農機控制中的英語語言理解介詞語義分析

發布時間：2020-02-22所屬分類：農業論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要:農業機械的作業效率高，是推動農業發展的重要力量。將新型技術應用在農業機械的設計和制造上，可改善機械整體性能并提高智能化水平。農機智能化的核心在于控制環節，表現為控制的實時性和準確性。為此，基于英語語言理解分析農機控制中的介詞語義，并用

　　摘要:農業機械的作業效率高，是推動農業發展的重要力量。將新型技術應用在農業機械的設計和制造上，可改善機械整體性能并提高智能化水平。農機智能化的核心在于控制環節，表現為控制的實時性和準確性。為此，基于英語語言理解分析農機控制中的介詞語義，并用于控制噴藥機器人的視覺感知、自主行走和精準噴藥。介詞語義分析首先要建立模塊化的語言理解系統，然后從語句中提取介詞進行各項特性的篩選和分析，直至完成所有介詞的釋義。最后，介紹了介詞語義分析在3種控制功能中的具體作用，并分別列舉代表性的介詞，以便提高機械的作業效率，降低操作難度。

　　關鍵詞:農機控制;英語;語言理解;介詞;釋義

　　0引言新時期我國農業生產的模式發生了深刻變化，由以前的個體分散經營過渡到企業和大戶的規�；�經營。傳統農業生產方式的人力需求量大，無法適應農業生產方式的變革，即將隨著形勢的變化而被淘汰。農業集中經營為農業機械的推廣開辟了空間，可以顯著提高農業生產中的機械化率。農業機械的作業效率高，是推動農業發展的重要力量。我國在農機領域進行了大量研究，目前已經形成了較為完善的體系，并且在生產中得到了廣泛應用。我國近幾年的農業機械需求量一直較大，農機制造行業的產值不斷增長，表現出旺盛的勢頭[1]。

　　與發達國家相比，我國的農業機械研究起步晚，在設計理念和制造工藝上有所欠缺，導致機械整體性能存在差距。因此，必須在農業機械的設計制造環節加大研究和投入力度，才能縮小與世界先進水平之間的差距。當今工業信息領域的新型傳感器、芯片和計算機等層出不窮，將這些新型技術應用在農業機械的設計制造上，是改善機械整體性能并提高智能化水平的有效方法。農機智能化的核心在于對農機的控制，表現為控制的實時性和準確性。智能農機相比傳統機械具有更好的穩定性和適應性，可以進一步提高農業生產力，對農業的可持續發展具有重要意義[2]。

　　目前，農業機械的智能化控制需要計算機、信息和通信等多個學科的交叉融合，應用的技術有計算機視覺、大數據、物聯網、無線傳感網絡，控制的功能主要集中在定位導航、環境識別及作業精度方面[3]。金小俊等將計算機視覺技術應用在除草機器人上，根據雜草的顏色特征從土壤背景中分割雜草圖像，具有很好的實時性和較高的識別精度，能夠輔助機器人準確定位后完成除草動作[4]。羅錫文等基于RTK-DGPS開發農機的導航系統，在拖拉機上進行導航精度的測試，具有很高的定位和導航精度，能控制拖拉機按照設定的路線行駛[5-6]。王林惠等研制了一種基于圖像識別的無人機智能噴霧系統，以多個優選的特征參數對農田圖像進行分析識別，根據識別結果控制噴頭實現精準噴藥[7]。張波等為解決惡劣環境中農田信息采集困難的問題，設計了基于無線傳感網絡的監測系統，搭載該系統的無人機智能化程度更高，并獲得了更可靠的傳輸數據和廣闊的覆蓋面積[8]。以上研究充分利用科技進步的成果，提高了對農機的控制效率，為現代農業發展提供了有力的支撐。

　　農機控制在本質上是采集環境信息和機械自身的運行狀況，分析后根據作業要求生成控制指令，最后由執行裝置按照指令完成對機械的控制。在上述過程中，信息和控制指令是以語言的形式傳遞的，因此農機控制離不開對語言的理解。語言被人類用來表示特定的信息，可以作為學習和交流的載體。語言理解是以語言學、邏輯學、計算機科學和數學為基礎的交叉學科，通過計算機處理語言的音、形和義，依次經過輸入、輸出、識別、分析和理解后形成操作指令[9]。

