针对烟丝在密集、重叠且无序情况下检测不精确导致其宽度测量精度低的问题,提出了一种基于CM-YOLOv8n模型的轻量化检测方法。先设计C2f-Faster-CGLU网络(简称C2f-FC),通过部分卷积对输入特征的部分通道进行处理,并利用门控机制动态筛选重要特征通道,以有效降低模型参数量和计算复杂度;再设计多尺度卷积注意力(Multi-Scale Convolutional Attention,MSCA)模块,并将其置于主干网络快速空间金字塔池化(Spatial Pyramid Pooling-Fast,SPPF)模块之前,借助多尺度特征聚合和通道注意力机制,提升模型对烟丝特征的感知能力;最后,引入WIOU损失函数,通过动态调整聚焦机制和平衡样本权重,提升了检测精度。此外,基于CM-YOLOv8n模型设计了烟丝宽度在线检测系统。结果表明:(1)CM-YOLOv8n模型的精确率为90.7%,召回率为86.6%,m AP@0.50为92.4%,m AP@(0.50~0.95)为73.7%,模型参数量为2.38 M,浮点运算次数为6.2 G,在保持低参数量和计算复杂度的同时,兼顾轻量化设计,能够显著提升烟丝检测效果;(2)与Faster RCNN等具有代表性的主流目标检测算法相比,CM-YOLOv8n模型的参数量最少,浮点运算次数显著减少,表现出更高的检测效率和更强的泛化能力;(3)所设计的烟丝宽度在线检测系统与人工检测结果的偏差在±0.1 mm范围内,符合工艺生产标准。该研究为后续烟丝宽度实时在线检测系统的应用奠定了理论基础。
为实现烟草振动筛分设备(用于检测烟丝结构及片烟大小)中筛网网孔尺寸的高精度自动检测,基于平行光视觉扫描技术设计了一种包含筛网图像原位采集装置及图像处理算法的网孔尺寸原位检测系统。图像采集装置整体尺寸为450 mm×340 mm×106 mm,由平行光源模块和视觉扫描模块组成,通过平行光源照射筛网和接触式图像传感器捕捉筛网图像,并利用进给扫描机构扩大视野范围、提高图像分辨率;图像处理过程中,基于自适应阈值二值化方法(全局阈值与局部阈值相结合,对局部窗口实现精确二值化处理)和自适应亚像素边缘插值定位方法(动态调整不同规格网孔边缘插值点数,提高亚像素定位精度),建立了可以提升噪点去除效果与定位精度的网孔轮廓自适应提取算法。通过准确度评价、原位筛网检测实验等验证该系统的应用效果,结果表明:(1)系统单次检测范围为320 mm×320 mm,分辨力为0.010 6 mm,单次扫描时间为30 s;(2)基于筛网标准件,原位检测系统测得的网孔平均尺寸极限偏差等指标均优于标准中规定的要求,满足网孔尺寸检测仪器性能要求;(3)该系统具有较好的适用性和稳定性,能够满足烟草振动筛分设备的网孔尺寸原位检测要求;(4)安装图像采集装置时,平行光源模块与视觉扫描模块轻微倾斜(倾斜角度<1.5°)或两模块之间存在间距(间距≤20 mm)对检测结果是否合格影响不大。该技术可为提高筛网检测效率以及片烟大小、烟丝结构等烟草物理指标检测结果的准确性提供支持。
烟草作为典型的双子叶被子植物,花器官是其繁殖的关键结构,直接影响品种育性、产量与品质形成。深入解析烟草花器官发育的分子机制,不仅能丰富植物发育生物学的理论体系,更为基因工程定向改良烟草品种奠定核心理论与技术基础。文中概述了烟草花器官发育的分子机制,包括ABCDE模型基因、MADS-box转录因子家族、植物激素、细胞周期蛋白等对烟草花器官发育的调控作用,重点阐释了烟草花器官开花时间、大小、数目、花色及育性的分子调控机制;探究了烟草花器官发育过程中基因功能冗余与调控网络复杂等障碍成因,明确了关键基因互作及信号通路整合等研究重点。针对目前烟草花器官发育分子调控机制热点问题,对未来研究方向进行了展望,以期为解析烟草花器官发育分子调控网络和培育优质、多用途烟草新品种提供参考。
