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(一)专业组事情开展环境

组织参加国际、海内全国性、区域性种种型农业机器博览会及系列主题活动,懂得海内田间治理机器的总体成长现状和区域性需求;环抱植保、浇灌、施肥中耕等田间治理关键机器,针对玉米、大年夜豆、水稻、林果业等作物的机器化临盆难题,经由过程广泛的实地调研与深入的专题研讨,懂得田间治理机器存在问题和需求,明确了全国和部分区域钻研重点和技巧路线;多次组织环抱田间植保、水田中耕、浇灌及精准农业为主题的国内外学术研讨、利用推广培训会,内容涵盖施药技巧、农药安然性、节水浇灌技巧、水稻田间治理机器化、果园田间治理机器化等问题,产学研结合,推动田间治理机器适用技巧的利用推广。详细内容包括:

1.学术交流活动

参加国际海内种种专题技巧研讨、种种展览展会,懂得田间治理机器的先辈技巧与成长趋势,进一步凝练出我国田间治理机器化成长重点偏向,经由过程学术交流,探究相助重点,上风互补,联合攻关,达到协同立异的目标。

——2015年度

(1)2015年1月,专家组成员参加了在南京召开的农业部农机化科技立异专业组事情会议,梳理了专家组成立以来开展的事情、专业偏向科研进展与取得的成效并环抱今世农业财产成长及田间治理领域的重大年夜技巧需求,提出了“十三五”及至2030年田间治理机器偏向钻研重点。

(2)为进一步了了往后田间治理机器化成长的重点义务。组织田间治理组专家成员多次开展未来5-10年技巧成长重点偏向和“十三五”专题研讨会,组织专家参加在武汉召开的“十三五”必要办理的农机化重大年夜技巧问题漫谈会,组织参加2015年农机工业技巧改造事情会议暨农机工业“十三五筹划”研讨会,重点环抱农机行业现状与形势、需求阐发、成长目标、计谋义务、实施规划、政策步伐、组织实施等七个方面开展了深入评论争论。

(3)组织专家参加全国农业机器及零部件博览会、第三十一届中国植保信息交流暨农药东西买卖营业会、青岛国际农机展,经由过程展会懂得田间治理机器成长现状和需求。

(4)针对水稻田间治理机器化,4月24日-25日,在杭州组织召开“超级稻周详育插秧与芽谷精量直播技巧钻研学术会议”,来自全国南方8省市40余人参会,重点评论争论超级稻周详育秧、插秧和精量直播等钻研现状,利用要领,以及往后的成长。

(5)针对果园植保施药技巧,6月21日,组织果园高效植保机具与施药技巧现场交流会议,与会专家在全国果园植保机器的需求与成长趋势、我国果园药械与施药技巧、西北果园机器化现状及我国苹果财产现状与成长趋势与苹果病害防治等方面进行了充分沟通交流漫谈。

(6)针对新疆地区的田间治理机器化成长, 7月-8月,组织浇灌技巧偏向专家赴新疆石河子参加国家自然科学基金委组织召开的第139期“双清论坛”、到新疆昌吉参加“中国棉花学会2015年会”,同与会专家一路,针对新疆膜下滴灌棉花水肥一体化、土壤盐碱化防控、耕层土壤干化及耕地质量退化、基于物联网技巧的膜下滴注水肥精准浇灌技巧等进行研讨,懂得棉花膜下滴灌临盆全程机器化利用环境、存在问题及未来主攻偏向和成长趋势,凝练提出了供基金委参考的未来3-5年建议资助的重点钻研偏向。11月,组织专家介入新疆地区农机设置设备摆设立异成长漫谈会,面向新疆棉花、西红柿、秸秆饲草等上风作物,环抱“十三五”时代新疆农机设置设备摆设智能、高端、市场化的主攻偏向,从科技立异的角度启程,产学研结合,推动实现大年夜农业与畜牧业相结合,匆匆进新疆农机设置设备摆设的成长。

(7)瞄准燕麦荞麦全程机器化,8月,组织国家燕麦荞麦技巧财产体系专家、大年夜同试验站、右玉试验站站长等与农业设置设备摆设财产技巧立异计谋同盟,合营探究从盐碱地改造、保护性耕耘、精少量免耕播种、田间植保治理、高效节水浇灌、谷物和秸秆劳绩以及劳绩后处置惩罚等产前、产中、产后全程机器化技巧设置设备摆设,就拟建专业团队办事于燕麦荞麦技巧财产体系初步杀青共识。

(8)积极开展国际学术交流,引进来走出去相结合。6月,组织参加由全国政协副主席、国家科技部万钢部长率领的中国科技代表团赴巴西利亚出席第二届中国—巴西高档别科技立异对话会议,就中巴农业设置设备摆设领域技巧相助的情况前提,保护性耕耘、植物保护设置设备摆设技巧方面的相助方面进行了深入沟通。9月,组织英国哈珀亚当斯大年夜学Simon Blackmore教授做了以“Robotic Agriculture research at Harper Adams University”为题的学术申报,先容了微耕-精准播种-作物监测-精准中耕-选择性劳绩的全作物莳植链精准农业机械人的理念,就农用无人机研发、农机自动导航界限识别、农业机械人成长偏向等方面进行了深入探究;组织专家参加了在美国加州伯克亨通召开的中国科技部-美国农业部农业科技相助联合事情组第十三次会议,和美方节水技巧认真人Steven Evett教授交流了变量喷灌机(VRI)技巧及产品、农业无人机在变量喷灌机中水肥药精准喷洒GIS处方图天生利用等。10月,组织专家参加由中国科技部与比尔及梅琳达•盖茨基金会联合主理的2015大年夜寻衅年会,并认真组织、和谐小农机器化分会及小型农机具展览事情,调集了海内5家行业有名企业参加了小型农机具展览,共展出合适非洲等国家农业需求的20余台套小型农业设置设备摆设,内容涵盖耕整、播种、劳绩、莳植、植保及精准农业,展品选择有针对性且内容富厚,吸引了大年夜批非洲参会官员、农机专家等不雅展,与展商沟通咨询和好谈,推动我国的农机技巧和设置设备摆设走向非洲。11月,组织专家组成员参加了在加利福尼亚州长滩市举行的2015年USDA-MOST中美相助旗舰项目节水技巧研讨会及美国浇灌展会,懂得国际节水浇灌技巧与设置设备摆设钻研现状;组织专家组成员造访了美国普渡大年夜学、美国维蒙特浇灌公司,就正确变量浇灌节制技巧在喷灌机的利用进行了相助交流,并参不雅了维蒙特浇灌公司喷灌机临盆车间。

(9)积极介入海里手业协会学会种种活动,懂得行业技巧成长与趋势。8月,组织专家参加中国农业工程学会2015年学术年会,来自全国1100多名代表参加会议,听取了国家发改委胡恒祥巡视员、中国工程院院士汪懋华、蒋亦元、罗锡文、康绍忠、陈学庚,赵春江教授、包军教授分手作的主题申报,懂得技巧成长偏向。11月16日-19日,组织专家参加第六届亚洲精准农业会议,会议主题是“精耕细作,削减化肥农药的施用”,来自15个国家和地区的有关科研院所、高校、学会、协会、企业等单位的引导和专家300多人出席了会议,懂得精准农业成长现状与趋势。12月,组织专家参加了中国水利企业协会灌排设备企业分会2015年事情会议,重点评论争论和进修农业今世化与浇灌新技巧。

(10)瞄准航空植保技巧成长需求。组织参加“中国农业工程农业航空分会成立大年夜会暨农业航空植保技巧”、“小麦农药应用技巧研讨会”、“农用遥控飞行植保机标准研讨会”、“新型植保机器防治效果技巧漫谈会”、“第七届精准农业与航空施药技巧国际学术研讨会”、“中国农业工程学会农业航空分会学术年会” 、“中国国际农业遥感利用技巧高峰论坛”等,为农药减量施用和航空施药技巧与设置设备摆设的进一步成长奠定根基。为推进植保无人飞机安然技巧标准的制订进程,接踵组织举办了“遥控飞行植保机安然技巧评论争论会”、“农用遥控飞行植保机安然技巧标准评论争论会”、“农用飞行植保机标准研讨会”、“遥控飞行植保机标准评论争论会”等会议。

