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[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
王逸凡 井世亮 夏宇 Nuhu Jibril 赵海瑞 陈坤杰
[目的] 为了实现远红外稻谷干燥过程中水分比的精准预测，提出了一种基于1D-CNN（One-Dimensional Convolutional Neural Network）的稻谷干燥水分比预测模型，实现对干燥过程中稻谷含水率的在线预测。[方法]将稻谷初始含水率调到统一标准后，在自制的石墨烯远红外干燥试验台进行不同温度的干燥试验，每隔2 min采集一组包括干燥温湿度等8个工艺参数数据，经标准化处理后构成数据集。然后以8个工艺参数为输入，水分比为输出，构建1D-CNN干燥模型，通过训练确定模型参数，最后对模型进行验证并与6种经典薄层干燥模型及4种典型机器学习干燥模型进行比较。[结果] 试验结果表明，所提出的1D-CNN干燥模型能够很好地描述干燥过程中水分比的变化情况，决定系数R~(2)、均方根误差（root mean square error，RMSE）和平均绝对误差（mean absolute error，MAE）分别达到0.993 1、0.018 9、0.012 1；含水率预测的平均绝对误差MAE和平均相对误差（mean relative error，MRE）分别为0.143 2%和0.007 8%，明显优于其他对比的干燥模型。[结论] 所提出的1D-CNN干燥模型能够准确预测稻谷干燥过程中含水率的变化，完全满足含水率在线检测需求。
[期刊] 林业科学
[作者]
张冬妍 刘一星 曹军 孙丽萍
将人工神经网络应用于木材干燥控制研究中,建立可用于木材含水率预测的时延神经网络基准模型,并给出其网络辨识结构。通过3个树种的实际干燥数据对所建立的网络模型进行训练和验证,仿真结果表明预测模型是可行而有效的,具有较好的动态跟踪能力和预报特性,实现了木材干燥基准的数学模型化,对进一步优化木材干燥基准实施与控制具有重要的指导意义和应用价值。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
付立思 孙晓杰 杨勇 朴在林
目前的检测方法与检测仪器,难以实现香菇等农副产品干燥过程中含水率的在线检测。影响干燥过程中香菇在线含水率的因素包括各干燥阶段的时间、温度、通风量以及初含水率和所处的干燥阶段。探讨了基于神经网络的香菇干燥含水率在线检测的方法。确定了以干燥各阶段时间、温度、通风量和所处干燥阶段为系统输入,有偏差的两层BP神经网络。利用M at-lab对系统进行建模,干燥第一阶段进行的仿真结果表明,在两个训练单位时间里,达到了均方误差要求。
关键词：
香菇干燥 含水在线检测 神经网络
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
殷哲 雷廷武 晏清洪 陈展鹏 董月群 庄晓晖
为提高近红外传感器测量的准确度,进一步理解不同标定模型对土壤含水率测量精度的影响。利用土壤表面的近红外反射光强来预测土壤含水率,通过归一化处理将反射光强转化为相对吸收深度和相对反射率,采用2种标定方法,分别建立土壤含水率与相对吸收深度之间及土壤含水率与相对反射率之间的线性模型与非线性模型。选取我国东北地区的黑土进行标定,并用独立的试验数据对模型进行检验。结果表明,吸收深度法的线性和非线性模型的预测值和实测值符合度较好。反射率法的线性模型和非线性模型对土壤的含水率预测均方根误差(RMSE)分别为2.89%和2.95%,相对吸收深度法非线性模型的RMSE值明显大于其他3种模型,预测准确度最低。说明...