为解决打叶复烤生产中摆把后烟叶装箱效率低、劳动强度大等问题,在烟叶收集装箱装置中设计了一种自动压制机构。该机构由压板(中空结构且内设支撑肋板)、传动轴、限位组件及驱动组件组成,自动控制程序集成在收集装箱装置的PLC控制器内。电机通过传动轴带动压板往复转动,转动角度由限位组件控制;当烟箱中的烟叶质量达到设定值(250 kg)后,驱动组件中的电机驱动压板下压将烟箱内的烟叶铺平、压实以便向烟箱中补料(每次补料10 kg);经5次压实和补料后,烟箱内堆积的烟叶质量达到上限值,由工人将烟箱转移。以会理复烤厂打叶复烤生产线的烟叶收集装箱装置为对象进行测试,结果表明:安装自动压制机构后,无需工人在转移烟箱前铺平箱内烟叶,单箱烟叶质量平均值增加20%,每班次装箱烟叶总质量增加约10%。该技术可为提高烟叶加工效率和降低工人劳动强度提供支持。
为明确烟草靶斑病的病原种类、致病力以及烟草品种对靶斑病的抗性,分离培养了湖南烟区疑似烟草靶斑病发病烟叶中的病原菌,并对病原菌进行形态学和分子鉴定。同时采用玻片对峙法进行融合群分析,以病情指数为抗性评价指标测定了菌株的致病力,以平均病斑直径(AD)为抗感划分依据鉴定了11个主栽烟草品种的抗性。结果表明,分离得到的36株病原菌均为立枯丝核菌(Rhizoctonia solani),属R. solani AG3融合群。病原菌存在致病力分化现象,中等致病力为优势类群,不同地理来源的菌株致病力存在差异。11个主栽烟草品种均表现为高感烟草靶斑病,不同品种感病的烟叶病斑直径存在差异。
烟叶采收机作业质量试验检测规程是衡量其作业性能及效果的技术规范和依据,试验检测区长度是其必须规定的关键技术参数。为了确定烟叶采收机作业质量试验检测区的适宜长度,通过烟叶采收机田间作业试验,分析了烟叶采收机不同长度试验检测区的叶片破损率、叶片漏采率、掉叶率、烟秆损伤率和综合作业质量指标的平均值差异及其变异系数的变化趋势。结果表明:随着烟叶采收机试验检测区长度(20.0~100.0 m)的增加,叶片破损率、漏采率、掉叶率、烟秆损伤率的平均值均呈现降低的趋势,综合作业质量的平均值呈现升高的趋势,叶片破损率、漏采率、掉叶率、烟秆损伤率和综合作业质量指标的变异系数均呈现降低的趋势。其中,试验检测区长度为60.0 m的叶片破损率、漏采率、掉叶率、烟秆损伤率、综合作业质量的平均值,均与试验检测区长度为80.0 m和100.0 m的5项指标的平均值间差异不显著,与试验检测区长度20.0 m的5项指标的平均值间差异显著,试验检测区长度60.0、80.0、100.0 m的5项指标的变异系数均小于长度20.0 m和40.0 m的5项指标的变异系数。因此,烟叶采收机试验检测区的适宜长度应不少于60.0 m。
为明确贮存环境变化后箱装烟丝物料的适宜平衡时间,以实现快速投入使用,提升生产效率,开展了不同贮存环境下烟丝物料的平衡试验,并对比分析了不同类别烟丝物料的热传递特性。通过低温冷冻室和高温高湿室模拟冬夏两季极端气温场景,并基于数字传感技术实现密封状态下箱装烟丝物料温湿度的多点实时监控,从而获取烟丝物料在不同条件下的温湿度变化。结果表明:(1)在低温环境(温度约为-20℃,相对湿度约为55%)下平衡后的叶丝、膨胀梗丝、膨胀叶丝,放置在恒温恒湿贮丝房(温度约为26℃,相对湿度约为60%)中,温度达到平衡所需要的时间分别为51.50、38.25、46.25 h;在高温环境(温度约为42℃,相对湿度为75%)下平衡后的叶丝、膨胀梗丝、膨胀叶丝,放置在恒温恒湿贮丝房中,温度达到平衡所需要的时间分别为31.50、24.00、28.75 h。(2)箱装烟丝物料平衡过程中存在温度、湿度分布不均匀的情况,表现为表层物料温湿度更快达到平衡状态;相比于温度,在低温条件下,绝对湿度更快达到平衡状态;叶丝回暖所需时间相对较多,膨胀梗丝和膨胀叶丝回暖所需时间相对较少。(3)温度平衡前后烟丝物料的填充值、整丝率、碎丝率、含水率等物理指标的变化均较小。该研究为异地供丝质量的稳定控制提供了理论参考。