(11)积极做好行业标准化事情。组织召开了全国农机标委会排灌设备和系统分技巧委员会二届二次年会暨标准检察会、全国农机标委会第四届植保与洗濯机器分技巧委员会年会暨标准检察会,按照国家标准革新相关政策和中国制造2025对标准化事情提出的要求,结合农业部一控两减规划目标和海内排灌、植保机器现状,标委会了了了排灌机器、植保机器标准化现状、形势和义务,以及“十三五”排灌机器、植保机器标准化事情重点,检察经由过程了《农林机器安然 第6部分 喷雾机和液态肥料撒布机》、《农林机器背负式喷雾(喷粉)机 安然要求(送审稿)》、《井用潜水泵》(英文版)3项国家标准(送审稿)和《无透露磁力传动塑料自吸泵》、《立式自吸泵》等9项行业标准。

——2016年度

(1)积极介入农业全程周全机器化成长钻研事情。1月19日,组织专家参加农业部农机化司主持的“我国农业全程周全机器化面临的新寻衅”漫谈会,会议主题是“十三五”时代我国农业机器化的成长偏向和重大年夜项目,30余名农机、农艺专家参加。8月21日-22日,组织专家参加中国工程院咨询项目“我国农业全程周全机器化成长面临的新寻衅和应对策略”阶段性交流会,参加会议由30余人,针对实现全程周全机器化进行评论争论交流。

(2)组织专家参加3月全国农业机器及零部件博览会,10月中国国际农业机器博览会,第三十二届中国植保信息交流暨农药东西买卖营业会,让大年夜家现场不雅看与体验国内外先辈农机产品的精良机能,经由过程展会懂得最新田间治理机器成长现状和需求。

(3)节水浇灌方面,3月,组织专家参加在北京国家会展中间举办的节水浇灌展,并做《我国排灌机器成长现状》申报。8月19日-21日,组织专家赴湖北武汉帮忙承办了“中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第九届学术研讨会”,环抱正确浇灌设置设备摆设、变量喷洒技巧、低能耗多功能喷灌机组研发、应急性抗旱移动式浇灌系统、田间水肥药一体化施用技巧等进行了专题评论争论。9月22日-24日,参加了在山东莱芜召开的“第十次全国微灌大年夜会”,重点环抱节水设置设备摆设技巧提升和水肥一体化推广开展学术交流,深入总结我国微灌成长的履历,展示微灌技巧的钻研成果,梳理微灌行业成长中的问题,探究微灌行业成长的偏向。10月20日-21日,组织专家参加在河南新乡由中国水利学会屯子子水利专业委员会与中国国家灌排委员会联合召开的2016年学术年会,环抱“理论指示与实践探索相结合,推进屯子子水利今世化”主题展开了研讨。12月,组织专家参加中国农机工业协会排灌分会年会,着重评论争论排灌机器行业的成长及趋势;组织第三届全国节水浇灌设置设备摆设与技巧计谋研讨会。

(4)瞄准田间治理机器精量化、信息化,10月,组织专家参加 2016“智能化精准施药、施肥”国际学术研讨会,来自美国农业部农业钻研中间首席专家Dr. Zhu,与全国有关高等院校、科研院所、农机治理部门等50余名代表出席了会议。11月,组织召开第五届国际精准农业航空会议,旨在匆匆进农业航空领域的国内外学术交流,提升我国农业航空的钻研与利用水平。与会专家在会议时代就精准农业航空施药技巧根基/利用根基钻研、雾化喷嘴等关键部件钻研及其利用、遥感和农情信息采集与阐发、农业航空施药效果评估、农业航空大年夜数据等议题展开评论争论和交流。12月,组织召开2016年农业全程机器化电子监测研讨会,重点推介了“农机功课全程电子监管云办事系统” 包括深松功课、秸秆覆盖率、精量播种、玉米籽粒直收、马铃薯播种劳绩等子系统,能实现功课质量参数实时监测、数据显示、图像抓拍、北斗定位、远程传输、声光报警、机具识别校对等功能,已在吉林等省推广1000余台,补贴功课面积近200万亩。系统功能富厚、涵盖面广、技巧领先、平台稳定,吉林省依据电子监测发放深松补贴,保障了国家补贴资金的公开透明,匆匆进了深松功课的落实,秸秆覆盖率、玉米籽粒直收等电子监测系统更是首创,为吉林省保护性耕耘等功课补贴监管供给了技巧手段。

(5)国际风洞联合试验取得冲破。2015-2016年时代,经由过程与美国农业部农业航空技巧钻研中间Ivan Wayne Kirk教授、美国农业部Bradley Keith Fritz博士和澳大年夜利亚昆士兰大年夜学Andrew John Hewitt教授相助,与田间治理机器化组的植保机器科研团队成员合营开展了“国际风洞联合试验”。试验环抱Bradley Keith Fritz博士所供给喷嘴开展,旨在验证试验结果的重复性,也是对科研前提软硬件的综合考察。颠末两年多的交流相助,植保机器科研团队在充分罗致两位专家的建议,结合现有事情根基,赓续优化系统关键参数,改进试验措施。终极所得试验数据与美国农业部重点实验室所得数据切合,到了专家的同等认可。经由过程试验进一步探清楚明了高速气流感化下扁平雾流雾滴尺寸的动态变更规律,推进了我国航空植保雾滴谱猜测模型的建立。

2.调研培训

——调研活动

(1)2015年4月,组织专家赴黑龙江富锦市立兴植保机器制造有限公司调研,懂得水田自走式高地隙底盘、喷雾机现状与成长。

(2)2015年6 月,组织专家赴斯里兰卡考察当地太阳能提水项目。针对当地太阳能资本充沛,办应当地农业主要集中无电偏远地区的农业浇灌问题。

(3)2015年7月,组织专家赴武威、金昌调研,开展膜下滴注水肥药一体化高效浇灌施肥施药试验钻研,论证八一农场浇灌试验示范推广站扶植的可行性及需要性,并对当地浇灌施肥治理步伐提出改进建议。

(4)2015年7月,专家组成员伴同中国科协副主席陈章良教授带领的农业领域专家赴新疆乌鲁木齐市、石河子市、克拉玛依市及塔城市等地对节水农业的成上进行了调研,考察了新疆果业集团、新疆泓科节水设备制造有限公司、额尔齐河治理局、新疆农业科学院、克拉玛依市特色农业示范园区、西部牧业公司、新疆天业集团、塔城库鲁斯大年夜草原治理站等单位,并进行了漫谈。经由过程对新疆节水浇灌技巧与设置设备摆设成长利用的实地调研,总结我国节水浇灌机器化成长存在主要问题,即节水浇灌产品设计和研制开拓能力有限、产品核心技巧后进、自动化水平低、短缺财产技巧标准、设备配套性和通用性低等。节水浇灌设备临盆企业数目虽然较多,然则单个企业的规模普遍较小,经济实力相对较弱,产品临盆线主要引进国外设备,上市的高效节水浇灌设备临盆企业很少。企业节水浇灌产品关键技巧和临盆工艺多不过关,适用性和市场竞争力较差,产品应用寿命低,对后期掩护不注重,以次充好,仿制严重,经由过程低价竞争前进中标率,导致企业之间恶性竞争,产品德量达标的大年夜中型规范化企业市场空间反而低落,阻碍市场康健成长,使该财产成长弗成持续。

(5)2015年6月、11月,专家组成员赴内蒙古河套灌区、鄂尔多斯市、陕西榆林等地调研了喷灌机在农场中的利用环境,经由过程查询造访,初步懂得了我国喷灌机的利用现状。跟着地皮流转和规模化经营的推进,以大年夜中型喷灌机为代表的机器化田间浇灌技巧和设置设备摆设的利用将越来越被注重,具有广阔的市场前景。机器化喷灌技巧与覆膜滴灌技巧对照,前者具有操作简单、无白色污染等优点,但在分外干旱的年份,轻易孕育发生注水量不够导致作物受旱的环境发生。

(6)2015年8月,组织专家组成员参加由工信部设置设备摆设工业司机器处、中国农业机器工业协会、中国农机院科技部和卓勤咨询公司等单位职员组成调研组,赴山东和安徽两省多地,对福田雷沃、中联重机等8家企业进行考察调研,并与来自山东、安徽、河南、河北、江苏、浙江、湖南等省,包括政府机构、科研院所、社会团体和农机设置设备摆设制造企业在内的30多家单位进行调研漫谈,经由过程调研进一步懂得我国农机设置设备摆设制造的成长环境,明确农机设置设备摆设行业在研发、制造、利用方面存在的主要问题及成长瓶颈,提出了《农机设置设备摆设成长行动规划》以扶植公共平台、强化根基共性、推进先辈制造、成长高端产品、优化财产布局和立异成长模式的重点行动等各项扶植性的意见和建议。

