国家存在较大差距。当前,猕猴桃产业逐步形成政府、企业、合作社与农户种植经营共存的局面,生产安全、健康、质优的猕猴桃成为市场竞争的热点,需要加强对生产过程的监管。目前,猕猴桃生产过程分散和缺乏管理,导致了生产信息的监管缺失,这使得生产环节的监督难以展开,通过信息化技术可以实现猕猴桃生产全过程监管,进一步提升我国猕猴桃在消费市场的竞争力,提升品牌建设,提高生产者的收益?本研究以岚皋县作为具体案例,通过对岚皋县51个猕猴桃园区进行田野调查,对当地园区现状进行相关研究分析,借助GIS技术建立当地的猕猴桃园区基本信息数据库,同时针对猕猴桃园区生产过程管理中存在的海拔高度差大、交通不便、设备短缺、生产技术环节多、采集频率高等难点,开发设计了猕猴桃生产信息化管理系统。系统前台基于微信小程序设计开发了“猕猴桃之家”,有首页、我要打卡、讨论区、个人信息四个界面,包含“天气模块”“行业标准模块”“每日打卡模块”“讨论区模块”“打卡记录模块”和“用户登录模块”6个主要模块,主要用于获取用户提交的生产活动相关信息并形成数据库。系统后台基于B/S架构开发设计了Web端,包括“系统首页模块”、“管理模块”、“打卡管理模块”、“行业标准管理模块”以及“讨论区模块”5个主要模块,主要用于管理员对数据库内容进行增删改查以及导出,形成电子档案。测试管理系统后投放到岚皋县进行了为期半年的应用实践,并对实际应用效果进行了分析。主要结论如下:1.“东扩南移”的战略推动了岚皋县猕猴桃产业的快速发展,本地优良品种普及率高,但由于园区分布范围广、海拔高度差大等不利因素,猕猴桃产业信息化管理滞后,对当地猕猴桃产业的良好发展造成了一定程度的影响。2.简便实用的信息化技术有利于对种植分散、海拔高度大、园区分布广的猕猴桃种植户的管理。利用GIS技术,实地调研后借助Arcgis软件对当地猕猴桃的基本情况信息化,形成园区基本信息数据库,包括坐标范围、面积、栽植品种、海拔范围、矢量专题图等基本信息,与猕猴桃生产信息化管理系统配套。3.开发设计猕猴桃生产信息化管理系统,该系统可以实现低成本获取猕猴桃生产过程中的具体信息、高效收集整理生产信息形成电子档案,形成猕猴桃生产信息数据库,为猕猴桃质量安全追溯体系提供了重要生产过程信息。4.信息化技术的应用必须有相应的管理体系和激励制度建设才能发挥最大效益。建议以猕猴桃质量安全追溯体系建设为突破口,宣传和推行猕猴桃生产过程信息打卡系统,提升县域猕猴桃生产的监督管理水平。
猕猴桃双机械臂采摘平台设计及关键技术
这是一篇关于猕猴桃,采摘机器人,双机械臂,轨迹规划,深度学习的论文, 主要内容为猕猴桃因其独特的营养价值和美味口感在水果市场上受到顾客青睐。中国是全球范围内最大的猕猴桃生产国,同时猕猴桃作为陕西省重要的经济作物,产业规模持续增加。然而猕猴桃果实采收所占用的劳动力成本严重制约了产业的发展。随着我国猕猴桃生产趋向产业化与标准化,急需实现生产过程的自动化和信息化,以便提高采摘效率,保证果实品质并降低劳动强度。果蔬采摘机器人的创新发展旨在克服缺乏劳动力所带来的挑战,针对目前直角坐标构型的采摘机械臂作业灵活性差,且单一数量的机械臂难以满足高效低损采摘要求等问题,本文以棚架式栽培的猕猴桃果园为研究对象,基于多关节机械臂开展了猕猴桃双机械臂采摘平台的设计与关键技术研究。本文主要研究内容和结论如下:(1)猕猴桃双机械臂采摘平台总体方案设计。为了保证双机械臂间采摘区域连续无漏果且采摘面积最大化,以采摘面积最大、公共区域占比最小和覆盖棚架厚度为目标函数进行理论建模,将双机械臂空间布局问题转变为作业空间多目标优化问题,利用粒子群算法求解得到最优双机械臂安装相对位置870 mm、双机械臂安装高度1020 mm和移动平台间歇式前进步距450 mm,解决了双机械臂间采摘区域不连续的问题。同时确定了猕猴桃双机械臂采摘平台的总体方案和工作原理,整机主要由两套视觉系统、两个采摘机械臂、两套末端执行器、控制系统和移动平台组成。(2)果实识别定位与抓取角预测。为了实现猕猴桃果实目标识别和机械手准确定位,以保证两侧夹爪有效行程余量可以适应果实定位误差,并考虑预测合适的抓取角度来引导夹爪安全地接近果实,基于YOLOv4深度学习模型实现猕猴桃果实识别,在果园和实验室环境下测试获得果实识别平均准确率在90%以上,结合深度相机内参矩阵和手眼标定外参矩阵,实现猕猴桃果实坐标转换和定位,室内果实定位误差测量试验结果表明,果实平均水平定位误差为5.0 mm,平均深度定位误差为8.3 mm,满足采摘机械手定位精度要求。