为了解决传统人工检测过程中对烟支中梗签形态识别及参数分析的主观性强、劳动强度大及检测方法单一的问题,提出了一种基于计算机断层扫描(CT)探测成像技术的检测方法。通过采用滤波反投影法进行三维重构,结合灰度阈值分割和连通区域分析,对烟支中梗签的长度、体积、数量等参数进行测量,以实现梗签的高效识别及参数分析。结果表明:(1)针对Q牌号卷烟烟支的检测中,CT探测成像法在烟支中梗签长度测量结果的RSD<1.00%,梗签长度测量结果的平均绝对误差为0.15 mm,梗签空间位置检测结果的RSD<5.00%,具有较高的精度及良好的重复性;(2)针对P、L、Y牌号卷烟烟支的检测中,梗签数量和形态识别检测的准确率均为100%,具有良好的重复性和一致性。该研究为烟支中梗签的形态识别及参数分析提供了一种新的无损检测技术手段。
为明确健康和感染黑胫病烟株根际土壤中微生物群落结构和代谢物的变化特征,以陕西省汉中市南郑区的健康烟株根际土壤和发病烟株根际土壤为研究对象,利用微生物宏基因组学和代谢组学技术进行分析。结果显示:(1)健康和感染黑胫病烟株根际土壤的微生物群落多样性间无显著差异,但感染黑胫病烟株根际土壤中的微生物群落丰富度显著高于健康烟株根际土壤。(2)与健康烟株根际土壤相比,感染黑胫病烟株根际土壤中柄杆菌属(Caulobacter)、独岛杆菌属(Dokdonella)、阿菲波菌属(Af ipia)等相对丰度显著升高,不动杆菌属(Acinetobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)等微生物相对丰度极显著或显著降低。(3)对213种显著差异代谢物进行分析发现,与健康烟株根际土壤相比,感染黑胫病烟株根际土壤中蜜二糖、水苏糖、左聚糖和α-乳糖等糖类,L-亮氨酸、L-异亮氨酸和缬氨酸等氨基酸的相对丰度均显著升高,琥珀酸、壬酸、3-羟基十四烷二酸、水杨酸等有机酸相对丰度显著降低。(4)关联分析表明,健康和发病烟株根际土壤中水苏糖、左聚糖和缬氨酸等代谢物与不动杆菌属(Acinetobacter)和节杆菌属(Arthrobacter)的微生物相对丰度呈极显著或显著负相关。因此,烟株感染黑胫病后,根际土壤代谢物的组成发生改变,间接影响了微生物群落结构和土壤微生态平衡。
为评估常规分析用吸烟机(简称吸烟机)抽吸条件的准确性和可靠性,建立了吸烟机量值溯源方法。研制了抽吸条件测量装置,该装置由压降测试模块、抽吸流量图测试模块、泄漏测试模块、抽吸时间测试模块和数采系统等单元组成。该装置通过抽吸通道接口与吸烟机连接,通过数采系统选择不同的测试模块。利用标准计量器具对该装置进行检测,分析该装置各个测试模块的准确性、重复性和稳定性,并选取3种常用吸烟机进行了适用性验证。结果表明:(1)压降测试模块示值相对误差绝对值最大为0.400%,抽吸流量图测试模块示值相对误差绝对值最大为0.545%,泄漏测试模块示值相对误差绝对值最大为0.857%,抽吸时间测试模块示值相对误差为0.000,均小于1.000%。(2)4个测试模块重复性结果的变异系数均小于0.100%。(3)为期180 d的稳定性验证实验中,4个测试模块对应的子组平均值和标准偏差均处于受控状态。(4)在对溯源装置进行适用性验证中发现,3种常用吸烟机测试结果均满足标准要求。本装置和溯源方法可以用于不同吸烟机抽吸条件的校准,为实现吸烟机统一、规范的量值溯源提供技术手段。