(7)2015年10月,组织专家赴刚果金农业部交流有关新屯子子扶植项目,此中包括新屯子子周边的浇灌规划的探究。

(8)2016年2月,组织专家赴江门、肇庆两地政府主管部门、技巧推广部门、行业协会、龙头企业、农夷易近相助社、种养大年夜户开展用户调研,实地懂得田间治理机器市场需求。

(9)2016年5月,组织专家赴牡丹江综合试验站考察进修,参不雅综合试验站水田莳植区及相关试验设备等。

(10)2016年6月-7月,组织专家赴全国各地,对水稻、玉米、小麦、棉花、大年夜豆等主要粮食和经济作物主产区的植保机器应用环境进行了广泛调研。从调研环境来看,只管近几年植保机器技巧和产品有了长足进步,旱地高地隙自走式喷杆喷雾机、水田自走式喷杆喷雾机、植保无人机等较快成长,然则受到粮食收购价格下降、地皮流转规模较小等身分的制约,今朝总体上我国农业经营规模还较小,农业临盆中应用的植保机器仍旧存在动手动产品比重大年夜、灵便产品技巧后进、新技巧新设置设备摆设设置设置设备摆设摆设率低、适用性差、安然问题严重等问题,不相符今世农业成长的必要。

(11) 2016年7月10日,在浙江惠多利农资有限公司开展关于“农药安然运输设置设备摆设与系统研发”调研,并介入“农药安然运输设置设备摆设与系统研发”研讨会,对项目关键技巧进行研讨。

(12)2016年8月,组织专家赴新疆、甘肃调研水浇地合理耕层布局构建、合适耕耘机器、田间浇灌技巧需求等。

(13)2016年11月,组织专家赴福建三明综合试验站进修考察,重点参不雅综合试验站育种、栽培等试验基地,并漫谈懂得育种历程中急需的水稻机器化。

(14)2016年12月,参加位于美国拉斯维加斯举办的浇灌展,展会上以GPS为根基的远程定位节制展品居多,表现了未来浇灌信息化成长的一定趋势。

(15)2016年12月24日,在新疆农垦科学院进行自走式高秆作物施药技巧与智能扮设置设备摆设调研。

——培训活动

(1)2015年6月,组织专家组成员为农业部治理干部学院举办的农业部2015年万名农技推广骨干职员(农机第一期)培训班进行了“延伸财产链,提升代价链—今世农业临盆全程办理规划”的专题讲座。

(2)2015年10月,组织专家组对成长中国家20余名技巧职员进行了节水浇灌技巧的培训,授课合计20学时。

(3)2015年9月,组织今世农业节水、节肥、节药高新技巧高档研修班。约请了院士、有名专家和一线科技研发职员,从农业节水新技巧、农业节肥新技巧、农业节药新技巧三个专题赞助研修职员及时掌握国内皮毛关领域的新常识和新技巧,来自全国30个省市自治区直辖市的农业委员会、农业局、农业技巧推广部门、农业科研院校、农业企业、农副业基地的代表160余人参加。

(4)2015年11月,组织专家组成员为哈萨克斯坦一行20余人讲授了节水浇灌技巧与设置设备摆设、无人机作物需水信息监测等方面12学时课程。

(5)2015年组织参加了“泗洪小麦赤霉病、白粉病联动防治活动”、江苏溧水“农用遥控无人植保机现场培训示范会”、陕西西安“一喷三防”及“新亚博im电竞平台型植保机器现场演示示范会”、江苏睢宁“今世施药技巧演示现场会”、陕西千阳“双风送静电果园喷雾机示范现场会”、江苏盐城“农业技巧推广中间培训班”、江苏南京“桂林市农机治理人才培训班”、江苏淮安“农作物病虫害专业化统防统治组织认真人培训班”等,累计技巧指示培训跨越2700人次。

(6)2016年4月,组织专家介入指示吉林大年夜学卒业设计及卓越工程师培养项目。

(7)2016年5月到6月,依托中国农机院,组织“成长中国家农田水利自动与浇灌技巧培训班”培训。本次培训是由国家商务部主理,中国农机院承办,为期28天,共有来自斯里兰卡、埃及、厄立特里亚、巴勒斯坦、约旦、赞比亚、加纳、巴基斯坦、保加利亚、南苏丹、及东帝汶11个成长中国家的29名农业技巧职员参加。培训以前进浇灌设备配套应用率、浇灌效率及浇注水使用系数为目标,重点开展农田水利田间筹划培训,同时对大年夜型机器化浇灌机具、微灌系统、泵站高效运行、田间管道输配水、渠道防渗技巧、激光平地和田间管道小型施工设备关键选型技巧进行深入解说。别的,针对我国大年夜田作物,结合现有农业浇灌轨制解说浇灌筹划的典型,以及未来农田水利的成长趋势。经由过程培训,使学员系统地懂得、掌握田间浇灌机具与帮助设备主要参数,结合中国具有较强竞争力的浇灌产品,完成简单的农田水利筹划设计,为我国浇灌产品的走向天下奠定技巧根基。

(8)2016年7月,组织专家组团队参加安徽省旱地高效植保机器化技巧现场演示会”。共有来自安徽省农业机器技巧推广总站、安徽农业大年夜学、各市(县)农机局、农机推广站以及各植保机器临盆厂家90余人参加。经由过程本次演示会,专家组团队研发的3WZG-650型喷雾机受到了同等好评,起到了优越的推广效果。

(9)2016年7月到9月,专家组团队研发的机具在山东济宁两河家庭农场进行了夏大年夜豆施药功课培训,培训庄家10名,机手2名。

(10)组织多家农用无人植保机临盆企业、自走式喷杆喷雾机临盆企业在江苏省宿迁市洪泽湖农场进行小麦赤霉病、白粉病等现场示范利用与培训,组织培训职员400人。经由过程功课效率、防治效果等查询造访,一是查验企业产品德量,二是取长补短,提升产品德量。

(11)在江苏、安徽等地进行“高效节水浇灌与设置设备摆设应用技巧培训”,现场安装、应用、掩护等,培训 300多人。

(12)在河南郑州、湖南长沙、山东滨州、广东广州、上海等地组织开展“精准生测喷雾技巧”培训6次,进行机具布局道理、操作应用、故障维修等技巧培训与指示,计220人。

(13)在河南新乡龙泉村子举办了“频振杀虫灯果园示范会”,对当地的果农、农机职员进行了果园害虫物理防治技巧及设置设备摆设的培训,计100人。

3.取得成效

一是经由过程田间治理事情组专家的学术交流和市场调研,针对现有产品及技巧中存在的问题,团队进行了相关有针对性的钻研,效果显着。二是开展相关的技巧培训和成果推广利用是田间治理机器化专业组事情的职责之一,为更新拓展农业植保专业技巧人才的常识,匆匆进我国田间治理机器化人才步队扶植,经由过程现场指示、理论培训等形式,有效提升了广大年夜技巧职员的水平。三是专家组瞄准实际需求,凝练聚焦,针对今朝田间治理机器存在的功课质量低、参数调剂和对行驾驶短缺精准监控以及田间行走稳定性差、伤苗率高等主要难题,组织行业上风单位强强联合,产学研协同联合成功陈诉了2017年智能农机设置设备摆设专项重点研发计划 “多功能田间治理功课技巧设置设备摆设研发”项目,以主粮及棉花、甘蔗等经济作物规模化临盆对施药、施肥、中耕、除草高效功课的需求为导向,以实现技巧产品的市场化、实用化为目标,按照“田间治理农机与农艺调研—核心技巧钻研—关键系统装配开拓—设置设备摆设整机研制—田间试验稽核”的总体思路,经由过程项目实施,重点冲破功课质量监控、田间苗带正确识别、多功能自走式底盘自适应动力分配、精量施药和精量配混施肥、深泥脚水田自走式底盘防滑减阻和稳定行走等核心技巧,开展多功能高地隙底盘、精量施药机器、中耕培土/除草/精量配混施肥联相助业机器、水田自走式植保机器等的产学研联合攻关,开拓研制中耕、施肥、除草、施药等成套田间治理设置设备摆设,经由过程田间试验稽核,形成高效化、精细化、多功能田间治理功课技巧及设置设备摆设体系。