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘金波 孙萍 孙龙
为了探究可燃物含水率的研究方法,以利于森林火灾监测系统的完善,于2016年当地防火期内进行,通过对昆明地区6块样地可燃物含水率的监测,同时收集样地相关的气象因子数据,建立气象要素回归模型,并评估其预测精度。结果表明:在自建模型中,死可燃物的预测模型适用性更好,活可燃物其含水率变化可能并不是单一的只受客观因素的影响,其自身的生命活动也会影响到其含水率的变化,使得含水率的研究更加复杂;坡向对含水率变化的影响并不明显;而对于模型外推,通过有限的20组数据对预测模型进行验证,对于死可燃物普遍表现出不错的适用效果,证明了模型有一定的使用意义。
关键词：
林分可燃物 含水率 模型 昆明
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
张恒 董川成 牛屾 张运林 金森 王玉霞
为了研究2种不同采样方法对细小可燃物含水率预测模型精度的影响,对2010年春、秋季大兴安岭地区盘古林场樟子松、兴安落叶松、白桦林分下细小可燃物含水率进行连续的观测。结果表明:春季,3种林分破坏性采样和非破坏性采样的平均绝对误差和平均相对误差差异均不显著(P>0.05),而秋季非破坏性采样的平均绝对误差和平均相对误差极显著低于破坏性采样(P<0.01),这表明2种采样方式对预测模型精度有很大的影响;春季2种采样法差异不显著,预测效果相近,而在秋季使用非破坏采样更好。此研究结果对提高我国利用气象要素回归法预测细小可燃物含水率模型精度具有重要的理论意义和实践指导价值。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
彭润东 李耀翔 张哲宇 陈雅 刘晓利
【目的】基于近红外光谱分析技术(NIRS)构建杨木、松木木屑的含水率预测模型，并将2种木屑样本光谱数据集混合建立含水率预测模型，实现同时预测多树种木屑含水率。为提高NIRS模型预测木屑含水率精度与普适性提供理论依据。【方法】本研究采用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机回归(SVR)建立制浆材木屑含水率NIRS预测模型。采用粒子群算法(PSO)、灰狼算法(GWO)优化模型超参数。以制浆原料中的木屑为研究对象，采集了由杨木和松木为主的120份木屑样本的近红外光谱。分别采用杠杆值与学生化残差t检验法(HLSR)和标准正态变量变换(SNV)等方法对原始光谱数据进行异常样本剔除和预处理，采用无信息变量消除法(UVE)等提取特征波段，对比经GWO、PSO优化的SVR模型和PLSR模型的性能。【结果】对杨木木屑含水率最优NIRS模型，最佳预处理方法为SNV+Auto+SGS，结合CARS构建PSO-SVR模型(R_P~2=0.916 4,RMSEP=0.114 8%)。对松木木屑含水率最优NIRS模型，最佳预处理方法为SNV+Auto+SGS,结合UVE构建PSO-SVR模型(R_P~2=0.934 3,RMSEP=0.063 7%)。对混合木屑含水率最优NIRS模型，最佳预处理方法为MSC+Auto+SGS，结合UVE构建PSO-SVR模型(R_P~2=0.922 1,RMSEP=0.111 1%)。【结论】NIRS可以用于预测单一树种木屑含水率，建立同时预测多树种木屑含水率预测模型是可行的。通过不同预处理和优化算法进行比较筛选组合进行模型优化可以显著提高木屑含水率近红外估测模型的精度。为实时检测制浆材木屑含水率提供了理论依据和技术支持。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
韩刚 韩恩贤 张晓鹏 邹芳
选择1年生刺槐为造林树种,通过对造林地3～6月土壤平均含水率与当年刺槐造林成活率的回归分析,建立了二者间的线性回归方程,该方程相关系数R=0.988。同时应用该方程建立了刺槐造林成活率平均值(Y-)的预测模型,模型验证结果表明,该模型具有较强的预测能力,预测准确性较高,可应用于林业生产实践,为春季刺槐造林提供参考依据。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
胡海清 罗碧珍 罗斯生 王振师 苏漳文 魏书精
