恭喜南京农业大学王永健获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京农业大学申请的专利一种大蒜挖掘阻力及损伤率预测系统、方法及存储介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116579254B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2023-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310852081.7,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权一种大蒜挖掘阻力及损伤率预测系统、方法及存储介质是由王永健;朱雪茹;李骅;葛艳艳;钟志堂;鲜洁宇;吴小伟;周昊设计研发完成,并于2023-07-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种大蒜挖掘阻力及损伤率预测系统、方法及存储介质在说明书摘要公布了:本发明提供一种大蒜挖掘阻力及损伤率预测系统、方法及存储介质,属于农业机械化收获与人工智能交叉领域。本发明通过构建大蒜挖掘阻力预测模型以及大蒜损伤预测模型对大蒜挖掘阻力及损伤率进行准确预测;大蒜挖掘阻力预测模型是经过环境‑农艺数据、土壤‑挖掘铲互作数据、土壤‑挖掘铲‑大蒜互作数据三个阶段协调训练以及在线学习之后得到的模型,大蒜损伤预测模型是经过损伤性能评估数据和损伤概率评估数据协调训练之后得到的模型。本发明解决了当前大蒜机械化收获技术中挖掘阻力和伤蒜率之间的矛盾问题,可有效降低大蒜机械化收获过程中的挖掘阻力和大蒜损伤率,对大蒜低阻、低损的智能化收获研究具有指导意义。
本发明授权一种大蒜挖掘阻力及损伤率预测系统、方法及存储介质在权利要求书中公布了:1.一种大蒜挖掘阻力及损伤率预测方法,其特征在于,包括如下过程:步骤1:获取目标大蒜收获机实时工作状态参数和挖掘阻力曲线;步骤2:将目标大蒜收获机实时工作状态参数和挖掘阻力曲线输入到预先构建的大蒜挖掘阻力预测模型和大蒜损伤预测模型中,并实时对大蒜挖掘阻力预测模型和大蒜损伤预测模型进行挖掘阻力曲线在线学习,获得目标大蒜收获机未来5s内的挖掘阻力曲线、大蒜位置、大蒜损伤率、累计大蒜损伤率数据,并统计所有损伤率超过90%的大蒜个数;步骤3:将步骤2获得的目标大蒜收获机未来5s内的挖掘阻力曲线以及累计大蒜损伤率进行可视化展示,并在挖掘阻力曲线上标出预测的大蒜位置及其损伤率;所述大蒜挖掘阻力预测模型是经过环境-农艺数据、土壤-挖掘铲互作数据、土壤-挖掘铲-大蒜互作数据三阶段协同训练测试,以及经过基于实时获得的目标大蒜收获机挖掘阻力曲线进行在线学习之后,得到的用于实现大蒜挖掘过阻力预测的模型;所述大蒜损伤预测模型是经过大蒜损伤性能数据和损伤概率数据两阶段协同训练与测试之后得到的用于实现大蒜损伤概率预测的模型;所述步骤2中,大蒜挖掘阻力预测模型的构建方法如下:利用试验样本构建数据集,即阻力特征集合,试验样本包括:仿真试验、土槽试验及田间试验过程中收集的相关数据;构建大蒜挖掘阻力预测生成器;构建基于环境-农艺数据的阻力评估器;构建基于土壤-挖掘铲互作数据的阻力评估器;构建基于土壤-挖掘铲-大蒜互作数据的阻力评估器;通过基于环境-农艺数据的阻力评估器、基于土壤-挖掘铲互作数据的阻力评估器、基于土壤-挖掘铲-大蒜互作数据的阻力评估器以及数据集,按照环境-农艺数据训练、土壤-挖掘铲互作数据训练、土壤-挖掘铲-大蒜互作数据训练的先后顺序对大蒜挖掘阻力预测生成器进行三阶协同训练和测试;对测试合格的大蒜挖掘阻力预测生成器进行在线学习和测试,将测试合格的大蒜挖掘阻力预测生成器作为大蒜挖掘阻力预测模型;其中,大蒜挖掘阻力预测生成器是以目标大蒜收获机工作状态参数和同等工作状态下预存的阻力特征为输入,以预测的未来5s内挖掘阻力曲线和大蒜位置为输出的神经网络架构;基于环境-农艺数据的阻力评估器用于对大蒜挖掘阻力预测生成器输出的挖掘阻力进行初步的评估,输出评估结果,即挖掘铲振动频率以及大蒜种植株距;基于土壤-挖掘铲互作数据的阻力评估器用于对大蒜挖掘阻力预测生成器输出的包含土壤和挖掘铲数据的挖掘阻力曲线进行特征提取,输出新的5s内的挖掘阻力预测曲线;基于土壤-挖掘铲-大蒜互作数据的阻力评估器用于对大蒜挖掘阻力预测生成器输出的包含大蒜、土壤、挖掘铲数据的挖掘阻力曲线进行特征提取,输出新的5s内的挖掘阻力预测曲线以及大蒜在该挖掘阻力曲线中对应的位置;所述步骤2中,大蒜损伤预测模型的构建方法如下:利用试验样本构建数据集,即阻力特征集合,试验样本包括:仿真试验、土槽试验及田间试验过程中收集的相关数据;构建大蒜损伤预测生成器;构建大蒜损伤性能评估器;构建大蒜损伤概率评估器;基于大蒜损伤性能评估器、大蒜损伤概率评估器以及数据集,对大蒜损伤预测生成器进行大蒜损伤性能数据和损伤概率数据的两阶段协同训练与测试,将测试合格的大蒜损伤预测生成器作为大蒜损伤预测模型;其中,大蒜损伤预测生成器是以目标大蒜收获机实时的工作状态参数和大蒜挖掘阻力预测生成器预测的5s内挖掘阻力及大蒜位置为输入,以当前单粒大蒜的损伤概率和累积大蒜损伤率为输出的神经网络架构;大蒜损伤性能评估器用于评估大蒜挖掘过程中大蒜的受力状态,输出评估结果,即压缩应力、能量释放率;大蒜损伤概率评估器用于根据大蒜的受力状态评估大蒜的受损概率,输出评估结果,即损伤概率。
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