(二)各专业科技成长环境

1.专业领域科技成长动态

国外田间治理机器化技巧重视环保与资本节约,向智能化、精准化、信息化 成长,实现了多作物周全全程机器化。我国田间治理机器技巧总体后进,尤其是南方地区主要寄托人工或人机结相助业,存在劳动强度大年夜、安然隐患多,功课效率低、质量难包管;现有田间治理设置设备摆设的机器化、自动化和智能化水平相对后进,还不能满意农业可持续成长的要求,必要改进、立异和前进。国外采纳定量喷洒/防漂技巧,农药有效使用率大年夜于50%,海内农药有效使用率30%以下,每年多耗损22多万吨农药;国外采纳测土配方施肥和定量、定位施肥技巧化肥有效使用率50-60%,海内化肥有效使用率30-40%,每年多耗损1000万吨化肥;国外采纳激光平地/管道输水/喷、滴灌技巧,浇灌用水使用率70-80%,海内浇灌用水使用率42-45,每年多耗损980亿方淡水。我国田间治理机器技巧与设置设备摆设存在的懦弱环节和关键问题。一是浇灌机器方面,低端产品产能过剩,高端产品依附入口,缺少适应国情、低能耗精准化的大年夜中小型喷灌机组。二是施药技巧与机器方面,仍处于蓬勃国家50-60年代的水平,手动喷雾器、中小型灵便喷雾器、疲塌机配套喷雾机的市场占领量分手为93%、6%、1%,手动喷雾器完成78%的防治面积,只有30%阁下的农药被有效使用,仅有0.1%阁下可以感化于目标病虫。三是水田田间治理机器技巧总体后进,主要寄托人事情业或人机结相助业,劳动强度大年夜、安然隐患多、功课效率低、质量难包管,尤其是智能化机器相对后进。四是林果业田间治理机器多以人工为主,适用机具短缺。我国果园莳植模式多样,机器化程度低,主要寄托人工完成,功课效率低,资源高。

(1)施药技巧与设置设备摆设科技成长动态

① 施药技巧及喷头部件钻研进展

——施药技巧方面,环抱前进农药使用率、削减农药应用量、改良农业生态情况的根本目标,仿形对靶喷雾、气流和静电帮助防飘喷雾、雾滴收受接收、基于卫星定位和导航的精准施药等低污染、安然施药技巧将成为主流。美国农业部利用技巧钻研中间、加州大年夜学戴维斯分校等钻研机构和大年夜学基于图像阐发技巧,研发施药雾滴沉积检测快速采样传感系统和数字显示系统,实现了沉积快速检测和信息显示功能;美国Trimble 公司开拓了基于多源信息和可视化等技巧的施药机功课信息采集和监控系统,用于丈量田间植被覆盖指数进行变量施药。美国CASE 公司将脉冲宽度调节技巧(PWM)用于节制变量喷雾系统,实现精量施药。海内钻研起步较晚,基础上以跟踪钻研为主。江苏大年夜学开展了施药机器雾滴沉积量和散播平均性丈量措施及喷雾系统的在线探测技巧的钻研;中国农业大年夜学钻研了红外热像仪测温技巧获取无人机喷雾沉积质量的措施,北京农业智能设置设备摆设技巧钻研中间研发了基于使用电容传感和无线收集技巧的雾滴沉积检测系统,进行雾滴沉积质量的快速采集和阐发。

——喷头是植保机器的关键部件,国外分外注重对喷头的钻研,美国的Spraying System、Delavan、丹麦的Hardi、德国的Lechler、法国的Desmarquest & C.E.C.S.A等闻名公司临盆的喷头规格齐备,种类繁多,并且根据不合的喷施工具研制许多特殊用途的喷头,如离心式转子喷头、双流喷头、低飘移喷头、不合雾锥角的实心、低量喷头及空心系列喷头和利用异常广泛的扁扇形系列喷优等。这些先辈喷洒部件的开拓利用,大年夜大年夜削减了农药的用量,前进了农药的有效使用率,并削减了情况污染。海内在此方面的钻研还对照后进,只管海内开展了必然的钻研,近年来,海内的科研机构开始注重喷头根基理论钻研,出力前进加人为料与工艺水平,使喷头的质量大年夜幅前进。但与国外的钻研比拟,我国在喷头类型开拓与不合场景下的利用钻研还后进于欧美蓬勃国家。主要表现在根基钻研懦弱,喷雾技巧钻研相对不够,喷头、机具与农药的钻研短缺有机结合,钻研侧重于在药液的物理特点、喷雾技巧以及喷头部署方面。

②施药测试技巧钻研进展

——测试平台是喷雾质量评估与喷头设计的紧张手段。在喷雾平均性测试方面,国外较早开展了喷头喷雾的钻研,研制了一系列的喷头机能测试台,技巧赓续改革,并可以分段自动测定喷雾机喷雾量散播平均性。海内中国农业机器化科学钻研院、农业部南京农业机器化钻研所、黑龙江省农业机器工程科学钻研院等都研制了不合的喷头机能试验台,只管海内在自动化程度、喷杆定位准确性、数据的实时同步以及谋略机的处置惩罚方面还有略微的不够,然则整体来看也基础满意试验测试需求。在飘移性评价方面,美国、德国、澳大年夜利亚分手建有航空飘移风洞,风洞试验钻研方面,美国农业部(USDA)Hoffmann、Fritz 和Lan 经由过程一系列喷嘴在低速风洞中测得的尺寸和流量建立了WTDISP( Wind tunnel dispersion) 模型,然后用同样的喷嘴做实际试验,获得了很好的比较结果。海内2014年7月农业部南京农业机器化钻研所钻研设计了海内首个植保专用低速风洞。南京林业大年夜学茹煜等对影响航空喷施雾滴飘移行径的相关身分进行了阐发,得到了雾滴在侧风感化下的飘移猜测模型,经由过程谋略可以猜测雾滴在侧风感化下的飘移间隔,并在风洞中进行了实验验证。华南农业大年夜学兰玉彬团队对农业航空喷施风洞试验技巧进行了总结。

——雾滴飘移检测技巧方面,美国农业部(USDA)开拓了一种雾滴沉积散播移动扫描系统,北京农业智能设置设备摆设技巧钻研中间研发了一种用于航空施药的雾滴沉积传感器。农业部南京农业机器化钻研所提出一种较传统检测措施更为方便的CFD模拟措施,对N-3 型无人直升机施药功课中药液的飘移环境进行阐发,并经由过程试验对该措施处置惩罚结果进行验证。

——航空施药验证技巧方面。在模型技巧方面,早在20世纪70年代末到80年代初,美国林业局就开始用最初的FSCBG ( Forestservice Cramer Barry Grim)模型谋略机模型来阐发和猜测有人机航空施药中雾滴飘移、沉积环境。美国农业部(USDA)将FSCBG模型成长成为了闻名的有人机航空施药AGDISP模型,之后各国学者又对AGDISP模型进行了改进和完善。今朝我国学者已经开展适用于单旋翼植保无人飞机航空施药的雾滴飘移、沉积猜测模型钻研,农业部南京农业机器化钻研所的科研成果“基于模型的直升机航空施药飘移猜测措施”得到第十八届中国专利优秀奖。航空施药功课在线评价方面。农业部南京农业机器化钻研所研发的航路筹划与轨迹偏差阐发措施,实现了农用无人机飞行功课精度的在线测试;研发的功课覆盖率与重喷漏喷率测试技巧,实现了农用无人机功课质量的统计阐发与评价;集成创制了基于GNSS与LBS的交融定位技巧的功课效果机载监测系统、安卓APP测试软件及云治理平台,建立了包孕功课质量、功课效率、劳动临盆率、功课面积的等关键性指标的农用无人机施药效果综合评价体系。

③地面植保机器施药设备钻研进展

欧美是天下上临盆植保机器的主要国家和地区,他们的设备和技巧都代表着国际最高水平。美国John-Deere、CASE、法国Hardi、德国Amazone的产品广泛采纳机电液一体化技巧,具有提高速率、喷雾量、喷雾压力及喷洒面积测控功能,在旱地用大年夜型施药机器方面处于国际领先职位地方;日本丸山(MARUYAMA亚博im电竞平台)公司、井关(ISEKI)公司临盆的水田自走式喷杆喷雾机则以高强度、轻型化材料利用为代表,低表轻型自走式喷杆喷雾机成长偏向。国外大年夜中型植保机器广泛采纳了以下范例技巧:1)精准变量喷药技巧。也称为在线变量喷药节制系统,利用了 GIS、GPS 和传感技巧,大年夜大年夜前进了农药的应用效率,削减了对情况的污染。2)靶标识别技巧。使用遥感技巧和红外技巧对靶标进行识别,前进了喷药的准确性。3)风幕技巧。在传统的喷杆式喷雾机的喷杆上增添一个风筒,事情时,在施药偏向吹强风形成风幕,增强雾滴的穿透能力,削减雾滴的漂移,前进农药的附着率,前进农药的使用率,低落农药对情况的污染。4)液压节制技巧。在大年夜中型植保机器的各个运动环节采纳液压节制,使用液压马达驱动,优化整体布局,前进了机器的靠得住性。