准确地模拟地表可燃物含水率动态变化规律,对于预测预报林火发生或林火行为具有重要意义。应用Nelson模型和Simard模型,以5种典型林型(分别为阴坡落叶松林、阴坡落叶松-白桦混交林、阴坡白桦林、阳坡樟子松林和阳坡白桦林)的地表可燃物为研究对象,分析了气象因子与地被可燃物含水率的相关性,用2015年春季防火期实测数据构建了5种不同林型的可燃物含水率预测模型,并用2016年春季防火期监测数据对预测结果进行验证。结果表明:Nelson模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林>阳坡白桦林>阴坡白桦落叶松林>阴坡白桦林>阳坡樟子松林。Simard模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林>阴坡白桦林>阳坡白桦林>阴坡白桦落叶松林>阳坡樟子松林。2种模型预测阴坡落叶松的含水率准确率均高于其他4种林分。Nelson模型给出的阴坡落叶松平均绝对误差为0.09,平均相对误差(MRE)为0.09,Simard模型给出的平均绝对误差为0.10,平均相对误差为0.10,Nelson模型略优于Simard模型。研究结果可为该区的森林防火提供快速和准确的火险预测预报,进而为有效防控森林火灾提供重要的技术支撑。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
金森 周勇
云南省是我国重点火险区,准确预测该省可燃物含水率对于提高火险预报准确性十分必要。在2013年防火期,通过对昆明地区8个林分地表凋落物可燃物含水率的连续观测,分析了其动态变化规律和影响因子,并采用气象要素回归法、FWI法和两种方法混合建立了相应的死可燃物含水率预测模型。这些模型采用的预报因子都是现有常规气象站方便观测的气象要素,模型误差在同类研究的控制水平内,可以在该地区的森林火险预报中直接应用。对于<35%的可燃物含水率的预测,采用混合模型的误差最小,考虑到计算的方便,实际中可以使用气象要素回归模型,平均绝对误差(MAE)2.1%~6.0%,平均3.6%;平均相对误差(MRE)11.4%~32...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
满子源 胡海清 张运林 刘方策 李远
【目的】可燃物含水率预测是林火预报研究的重要内容,其中地表细小可燃物、半腐殖质和腐殖质含水率在一定程度影响了林火垂直蔓延的持续性及地下火发生的可能性,含水率变化主要是受天气状态和地形特征的影响,而我国关于半腐殖质和腐殖质含水率动态变化及其预测模型的研究较少,分析红松蒙古栎针阔混交林下的地表细小可燃物、半腐殖质和腐殖质3层可燃物含水率的动态变化,对建立我国林火预报系统有指导作用。【方法】本研究对帽儿山地区红松蒙古栎典型针阔混交林下的地表细小可燃物、半腐殖质和腐殖质含水率进行每日监测,同步监测林分内气象数据,统计分析气象要素和3层可燃物含水率的相关性,选择气象要素回归法建立3层可燃物类型的含水率预测模型。【结果】在整个监测期内,地表细小可燃物含水率波动最大,最小值为10.99%,最大值为253.30%;半腐殖质次之,最小值为19.21%,最大值为238.07%;腐殖质含水率最稳定,最小值为48.45%,最大值为193.83%,波动最小。地表可燃物含水率变化对气象因子的响应最敏感,多与当日或前一日气象因子相关,半腐殖质次之,腐殖质含水率仅与空气温度相关;建立3种可燃物含水率气象要素回归预测模型,其中地表细小可燃物、半腐殖质和腐殖质的含水率预测模型平均绝对误差和平均相对误差分别为22.2%、23.5%、17.1%和7.1%、14.8%和23.4%,以MRE为15%为界限,细小可燃物和半腐殖质含水率预测模型精度均能达到林火预报精度,腐殖质含水率预测模型精度较差。【结论】综合分析可得,3层可燃物在防火期内有被引燃,进而发展为森林火灾的可能,在今后的林火预报工作中,还应该注意地下可燃物,包括半腐殖质和腐殖质含水率的预报。
关键词：
地表细小可燃物 半腐殖质 腐殖质 含水率
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
李波 王溥泽 迟道才 韩丽丽
为了检验彭曼模型在给定土壤含水率条件下对玉米腾发量的预测精度。以沈阳地区为例,基于实测数据利用水量平衡原理推求得玉米实际腾发量,进而利用彭曼模型计算其理论预测值,并利用误差分析法分析不同土壤水分处理条件腾发量的实测计算值和理论预测值之间的误差。结果表明:利用彭曼模型计算作物腾发量时,对土壤含水率变化的影响考虑的不足;不同水分处理的实测值与理论预测值的回归系数(b)、决定系数(R2)在0.75~1.25之间有3个处理,6个处理的误差方差Var(ER)均大于0.1,6个处理的平均绝对误差(AAE)均超过0.25,平均相对误差(ARE)超过25%的有4个处理。说明在给定土壤含水率控制范围的精准灌溉中...