　　目前，語言理解已經作為模擬分析和工序建模的基礎，在機械設計制造方面得到了廣泛應用[10-11]。

　　在世界眾多的語言中，英語以語法簡單和語感自然的優勢成為應用最廣泛的語言。英語可以將少量的單詞通過特定的語法組合在一起表達豐富的內容，在機械控制上體現出優越性。研究英語語言理解在農業機械控制中的作用，可以吸收經驗改善我國農業機械性能，還能提高成熟機械在國際市場上的競爭力。

　　英語的單詞有多種類型，其中的介詞一般位于名詞或代詞的前面，用于表示地點、時間、方向和目的等因素[12]。介詞屬于虛詞，本身沒有實在的意義，不能單獨使用，但在對農機的控制中，介詞能為控制指令提供重要的限制條件，它所依附的名詞或代詞有時是控制執行效果的決定因素。在機械產品設計的研究中，受多詞性特征和賓語不確定性的影響，介詞語義分析的難度相比其它單詞較大[13]。本文對農機控制中的介詞語義進行分析，將其應用在噴藥機器人的視覺感知、自主行走和精準噴藥控制上，以便提高機械的作業效率，降低操作難度。

　　1農機設備和硬件農機

　　設備是一個四輪移動的AS-R型噴藥機器人，搭載主控模塊、視覺感知模塊、自主行走裝置和精準噴藥模塊。其中，主控模塊可以進行英語語言的理解，設備為戴爾I3668型臺式電腦，配置包括Inteli5處理器、8GB內存和1TB硬盤，由機器人的電池提供電源;語言理解的介詞語義在visualC++程序中分析，運行環境為Windows10操作系統。

　　視覺模塊為尼康COOLPIXP60型數碼相機和天創UB570型圖像采集卡，相機設置在機器人前方，拍攝形成JPEG格式圖像，經過圖像采集卡轉換為數字信號后由主控模塊進行視覺分析。機器人的行車控制器接收主控模塊發來的規劃路線及轉向指令，由角度傳感器測定行駛方向，液壓閥控制車輪的偏轉實現自主行走。精準噴藥模塊包括藥液箱、隔膜泵、離心噴頭和噴藥控制器。工作時，隔膜泵將藥液從藥液箱輸送到噴頭，噴頭由單個電磁閥控制，在主控模塊發來的脈沖信號調制下開啟。機器人的左右兩邊分別安裝1套噴藥裝置，每套裝置包含4個噴頭。

　　2語言理解和介詞語義分析

　　語言理解的實質是分析并理解語言所表達的信息，從而輔助進行機械的設計和控制。英語的基本單元是單詞，其語義也包含在單詞中。但是，單詞僅代表最基本的語言信息，需要按照特定語法依次構成語句、段落和篇章后才能成為完整的信息載體。英語語言理解起始是基于單詞的詞法分析，根據各個單詞的類型和意義上升到語句層面。語句同時進行句法分析和分類處理，句法分析進一步理解語言含義，而分類處理則修訂不規則語句，以此獲得規范化語句及句群。英語的單詞類型包括名詞、動詞、副詞和介詞等，對它們分別釋義是語言理解的關鍵步驟。單詞分類釋義完成后開始段落和篇章分析，這是基于核心事件的語用建模來進行語言理解，在此基礎上獲得語言表達的意義，即用于農機控制的相應指令。在這個過程中若出現單詞釋義和篇章分析不成功的情況，則在句法分析階段重新組建核心事件的模型，再次進行分析直至成功。英語語言理解過程如圖1所示。