——在喷杆喷雾机钻研方面,国外开展较早,海内也做了大年夜量的试验钻研事情,总的来看,比拟国外,近年海内在喷杆喷雾机的钻研方面论文较多。国外美国田纳西大年夜学,俄亥俄州立大年夜学对喷杆动态特点与喷施平均性之间关系,喷杆的自动节制等进行了钻研,近几年美国Continuum Dynamics, Inc公司,奥今大年夜学,肯塔基大年夜学等机构,对喷杆喷雾机流场、雾滴沉积散播、药液实时压力和流量节制、基于处方图的变量施药等方面进行了钻研;意大年夜利都灵大年夜学应用实验台测试了喷杆高度和喷嘴类型对喷施效果的影响,波罗尼亚大年夜学应用气流帮助式喷杆喷雾机在科罗拉多进行了马铃薯天牛防治试验;其它国外大年夜学和钻研机构包括日本带广畜产大年夜学、塞尔维亚诺维萨德大年夜学、英国食物与情况钻研局、比利时鲁汶天主教大年夜学等对喷雾沉积散播电脑仿真模拟,在喷杆高度、事情压力与喷雾散播、平均性之间的关系模型,喷雾飘移对周围功课者和居夷易近影响阐发,雾滴飘移猜测的二维扩散模型等方面进行了深入钻研。海内中国农业机器化科学钻研院对超高地隙风幕式喷杆喷雾机的施药机能和防飘移技巧等进行了钻研,并在玉米和大年夜豆作物长进行了田间施药试验;山东农业大年夜学设计研制了气流帮助式喷杆弥雾机和高地隙喷杆喷雾机,并钻研了喷杆喷雾机正确对靶施药系统和喷雾工况参数对雾滴飘移的影响;江苏大年夜学设计研制了风送式喷杆喷雾机,并对喷杆喷雾机机架的轻量化设计,机架动态特点阐发与减振设计,喷杆有限元模态阐发与布局优化,喷杆弹性变形阐发与节制,喷杆高度及平衡在线调控系统等多方面进行了钻研和试验;农业部南京农业机器化钻研所在喷雾机喷杆布局外形及截面尺寸优化,喷杆动力学仿真和试验方面进行了钻研。

——在果园喷雾机的钻研方面,国内外对果园喷雾机均有较多钻研,国外的钻研论文相对更多一些。比利时天主教鲁汶大年夜学在果园喷雾机的CFD设计、建模、数值仿真和实验室评价等方面进行了系统钻研,包括空气帮助果园喷雾机的CFD原型设计、风速风向和不合喷雾机类型CFD模拟、果树叶面对喷雾气流的建模、基于CFD的果园喷雾机实验室评估模型、不合果园类型前提下外界风与喷雾机类型对沉积散播影响的数值阐发;美国华盛顿州立大年夜学进行了空气帮助果园喷雾机的沉积和覆盖效果试验,佛罗里达大年夜学钻研了根据树叶密度调剂气流强度的措施;西班牙农业钻研院钻研了空气帮助喷雾器液滴运动的欧拉-拉格朗日模型,莱里达大年夜学进行了果园变量喷雾器的原型设计、实施和验证;斯洛文尼亚马里博尔大年夜学对苹果园喷雾机喷雾飘移与喷雾传播速率进行了钻研,卢布尔雅那大年夜学钻研了可变形空气帮助果园喷雾机的实时定位算法;韩国首尔大年夜学对果园喷雾功课历程中功课者裸露风险的评价进行了钻研。海内农业部南京农业机器化钻研所研制了果园自走式风送喷雾机,并钻研了动力底盘设计,进行了风道气流场仿真与试验;南京农业大年夜学研制了自走式果园风送定向喷雾机和善流帮助静电果园喷雾机,进行了圆环双流道风机的设计,钻研了自动对靶喷雾节制系统;山东农业大年夜学、华南农业大年夜学、中国农业大年夜学中分手对在自走式果园定向和自动对靶风送喷雾机、果园在线混药型静电喷雾机、变量喷雾的果园自动仿形喷雾机进行了钻研和试验,西北农林大年夜学对果园空气帮助喷雾器不合喷嘴的雾滴沉积特点进行了试验。

④航空施药技巧与设置设备摆设钻研进展

日本是应用无人机进行农业航空施药的范例国家,在根基理论、关键技巧、功课规范、紧张部件以及设置设备摆设等方面做了大年夜量钻研,能得当不相助业要求,今朝用于农业方面的无人直升机以雅马哈公司的RMAX系列为主。近年来我国植保无人飞机呈高速成长态势,市场已自发形成临盆-贩卖-办事的财产链。核心关键技巧与日本、德国等还有较大年夜差距,尤其在自立飞控技巧、动力与载荷匹配、功课精准和高效性等农用适应性关键技巧方面亟待冲破。为缩小与国外的差距,海内相关学者进行了大年夜量钻研,华南农业大年夜学兰玉彬教授团队在无人直升机航空施药参数优化,航空喷施功课有效喷幅评定,航空喷施功课质量评价及参数优选措施等方面进行了钻研,中国农业大年夜学、江苏大年夜学、中国农业科学院植物保护钻研所等也进行了无人机航空喷施雾滴沉积与施药参数优化方面的钻研。田间治理机器化专家组专家薛新宇、严荷荣钻研团队于2008年开始了我国植保无人飞机在农业利用上的科研事情,研制了系列农用植保无人机,在小麦、水稻上开展了系列的白粉病、赤霉病、稻飞虱、卷叶螟等病虫害的植保无人飞机防治试验,并将总结的技巧模式在江苏、黑龙江等地进行了大年夜面积的推广,取得了优越的经济和社会效益。2014年至2015年时代,一大年夜批新型农业航空企业迅速出生,植保无人飞机正式进入农业临盆,植保无人飞机开始纳入国家农机补贴试点,办事功课量剧增,大年夜量银行、保险、风险投资开始涌入植保无人飞机市场,2016 年,我国载荷5 升以上的农用无人机保有量已达4869 台,跨次日本位居天下第一;植保功课面积从2013 年的不够10 万亩增长至2015 年的1016 万亩;农用无人机临盆企业从2010 年的不够10家增至2016 年的260 余家,无人机农业领域利用产值达5 亿元。农用无人机产品覆盖单旋翼、多旋翼、油动、电动等品种,已形成具有中国特色的新兴高新技巧财产,具备了必然的国际影响力。

(2)浇灌技巧与设置设备摆设偏向钻研进展

天下淡水资本日益紧缺,而人类对粮食的需求也赓续上升,淡水资本已经成为农业成长和天下粮食供应的安然要挟。要破解耕地面积有限、淡水资本紧缺和天下粮食需求上涨之间的难题,成长节水浇灌成为关键。节水浇灌因此最低限度的用水量得到最大年夜的产量或收益,也便是最大年夜限度地前进单位浇注水量的农作物产量和产值的浇灌步伐。当前天下各国节水浇灌的主要步伐包括渠道防渗、低压管灌、喷灌、微灌等。美国的有效浇灌面积为3.83亿亩,不够我国的一半,但喷灌和微灌面积却占54.4%。以色列的浇灌面积整个采纳微灌和喷灌,此中微灌占了一半以上。瑞典、英国、奥地利、德国、法国、丹麦、匈牙利、捷克、罗马尼亚等国家,喷灌和微灌面积占浇灌面积的比例都达到了80%以上。近20年来,全天下的微灌面积以匀称每年33%的速率增长,总面积已达到5650万亩。此中以色列、美国、法国、澳大年夜利亚、南非、约旦、塞浦路斯等国微灌面积占浇灌面积的比例跨越了5%;美国微灌面积达1575万亩,占天下总面积的27.9%;近10年间,印度微灌面积增添了3.72倍。我国微灌面积仅占浇灌面积的0.5%阁下,已后进于与我国在水资本、人口、地皮面积和经济成长水平等方面相类似的印度。低压管道输水在国外也很受注重,美国有近一半的大年夜型灌区实现了输水管道化;日本早在20世纪80年代,就有一半以上的新建农田输水网实现了管道化。在旧灌区改造中,加拿大年夜的伯塔灌区、澳大年夜利亚的伦马克灌区都将原有的渠系改建为地下输水管道。