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
周勇 张贵 张运林 丁波 满子源
【目的】随着全球气候变暖,树冠火和极端火行为频繁发生,森林活可燃物含水率研究越来越受重视。然而,由于活可燃物含水率动态变化要比死可燃物含水率动态变化复杂,除气象要素外,还受本身理化性质的影响严重,因此目前关于活可燃物含水率的研究却很少。江西省森林资源丰富,森林火灾频发,但关于活可燃物含水率的研究几乎没有。【方法】以江西南昌3种典型活可燃物:毛竹、杨梅和油茶为研究对象,在防火期内以日为步长监测其含水率动态变化情况,并同步监测气象要素,分析活可燃物含水率与气象要素、湿度码的相关性,并基于逐步回归,分别建立气象要素预测模型和湿度码预测模型,比较了模型预测精度。【结果】1)监测期内,3种活可燃物被引燃的可能性由高到低依次为毛竹、油茶和杨梅;2)当日和前一日空气温度与杨梅和油茶活可燃物含水率呈极显著正相关,毛竹仅与前一日空气温度呈正相关。3种活可燃物含水率随着当日和前一日相对湿度、当日降水量的增加极显著增加。风速对所有活可燃物含水率动态变化没有显著影响;3)基于气象要素的活可燃物含水率预测模型中当日相对湿度均为预测因子,线性回归模型平均绝对误差和平均相对误差变化范围分别为10.590%～15.745%和7.171%～12.914%,非线性回归模型的平均绝对误差和平均相对误差变化范围分别为为9.844%～12.657%和6.830%～10.370%;对于湿度码预测模型,仅细小可燃物湿度码进入模型,线性回归模型的平均绝对误差和平均相对误差变化范围分别为10.259%～16.732%、6.960%～13.931%;非线性回归模型的平均绝对误差和平均相对误差变化范围分别为10.696%～31.285%、8.040%2～2.010%。【结论】不论预测是因为气象要素还是湿度码,都是线性回归模型更适于预测江西活可燃物含水率,结果可为江西活可燃物含水率研究提供基础数据和借鉴。今后还需要结合土壤含水量、自身理化性质等进行研究,提高活可燃物含水率预测精度。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
张恒 孙子健 张运林 金森 王玉霞
为研究不同距离气象数据对细小可燃物含水率预测模型精度的影响,对2010年春、秋季防火期大兴安岭地区塔河县盘古林场的樟子松Pinus sylvestris var.mongolica林、兴安落叶松Larix gmelinii林和白桦Betula platyphylla林等3种林分下细小可燃物含水率进行连续的观测,同时采集试验期内的气象数据构建细小可燃物含水率预测模型。结果表明:利用盘古气象站数据构建的气象因子中,日降水量(R)和前n d降水量之和(Ran),以及前n d平均相对湿度(Han)(n=1~2)显著正相关,春季和秋季分别与日最高气温(Tmax)和连旱天数(d)显著负相关;利用距离实验地较近的盘古气象站的气象数据所建模型精度优于距离较远的塔河模型,模型的平均绝对误差(EMA)和平均相对误差(EMR)分别降低了2.7%和22.6%(P<0.01)。从细小可燃物的异质性和模型的精度来看,在建模气象数据的采集中,应重视气象因子时间和空间尺度的选取,以确保模型精度。图3表4参28
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
张运林 张恒 金森
观察大兴安岭盘古地区的典型林分樟子松、白桦、兴安落叶松林的地表细小死可燃物含水率随不同季节变化的动态变化,应用气象要素回归法,分别使用无降雨数据、无降雨和有降雨混合数据及降雨数据,分春季、秋季和混合季节,建立了该地区森林地表可燃物含水率的统计预测模型,并研究了季节以及降雨对该类模型精度的影响。结果表明:季节和降雨对模型精度具有显著的影响,对于3种林型整体而言,混合模型的误差最大,可高达30%以上;秋季误差小于混合模型,大于春季预测模型;春季含水率预测模型精度最高,误差小于10%。无降雨模型预测效果最好,模型误差控制在3%以内,有降雨时段误差也可超过30%。如果采用区分季节和降雨时段建立可燃物含...
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