末端抓取角度预测是基于GG-CNN2抓取检测模型实现,通过定义抓取构型,制作单果、线性簇和其他簇抓取标签,基于Focal Loss改进损失函数避免网络在背景处或果实边缘处生成最优抓取构型,在果园环境下网络测试结果表明,该模型参数量66.7 k,图像平均计算速度58 ms,抓取检测的平均准确率76.0%;桌面抓取顺序测试结果表明,四果以下的线形簇和四果其他簇有合理的由外及内的预测顺序,五果及以上果实间相邻关系动态变化,不确定性明显。(3)双机械臂运动控制模型设计与仿真。为了高效搭建双机械臂运动控制仿真和真实开发环境,基于机器人操作系统ROS搭建了双机械臂运动控制系统,通过ROS-Move It!模块设计了双机械臂运动控制模型,包括创建了双机械臂URDF描述模型,配置了左臂、右臂和双机械臂三个运动规划组,并创建了双机械臂自碰撞检测矩阵,通过编写双机械臂轨迹控制器搭建了Move It!+Gazebo联合仿真环境。在机械臂关节空间下分别进行了单个规划组避障轨迹规划和双机械臂同步规划组避障轨迹规划,基于联合仿真环境进行了双机械臂作业策略仿真验证,确定了针对两侧空间基于同步规划组的双机械臂同步作业策略和针对共享空间基于单个规划组的双机械臂异步作业策略,更换了基于UR5Kinematics的双机械臂运动学逆解器。(4)猕猴桃双机械臂采摘平台试制与验证试验。为了验证猕猴桃双机械臂采摘空间的适应性及整机作业性能,搭建了与最优采摘空间尺寸相对应的室内棚架环境,完成了双机械臂采摘平台硬件搭建和软件集成。利用ROS Master分布式节点管理机制实现主机、两个机械臂和两个从机的通信任务,配套两套采摘末端的控制硬件,部署了视觉识别定位模型,联合双机械臂标定完成信息转换。基于该平台进行了棚架空间果实位置遍历试验和实验室双机械臂采摘验证试验,试验评价指标包括果实位置遍历成功率、果实采摘成功率和平均单果采摘时间等,果实位置遍历试验结果表明,两个机械臂对棚架空间内果实遍历能力在90%以上,两个机械臂能够遍历除奇异点外所要求的目标果实点,解决了因作业区域不连续造成的果实漏采问题;实验室采摘验证试验结果表明,该平台果实采摘成功率在75%以上,双机械臂在两侧空间同步作业和在共享空间异步作业时平均单果采摘时间分别为5.36 s和8.67 s,验证了该平台双机械臂采摘猕猴桃的作业有效性。
不同耕作方式下猕猴桃光合特性、品质与固碳能力研究
这是一篇关于猕猴桃,耕作方式,光合特性,光合固碳,果实品质的论文, 主要内容为为了科学地对研究区内土地清耕(CK)、枝蔓还田(S1)和林下生草(S2)3种土地耕作方式进行评价,本研究以眉县的‘徐香’猕猴桃为试验材料,分别于叶片生长初期、旺盛期和衰老期对叶面积、气体交换参数、光响应曲线和CO2响应曲线进行了测定,分析了3种土地耕作方式下,猕猴桃叶片光合特性的差异,并从单位叶面积和单株水平分别对猕猴桃植株的光合固碳量进行了估算。果实成熟后,对果实品质进行了测定。研究结果可为猕猴桃果园合理耕作方式的选取提供参考依据,并为应对全球气候变化提供了新的思路。研究的主要结果如下:(1)研究了耕作方式对猕猴桃叶片光合特性的影响,结果表明枝蔓还田和林下生草的土地耕作方式增强了猕猴桃植株对环境的适应能力,主要表现为:可以显著缓解猕猴桃叶片的气孔限制,叶片生长旺盛期,S1和S2于14:00时的气孔限制值分别较CK低19.20%和15.70%;猕猴桃叶片对CO2的利用能力和对水分的调节运输能力得到了一定的提升;叶片的净光合速率得到显著提高,有利于光合产物的积累,叶片生长衰老期,S1和S2的日平均净光合速率分别较CK高32.43%和35.85%。(2)对不同耕作方式下猕猴桃叶片的光响应曲线和CO2响应曲线进行了分析,结果表明,进行耕作处理有利于扩大猕猴桃植株对光能的利用范围,其中旺盛期S1和S2的光饱和点与光补偿点之差分别较CK大12.85%和15.75%。林下生草处理可以提高猕猴桃叶片在光饱和时的最大净光合速率,有利于其光合潜力的提高。另外,枝蔓还田和林下生草使猕猴桃叶片对CO2的利用效率显著提高,其中初期S1和S2的光合能力分别较CK高21.26%和19.90%。(3)对3个叶片生长时期,猕猴桃叶片的光合固碳量进行了计算,结果表明,耕作措施使猕猴桃植株的光合固碳能力得到了显著的提高。整个生长季中,不同土地耕作方式下猕猴桃单位叶面积日净固碳量均表现为S2>S1>CK,单株猕猴桃日净固碳量表现为S1和S2高于CK,单株猕猴桃年固碳量的计算结果为S1和S2分别较CK高54.92%和31.59%。(4)猕猴桃果实品质测定结果表明,枝蔓还田和林下生草的耕作处理可以在不同程度上改善猕猴桃果实品质,使果实中的维生素C含量得到显著提升,S1和S2分别比CK高22.76%和12.77%;含糖量和糖酸比等也得到了一些改善。果园生草还有利于猕猴桃果实外观品质的改善,使其更加美观。
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