①喷灌在国际范围内的利用呈持续增长趋势。

国际灌排委员会(ICID)31个成员国的喷灌面积已逾3亿亩,占这些国家总浇灌面积的12%。我国的喷灌面积今朝已跨越4000万亩,占领效浇灌面积的4.7%,也成为我国今世农业的标志和紧张组成部分。“十五”时代,依托国家“863”等重大年夜项目,在喷灌系统及新型管材管件与量配水关键设备及产品方面,开拓出全射流系列喷头、高效低能耗轻小型移动式喷灌机组、智能化大年夜型自走式喷灌机组等一批得当中国国情、具有自立常识产权和国际竞争力的重大年夜节水产品与设备,国产设备市场占领率由30%前进到50%,有力地推动了我国农业今世化扶植的进程。然则因为我国在这一领域起步较晚,与国外蓬勃国家比拟在理论钻研和技巧水平上仍存在必然差距。是以,无论从我国今世农业的成长需求照样与国际领先技巧的差距来看,喷灌技巧在我国还有很大年夜的成漫空间。

②微喷技巧利用范围日益扩大年夜,水肥一体化需求迫切。

今朝有关低能耗低压滴灌技巧与设备、以太阳能和风能等为动力提水的微灌技巧、深埋地下滴灌技巧及微灌系统信息化、自动化与智能化技巧与产品的钻研已成为国内外微灌技巧领域关注的热点。跟着水资本供需抵触的赓续加剧和农业施肥所引起的面源污染日益严重,改进传统地面浇灌技巧、前进地面浇灌措施的注水、施肥质量已成为今世农业、节水节肥技巧的紧张组成部分,此中尤以地面浇灌前提下水肥一体化技巧及配套施肥装配研发需求最为迫切。

③喷滴灌系统尚不成熟。

现阶段国内外对喷滴灌系统的钻研大年夜多集中于大年夜型灌区,对轻小型喷滴灌机组的研制尚属初步阶段。今朝喷滴灌共用机组或系统一样平常以喷灌工况设计,滴灌减压运行,水泵、管路系统、喷头、滴灌注水器等匹配不尽合理,首部施肥设备采纳传统的压差施肥罐,过滤设备选型与设置设置设备摆设摆设不科学,普遍存在能耗高、首部粗笨及造价高等问题。跟着天下人口的增长和能源、水源危急的加剧,轻小型喷灌机组正朝着低压喷洒、低落能耗;变量技巧、精准浇灌;综合使用、多种用途、系列成套、机能靠得住、自动化高的偏向稳步成长。重视前进装配效率削减能耗,采纳轻质量材料减轻整机重量,前进灵便机能,研制开拓出既可用作喷灌又可用作管道输水的大年夜流量低扬程轻小型喷灌机组。开拓适应低压运行、水量散播平均的新型平均喷洒喷头。

④聚焦喷头水力机能提升喷灌平均度。

影响喷灌平均度的身分有:喷头布局、事情压力、部署要领、组合间距和风速等。从事情压力和布局方面总结了影响喷灌平均度的钻研现状。事情压力是喷头的基础参数,改变事情压力会引起水量散播、射程、流量等方面的变更。1984年Ali、Barefoot等试验发明,在低事情压力时,单喷头水量散播呈“环外形”散播,跟着压力的升高“环外形”效应徐徐减弱。1985年马丁•弗里林豪斯登等以U64中强度喷头为试验工具,钻研低事情压力对水量散播、射程等身分的影响,发明当组合间距不变时,在低事情压力下不能达到要求的平均度。1988年倪秀才等商量多喷头喷灌平均度,发明当风速和部署间距不变的环境下,压力越高,平均系数越大年夜。由上可见,事情压力越高平均系数越大年夜,当压力越低平均系数越小。经由过程改变喷头布局前进喷头水力机能的步伐主要有四种:增添副喷嘴、利用异形喷嘴、采纳多股流道和添加帮助装配等,此中帮助装配包括压力流量调节机构和散水机构。虽然今朝已开拓出基础相符临盆需求的带有副喷嘴的喷头,然则未见相关文献纪录副喷嘴设计措施,也未建立副喷嘴的布局参数与喷头水力机能之间的关系。往后应加强副喷嘴仰角、副喷嘴当量出口直径、副喷嘴喷管长度及主副喷嘴尺寸配比等方面的根基钻研,从而形成初步的设计措施。异形喷嘴的利用能改良喷头水量散播,前进喷灌平均度。虽然异形喷嘴外形千奇百态,但今朝大年夜多半为矩形或者以圆形为根基的复合外形,如美国Hunter公司的型号为PGJ、PGP的升降式扭转喷头喷嘴,美国Rainbird公司的“雨帘”喷嘴等。今后应加强异形喷嘴外形与喷头水量散播之间关系的钻研,慢慢建创新形喷嘴设计措施。具有多股流道布局的扭转喷头将喷头水量散播发挥到极致,是一种代替折射式喷头的高平均度高效节水低压喷灌设备。今朝这种多股流道技巧已被多家公司利用,如Nelson公司的中间支轴喷灌机扭转喷头A3000、B3000、S3000,Rain Bird公司的可用于升降式喷头的RN系列扭转喷嘴,Toro公司的PRN系列扭转喷嘴,Hunter公司的MP系列扭转升降喷优等。因为多股流道布局繁杂,制造难度大年夜,临盆资源高,海内还未有公司利用这种多股流道技巧,有待进一步开拓。散水机构可分为固定式和间断式两种,间断式散水机构相对固定式散水机构,能够在不削减射程的根基上前进喷灌平均度。然则今朝还未建立这两种散水机亚博im电竞平台构入水深度与水量散播、射程、平均度等之间的关系。

⑤异形域节水节能喷灌方面。

国内外开展异形域喷灌钻研的动身点及已存在的常识产权险些都在喷头的机器布局方面,已研制出多种样机,但喷洒外形不敷抱负,成熟的产品还未投入市场。海内对变量喷洒的理论钻研具有必然的深度,采纳变频调速技巧实现异形域喷灌钻研的节制策略的适用性还处于试验钻研阶段。变量施水正确浇灌的核心之一是根据地块外形或喷洒区域外形变更的要求实现变量施水, 便是喷灌系统可以仿照浇灌地块外形或喷洒区域外形的变更, 对其喷洒潮湿区域和浇注水量进行自动调节,以实现对全部浇灌地块的平均喷灌。可经由过程以下三种技巧来实现:单喷头变量施水技巧、多喷头组合变量施水技巧以及喷灌系统变量施水技巧。相对应的变量喷洒喷头的组合,以及智能型异形域节水节能喷灌系统。变量喷洒喷头经由过程喷头自身的布局实现非圆形喷洒域喷洒,简单方便;智能型异形域节水节能喷灌系统采纳变频机组变量喷洒节能技巧,经由过程节制通俗圆形喷洒喷头来实现,喷洒外形准确,节能效果显着。管道式喷灌系统是喷灌的主要形式,分为固定式、半固定式和移动式喷灌系统。固定式系统操作方便,治理用工少,但单位面积设备投资高。半固定式、移动式系统设备使用率高,单位面积投资低,但劳动强度大年夜,喷灌规模小。固定移动两用软管喷灌系统是一种地面软管喷灌系统,能得当各类喷灌面积规模,可以根据必要固定或移动。设备使用率高,单位面积投资低,异常适应我国屯子子喷灌投资低、用工少的必要,具有广阔的利用前景。同时因为其用工省、应用机动,在美国等蓬勃国家也已获得广泛利用。在我国还未获得大年夜面积利用。

(3)中耕除草施肥功课技巧与设置设备摆设

①水田中耕与除草、施肥技巧

水田除草深施肥技巧与设置设备摆设的成长将改变水稻除草严重依附化学除草剂的现状,削减过量施用除草剂对情况甚至食物平安孕育发生的负面影响。水稻除草最佳光阴与施肥最佳光阴大年夜致相同,以是除草与施肥的联相助业就前进了功课效率,低落了功课能耗,进而低落了水稻临盆资源。跟着经济的成长和屯子子劳动力向城镇转移,劳动力资源将越来越高,采纳机器化功课也可有效低落劳动力资源。综上,在水稻机器化临盆中,除草深施肥技巧是一项适应食物安然要求、相符中国农业机器化成长偏向和满意省工省时的市场化经济必要的技巧,根据其技巧所研制的水稻除草深施肥设置设备摆设也将有很好的利用前景。

当当代界水稻机器化临盆采纳两大年夜栽培体系:一因此欧美为代表的水稻直播机器化栽培体系,二因此日本为代表的水稻移栽机器化栽培体系。此中,水稻移栽以延永生经久、前进产量、确保粮食成熟等优点在中国水稻临盆中被广泛采纳。欧、美、澳等国水稻种子主要采纳机器化直播,水稻品种多为老例稻,采纳大年夜型高速直播机或飞机撒播机播种, 撒播水稻种子散播无规律,植保机具无法下田。是以,欧美国家水稻田杂草防治以化学防治为主,即利用飞机施用高效除草剂灭草,也有少数地区采纳大年夜功率、大年夜幅宽中耕机具进行机器除草(事情速率可达12km/h)。欧美等国家施肥机器技巧处于领先水平,拥有大年夜批成型的大年夜功率、大年夜播幅、高效率和多功能的旱植水稻施肥机器,可同时完成施肥、垦植和播种等功课。