　　介詞語義分析首先要建立模塊化的語言理解系統，系統中的各個模塊相互協調，并且具有與其它模塊之間連接和調用的接口。語義分析模塊是語言理解系統的核心，其功能是對包括介詞在內的各類單詞進行語義分析。名詞和動詞的語義分析中都包含介詞的語義，因此介詞分析模塊被分散到系統的各個部分中。含有介詞的語句進入系統后，首先經過詞法和句法分析生成動態名詞，然后利用介詞分析模塊處理;依次提取語句中的介詞，含有被動介詞的進入被動句分析模塊，不含被動介詞且沒有搭配詞的進入單介詞分析模塊;含有搭配詞的進入搭配詞分析模塊，之后根據是否含有嵌套結構及介詞槽的特性以此類推進行分析，直至完成該語句中所有介詞的分析，如圖2所示。

　　3控制功能

　　噴藥機器人的參數設定和操作指令都以英語語言作為形式，主控模塊對表達參數和機械運行狀況的單詞詞義和語句句義進行分析，完成語言理解并獲得控制指令的內容，輸出相應的信號來實現各項控制功能。機器人的行駛路線和駕駛指令通過英語文字輸入，由語言理解系統識別和釋義，執行裝置根據控制指令完成操作。作為一個獨立的單詞類型，介詞語義分析在噴藥機器人的視覺感知、自主行走和精準噴藥控制中發揮著重要的作用。

　　視覺感知功能首先采集田間圖像，通過3×3的中值濾波法預處理去除噪音，然后針對相機俯視角造成的相同大小物體像素點數不同的問題矯正圖像的畸變。以亮度I分量對圖像進行灰度化處理，最后選擇閾值分割方法來分割圖像，將目標從背景中提取出來。

　　自主行走功能是根據農田形狀和作業目標計算獲得最合理的作業路徑，在噴藥覆蓋整個農田的前提下盡量減少行駛距離。采用相應的定位技術獲得機器人的位置，根據偏離預定路徑的距離實時修正行駛方向;行駛方向通過方向盤控制，方向控制器與方向盤連接;方向控制器安裝方便，與語言理解設備的兼容性較好。

　　精準噴藥功能是將視覺感知的圖像劃分為4行×4列的網格，以每個方格內的雜草覆蓋面積為參數形成處方圖。噴藥控制器根據處方圖控制相應噴頭的開啟程度，實現對網格內區域的精準噴藥。

　　噴藥機器人的這3種控制功能涉及各個模塊，相互之間聯系復雜�？刂苿幼饕�在特定的時間和各種前提條件下進行，具有各自的執行主體和控制對象。因此，準確理解介詞的語義對程序編寫至關重要，表1中列舉了3種控制功能的代表性介詞。

　　4結論

　　基于英語語言理解分析農機控制中的介詞語義，并用于控制噴藥機器人的視覺感知、自主行走和精準噴藥3種功能。介詞的語義分析首先要建立模塊化的語言理解系統，然后提取語句中的介詞，依次進行被動介詞、搭配詞、單介詞、嵌套結構和介詞槽等特性的篩選和分析，直至完成所有介詞的釋義。最后，介紹了介詞在3種控制功能中的具體作用，并分別列舉了代表性的介詞，以便提高機械的作業效率，降低操作難度。

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　　摘要：完善農機推產工作要針對你現階段我國農業紹齊和農業經濟結構未來的調整趨勢,為農民的未來服務。農機的推廣的未來規劃,和要推產的項目以及具體的實施力祛要根據我國農豐寸紹齊發展的整體趨勢為標準。因為農機推廣對農村經濟發展來說,不僅僅是其中一項工作,而是需要服務于整個農村紹齊發展的體系建設,因為他不僅僅會影響農豐寸的社會經濟活動,而且會對整個衡寸的個個方面都會產生重要的影響。因為農機對于一個普通的農村家庭來說是一項巨大的支出,所以在進行農機推廣的工作中,要結合當地的經濟發展水平,農業結構,地理環境,衡寸人口的惻矯口未來地方農業發展的要求和農業紹齊結構調整的需求進行。這些都是制約農機推產工作的重要因數,只有在推產的過程中考慮到這些因數的作用,才育鎮正的做到讓農機為翩浸務,而不是成為農民的負擔。