果实采摘是农业种植生产过程中最耗时费力的环节。为了实现果实的良好抓取，本研究设计了一款结构精简、具有自适应性的柔性机械手。该机械手由柔性手指、气动元件、手腕和底座组成，基于3D打印制作，装配简单。其中，气动元件和柔性手指由柔性材料TPU和PLA打印而成，手腕为具有柔性的一体件打印而成；利用气动元件的伸缩功能实现对手腕的驱动，带动柔性手指自适应变形抓取果实。结合常曲率变形和D-H坐标法建立了单手腕的运动学模型。在此基础上，进行了柔性机械手功能性验证试验和安全测试试验。试验结果表明，柔性机械手具有适应果实的形状进行自适应抓取的功能，对表皮较为脆弱的果实没有损伤；气动元件满足使用要求，可以完成对手腕的动作驱动。研究结果将为机械手柔性抓取结构的设计提供参考价值。
柔性机械手；3D打印；运动学；自适应；接触力
高国华, 董增雅, 孙晓娜, 王皓. 基于3D打印的柔性机械手研制及试验研究[J]. 智慧农业, 2019, 1(1): 85-95.
GAO Guohua, DONG Zengya, SUN Xiaona, WANG Hao. Development and test of a flexible manipulator based on 3D printing[J]. Smart Agriculture, 2019, 1(1): 85-95. (in Chinese with English abstract)
为了实现用户对大田小麦条锈病发病状况的远程实时监测，本研究设计并搭建了基于嵌入式系统的小麦条锈病远程监测平台。首先基于Arduino微控制器和42步进电机控制的六棱柱转轴和传送装置结合，通过蓝牙控制六棱柱转轴上的电磁吸附装置吸附金属加工后的载玻片设计了孢子捕捉器，实现了空气中小麦条锈病孢子图像的采集；其次，通过高倍光学显微镜和电子目镜将采集到的孢子图像通过Linux核心板上传至云端服务器，并通过基于Python3.6的图像处理算法对图像进行中值滤波、边缘提取、角点检测等处理实现孢子计数；最后通过基于Android平台的应用软件实现远程查看孢子图像和计数处理结果。试验结果表明，该平台服务器图像处理算法可实现孢子的准确计数，对测试图像的计数准确率为100%，孢子捕捉器的玻片切换成功率为95%。该研究可为大田小麦条锈病的实时监测奠定基础，也可为大田内其他气传病害的监测提供借鉴。
小麦条锈病；互联网+；嵌入式系统；远程监测；图像处理；孢子计数
季云洲, 都盛佳, 纪同奎, 宋怀波. 基于嵌入式系统的小麦条锈病远程监测平台设计与试验[J]. 智慧农业, 2019, 1(3): 100-112.
JI Yunzhou, DU Shengjia, JI Tongkui, SONG Huaibo. Design and test of wheat stripe rust remote monitoring platform based on embedded system[J]. Smart Agriculture, 2019, 1(3): 100-112. (in Chinese with English abstract)
基于长短时记忆网络（LSTM）的蟹塘溶解氧估算优化方法
水中溶解氧含量低会影响螃蟹的成活率，保证溶解氧含量的精准预测非常重要。目前，溶解氧传感器价格昂贵且易遭受腐蚀，因此通过相关变量来间接估计溶解氧浓度有重要的意义。本研究在长短时记忆网络（LSTM）模型的基础上，优化LSTM反向传播时的损失函数，提出了提高低溶解氧含量估算精度的溶解氧预测模型（LDO-LSTM）。LDO-LSTM的损失函数是在平均绝对百分比误差（MAPE）基础上，根据溶解氧值的变化趋势和溶解氧浓度大小，分别赋予不同权值的权重函数，并通过均方根误差（RMSE）和MAPE来评估LDO-LSTM和LSTM在不同范围的溶解氧估算能力。对模型的测试试验结果表明：在溶解氧高于6mg/L时，LDO-LSTM和LSTM的RMSE、MAPE差值稳定在0.1左右；在溶解氧低于6mg/L时，LDO-LSTM的RMSE值和MAPE值分别比LSTM低0.25和0.139，说明了LDO-LSTM网络不但可以保证整体溶氧预测精度，而且能够提高较低溶解氧值的估算精度。本研究将对降低水产养殖成本、提高溶解氧估算精度有参考的作用。
溶解氧；长短时记忆网络；损失函数；平均绝对百分比误差MAPE
朱南阳, 吴 昊, 尹达恒, 王志强, 蒋永年, 郭 亚. 基于长短时记忆网络（LSTM）的蟹塘溶解氧估算优化方法[J]. 智慧农业, 2019, 1(3): 67-76.
ZHU Nanyang, WU Hao, YIN Daheng, WANG Zhiqiang, JIANG Yongnian, GUO Ya. An improved method for estimating dissolved oxygen in crab ponds based on Long Short-Term Memory[J]. Smart Agriculture, 2019, 1(3): 67-76. (in Chinese with English abstract)
发展智慧农业的基础和前提是数字化，尤其是对农地资源利用、农地权属、农业生产等农业全要素的数字化。目前，中国农业数字化水平较低，农地资源空间信息应用较少，需要加快开展农地空间数据在农业生产信息采集分析和农业政策决策执行等方面的应用，推动中国智慧农业的发展。本研究围绕“十三五”以来新增的粮食生产功能区和重要农产品生产保护区（以下统称“两区”）划定农业基础性工作，归纳了“两区”划定的相关概念，总结了划定的业务流程；结合农业生产智能化管理的业务需求和数字化成图的拓扑关系需求，为“两区”划定设计了“区要片块要地块”三级空间结构；提出了基于多源农地空间数据的“两区”划定图件测制关键技术，在分析“两区”行业功用的基础上，以“区要片块要地块”空间结构为制图导向，融合现有多源农地空间数据在空间分布和语义属性上的关联性，从特定空间尺度实现了“两区”空间分布图制作；提出了基于多源农地空间数据的“两区”划定数据建库关键技术，分析了“两区”划定数据建库的业务需求，从空间信息结构视角实现对“两区”划定地理空间实体的抽象化；总结并讨论了多源农地空间数据在“两区”划定过程中的整合应用及存在的问题。研究表明，多源农地空间数据能够在“两区”划定的关键技术环节起到数据支撑作用，同时也需针对具体的应用环境判断其信息可用性，降低多源农地空间数据的偏差及局部缺失对“两区”划定这类系统性工程所造成的影响，实现对基础数据、专题数据、管理数据和统计数据的有效集成，为“两区”划定及智慧农业领域同类基础性工作的有效推行提供参考与借鉴。
“两区”划定；多源；农地；空间数据；制图；实体-关系模型
游 炯, 裴志远, 王 飞. 基于多源农地空间数据的“两区”划定应用研究[J]. 智慧农业, 2019, 1(3): 56-66.
YOU Jiong, PEI Zhiyuan, WANG Fei. Research on the application of multi-source agricultural land spatial data for "Two-Zone" demarcation[J]. Smart Agriculture, 2019, 1(3): 56-66. (in Chinese with English abstract)