亚洲国家水稻主要以移植莳植为主,日本和韩国水稻机器化水平高,故为水稻机器化除草与施肥技巧的成长供给了平台。日本的生研机构、井关、久保田和三菱农机和韩国的Chukam机器等企业研发了一系列得当大年夜田功课的乘坐式水稻除草机,和同财产和股份有限公司美善则研发了多款得当小田块功课的手扶式水稻除草机。日本水稻除草机器有种类多、适用范围广等特征。自20世纪以来,久保田、洋马农机和八鹿铁工股份有限公司等机构研发了大年夜批水稻施肥机器,能满意不合用户的必要。日本巴依克米股份有限公司研制的制肥、施肥成套产品,能将秸秆、杂草和树枝制成肥料还田,实现了农业可持续成长的要求。

我国对水田中耕除草机的钻研最早可以追溯到20世纪50年代。跟着除草剂在中国水稻临盆中的广泛利用,在相称一段光阴内,水田机器除草要领在我国险些绝迹。近年来,跟着人们对环保和康健的注重,减量或无化学药剂除草要领获得提倡,水田机器除草技巧又被从新关注,华南农业大年夜学、东北农业大年夜学、南京农机化钻研所和江苏云马农机制造有限公司等机构研制了新型水田除草机,但今朝仍未大年夜面积利用。我国水稻临盆的最显明的特征是精耕细作、复种指数高、机器化标准化程度低在农业机器化起步迟、动身点低的背景下,我国水稻施肥机器化技巧的成长同样远远后进于其他技巧的利用。从化肥的剂型、应用要领到施肥机器的钻研开拓以及施肥技巧规程等各个层面都有相昔时夜的差距。颠末近年的努力,已拥有相称数量种类的自走式和吊挂式施肥机器,但在机器制造工艺方面,仍旧与国际先辈水平存在差距。

②旱田中耕与除草、施肥技巧

中耕治理技巧方面,国外从20世纪50年代就开展了机器中耕与除草、追肥技巧的钻研。机器除草和追肥技巧的钻研多集中在智能节制方面,纵然用导航技巧、作物识别与定位技巧、精准机器履行机构实现变量、智能中耕耘业。中耕施肥设置设备摆设方面,欧美国家从20世纪50年代就开展了机器除草、追肥技巧的钻研,颠末多年的钻研改进,今朝已经形成了一整套成熟的农机具。这些机具颠末多年的临盆运用,能较好地满意功课要求。今朝国外的中耕机具机器、液压、气动技巧联合,机电一体化程度高,机具复相助业水平高,部分机具已经实现自动化,代表性机型有John Deere 2210型松土除草机、John Deere 4730型自走式液体施肥喷药机、Case New Holland 3230液体施肥喷药机等。海内中耕除草施肥机海内已经临盆多年,技巧较成熟,然则大年夜多半产品机型小,功课效率低,在高效化、自动化和精量化等方面与国外产品还存在较大年夜差距。我国研制的中耕机具多采纳单一机器技巧,自动化程度不高,与大年夜功率疲塌配套的大年夜型中耕除草复式功课机更少。主如果表土施肥、漫撒、效果差;缺少深施肥机、更缺少有机肥施肥机。代表性机型有3ZF-6中耕追肥机,其与40~73kW轮式疲塌机配套,可经由过程替换不合的事情部件完成中耕(锄草破板结、深松)追肥、培土、起垄、开沟等项田间功课,基础功课行数为6行,行距可在45~75cm范围内调节,在中耕耘业同时可追施颗粒化肥,肥量及功课施肥深度可在必然范围内调节。在中耕耘业质量监测与评价方面,今朝开展了使用仿形机构和机具姿态反算丈量措施,获取多行整体耕笃信息的钻研。今朝钻研事情主要集中在采纳光电传感、排肥机构转速以及电容传感要领,对肥管堵塞、排肥稳定性进行监测,中耕配混施肥功课中多通道排肥排肥状态、排肥平均性在线获取和评价是后续钻研的主要偏向。中国农业大年夜学、华南农业大年夜学等单位进行了基于作物行扫描的机器除草装配及节制器研发,但海内田间杂草、作物的识别钻研没有涉及功课机具运动及多幅图像之间的信息交融等问题,在田间功课前提下对作物及苗带的正确识别还需作进一步钻研。

(4)多功能田间治理功课底盘技巧

多功能、通用化的高地隙自走式底盘可搭载中耕、锄草、施肥、培土、喷雾施药、制种玉米去雄等多耕田间治理通用功课设置设备摆设,美国Miller 公司、意大年夜利BARGAM 公司等国际有名企业的产品技巧先辈、功能多样,代表了田间治理多功能高地隙自走式底盘的成长偏向。海内中国农业机器化科学钻研院等单位研制的ZN1104 型多功能可变地隙动力性能够配用喷雾、中耕等多耕田间功课设置设备摆设,并具有功能拓展能力,填补了我国通用型多功能高地隙自走式底盘的空缺。

(5)变量精准功课方面

农机变量功课是一种由信息技巧支持的根据空间变异,定位、准时、定量地实施一整套农事操作技巧与治理的系统。在田间治理机器领域,根据作物的发展按需施用农业投入物,能削减水、肥、种、药的施用量,前进功课效率与质量,低落对生态情况的迫害,是今世农业成长的紧张偏向。国外钻研起步较早。将农田信息获取与3S 技巧结合,斟酌作物发展需求实现变量节制,开拓了信息检测、阐发决策系统技巧与装配产品,如德、美等国家的土壤墒情、作物养分在线检测系统可指示水肥施用。变量功课节制重点钻研了定位导航、工况检测、智能调控、功课质量监测等系统技巧及产品。集成信息实时探测阐发与决策、变量功课节制技巧与系统,开拓了定位导航、播量监测、播深自适应的精准定位播种机具,如美国John Deer 公司、Case 公司为代表的产品;开拓了智能变量施肥机具,已商品化与市场化,以Ag Leader 公司产品为代表;变量浇灌技巧方面,如美国Valmont 和Lindsay 公司的喷灌速率节制和小区变量浇灌节制系统已推广利用,以色列Netafim公司产品交融了针对不相助物种类和土壤类型浇灌优化策略的滴灌节制系统,实现了水肥一体化的精准和高效滴灌节制;美国John Deer 公司、丹麦Hardi 公司、德国Holder 公司等接踵推出施药工况监测、变量施药节制系统等产品,已有50%以上的大年夜型农场利用这些设备。海内处于钻研初期,中国农机院、中国农业大年夜学、浙江大年夜学、北京农业智能设置设备摆设技巧钻研中间等单位已在数字农业测控、土壤作物信息采集与肥水精量实施、植物情况信息快速感知与物联网实时监控等关键技巧钻研与道理样机开拓等方面取得必然冲破,但在处方实时决策与变量节制等方面仍存在技巧瓶颈,亟待办理。今朝,决策主要寄托非实时的单一信息源技巧,如土壤墒情决策系统只能实现片区差异化浇灌,参数单一,节制相对滞后。精准播种尚处于探索阶段,种肥流量、播施深度、播种质量等技巧仍有不够。变量施肥集中在施肥机构、治理决策以及处方图天生等局部环节上,施肥精度、变异节制和变量范围等存在不够。变量喷灌可实现分区浇灌,但只限于地标识别的分区判断,喷/滴灌系统只能寄托履历进行均一浇灌。实时喷药所需的处方图实时性、准确性与靠得住性较差,变量喷施质量有待提升。

2.主要科研成果

(1)植保机器技巧偏向

重点开展了植保机器系列喷头钻研与开拓,研制出了系列扇形雾喷头系列、圆锥雾喷头系列和防飘喷头,为我国喷雾机喷头国产化奠定了根基;针对大年夜田黄淮海地区两熟制小麦大年夜豆田间施药需求,开展了3WZG-650型窄行距自走式大年夜豆宽幅喷雾机的田间试验和风幕防漂移防治效果试验;针对高秆作物中后期的病虫草害防治及化控化调药剂喷洒和水田施药机器需求,研制了3WZC-1204型高地隙自走式、3WZS-600型水田自走式喷杆喷雾机并开展了田间试验,有效提升了农药施用的适用性、精量化、自动化水平;在植保无人飞机航空施药技巧方面,组织行业上风气力,开展了低空精量施药技巧、施药效果和安然性评价及施药规范标准方面的钻研,支撑我国航空施药技巧与设置设备摆设的康健有序成长。

