农业机械学报

作者：郭大方，杜岳峰，栗晓宇，李国润，陈度，宋正河

单位：中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,中国农业大学,

关键词：农业装备;数字孪生;边缘计算;玉米脱粒;决策优化

基金：国家自然科学基金项目（52175258）和现代农业装备设计与智能制造创新平台项目（2021XDRHXMPT29）

数字孪生是一种实现虚实融合的先进理念，能够解决农业装备全生命周期中的复杂性和不确定性问题，促进农业机械化和农业装备产业的转型升级。目前，农业装备数字孪生尚处起步阶段，缺乏实用解决方案和典型应用案例。为此，基于数字孪生和农业装备的特点，融合五维模型和移动边缘计算技术，提出一种云-雾-边-端协同的数字孪生系统架构与运行机制。以籽粒直收型玉米联合收获机为对象，针对脱粒过程中籽粒破碎率高的问题，开发大型联合收获机的数字孪生原型系统，实现模型预测、模型更新、实时监测和优化决策等功能，并开展田间试验。试验结果显示：数字孪生系统有效提高了虚拟模型的适应能力，使虚拟模型保持良好的预测效果；基于数字孪生的决策优化方法有效降低了籽粒破碎率，相较于手动收获模式，籽粒破碎率平均值降低24.24%；相较于反馈控制模式，籽粒破碎率平均值降低15.78%，说明原型系统能够有效改善玉米籽粒收获质量，所提出的系统架构和实现方法可行。

来源：2023年第10期

《农业机械学报》期刊编辑部

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