①植保机器系列喷头部件

针对我国植保机器用喷头短缺的问题,以气液两相流理论为根基,与CFD仿真技巧与PIV、高速照相等先辈的试验手段相结合,钻研了压力雾化、沉积与飘移机理,根据最佳生物粒径理论,设计了扇形雾喷头系列、圆锥雾喷头系列和防飘喷头系列。以喷嘴耐磨性、机能同等性为目标,前进喷头混杂材料属性,优化喷头加工工艺,制造系列化的植保用喷头。系列喷头已经由过程国家植保机器质量监督查验中间的查验,喷雾量偏差率为1%(国家标准规定为10%)、喷雾角偏差率为1.8%(国家标准规定为10%)。已经累计贩卖跨越150000只,广泛利用于江苏、上海、山东、湖南、湖北、河南、河北、黑龙江、宁夏、新疆等地,安装在喷杆喷雾机、背负式喷雾机、农用无人机等植保机器上,在水稻、小麦、玉米、棉花、枸杞等农作物上累计防治面积跨越400000亩次,并获得用户的广泛好评和认可,并以性价比上风正慢慢打开欧美、非洲市场。

在稳压防滴阀方面,霸占了稳压防滴技巧,重点钻研稳压防滴系统中的稳压调压阀装配,有效低落喷雾器事情历程中的压力幅动,喷雾器防滴阀装配,有效削减启闭喷头喷雾时造成的雾滴滴漏,实现喷头稳压调压功能一体化,办理我国小型喷雾器功课压力不稳定、喷量不平均以及竣事功课后药液下滴等技巧性难题;中国农业大年夜学开拓了基于LABVIEW的压力供液系统检测平台,实现在线实时测试流量和压力,有效前进喷雾参数测试自动化水平。稳压防滴阀经由过程与其他植保机器部件的技巧集成,实现稳定、正确和安然的喷雾功课,并在主要农作物产区进行试验示范。

在喷头模型方面,经由过程对常用农用植保喷嘴的测试阐发,提出了扇形雾喷嘴的三个特性参数(喷嘴终端外形、喷雾角和流量)和锥形雾喷嘴的三个特性参数(雾型散播状态、雾锥角和流量)可作为喷嘴型谱数据库的关键字段,办理了扇形雾喷嘴、锥形雾喷嘴的型谱构成问题,建立了不合系列喷嘴的型谱模型。

②3WZC-1204型高地隙自走式喷杆喷雾机

针对高秆作物中后期施药功课需求,开展了桁架伸缩式机架、静液压驱动技巧、简略单纯防滑技巧、驾驶室升降技巧、气液减振技巧等关键技巧钻研,集成研制出自走功课要领、桁架伸缩式超高地隙机架、轮距可调、可升降式驾驶室、药箱两侧分置、液压四轮驱动、四轮转向、中型动力设置设置设备摆设摆设的3WZC-1204型高地隙自走式喷杆喷雾机。喷雾机的离地间隙高,经由过程机能好,行走稳定,功课效率高,适用于玉米、甘蔗、棉花等高秆和中耕耘物进行杀虫剂、杀菌剂、除草剂以及催熟脱叶剂、增产增糖剂、叶面肥料等的喷洒,防治农作物病虫害,匆匆进作物发展,分外是在高秆作物中后期的病虫草害防治及化控化调药剂喷洒方面,具有通俗喷雾机弗成相比的上风。2015年4月,经由过程了由中国机器工业联合会组织的科技成果剖断,技巧水平处于海内领先。

③3WZS-600型水田自走式喷杆喷雾机

针对水田施药功课需求,开展了静液压传动装配与机器传动相结合的喷雾机行走驱动系统和基于功课速率的自动变量喷雾系统钻研,完成了四轮驱动、四轮转向、高地隙、喷杆前置向后折叠、配有驾驶室的3WZS-600型水田自走式喷杆喷雾机样机试制和田间适应性试验。试验结果注解,3WZS-600型水田自走式喷杆喷雾机的轮距与水稻莳植行距相适应,分禾对行行走效果优越,对水稻植株的压损少,可以满意水稻临盆中后期病虫害防治要求。

④3WZG-650型高地隙喷雾机

针对两熟制地区农艺轨制繁杂、农机农艺交融艰苦、机器化配套性不高的现状,开展两熟制小麦/大年夜豆机器化施药技巧钻研,优化改进3WZG-650型高地隙自走式喷杆喷雾机,在安徽阜阳试验示范基地进行夏大年夜豆喷药试验。

加装风幕系统后,在山东省济宁市大年夜张庄村子进行了比较试验,测试不合型号喷嘴、不合施药压力下,有无风幕系统对雾滴在作物冠层中的穿透性和沉降效果。试验结果注解,加装风幕系统后,能够有效防止雾滴飘移,增添雾滴在大年夜豆植株灌层中的穿透性,前进叶片后头雾滴附着率。

⑤两熟制小麦/玉米喷杆喷雾机研制

开展两熟制小麦/玉米机器化施药技巧钻研,开拓设计了具有地隙上下可变、轮距宽窄可调、田间经由过程机能好、功课效率高、功课幅宽和喷雾高度可调等功能,并且能够随功课速率在线调剂喷雾量,进行变量施药,包管平均喷施的自走式精准变量喷雾机,2015年在冬小麦除草剂喷施效果方面进行了机能检测,并在河北赵县、任县、顺平、深州和武邑县的相关农业机器办事专业相助社进行了技巧推广和利用示范,2016年在玉米播后除草剂喷施效果和玉米蚜虫防治效果方面进行了机能检测,并在河北任县农机办事专业相助社进行了技巧推广和利用示范,具有紧张的实用代价。

⑥植保无人飞机航空施药技巧

田间治理机器专家组团队在“十二五”时代,在公益性行业科研专项项目、农业部行业标准拟订和修订项目等的支持下,团队系统地开展了航空施药飘移节制技巧钻研、自适应变量施药技巧钻研、植保无人机高精度自动导航技巧钻研、施药一体化操控技巧钻研等,建立了低空低量精准施药技巧体系,实现农药靶标定向沉积,前进了农药有效使用率;在无人机高浓度低量施药效果和安然性评价方面,团队进行了高浓度剂型筛选钻研、情况安然评估钻研,并研发了手机端APP,实现快捷、直不雅显示施药效果,科学指示航空施药和量化评估功课质量;根据作物莳植模式、不合生养期病虫害发生规律,确定不合防治时期、不合病虫害植保无人飞机喷施规划与喷施要求,拟订与不相助物、不合病虫害、不合机型配套的喷施功课技巧规范;团队根据我国现有植保无人飞机的类型以及今朝行业成长的技巧水平,在型号体例、技巧要求、检测措施等方面做了具体要求,制订我国首个植保无人飞机行业标准《植保无人飞机质量评价技巧规范》,规范行业成长,为政府监管、第三方检测供给了依据。

(2)浇灌技巧偏向

重点环抱低压平均喷洒喷头、智能型浇灌系统、喷滴灌两用机组、大年夜型喷灌技巧集成和进级、区域性浇灌技巧钻研及系列设备的开拓研制等几方面开展了技巧钻研和设置设备摆设开拓事情。

①首次研制出低压平均喷洒喷头

针对喷灌系统能耗高、喷头压力范围小、低压下喷洒机能较差等难题,采纳喷头内部流道CFD数值模拟与外流场水点运动力学谋略的新措施,立异设计了特殊流道、异型喷嘴、散水齿等关键布局。首次研发成功新型低压平均喷洒喷头,冲破了现有喷头低压喷洒平均性较差的行业难题,低落了喷灌系统能耗。完成了喷头的系列化设计及临盆,进行了田间利用及示范,与国外Nelson喷头比拟,低压下组合平均性前进27%。完成了喷头的系列化设计及临盆,进行了田间利用及示范。

a.开拓出系列低压平均喷洒喷头产品。钻研出新型喷头驱动道理,设计了特殊流道、异型喷嘴、喷头散水盘及散水齿新布局,该喷头布局简单,事情稳定,改良了低压时的喷洒水力机能,前进了喷洒平均性。b.开展了喷头流道数值模拟及关键布局的设计与优化。对低压扭转式喷头流道进行布局优化设计,采纳CFD软件,数值正交优化设计措施,模拟钻研喷头流道扭转驱动力变更规律,首次设计出特殊流道布局及相对应的异形喷嘴,并对布局尺寸进行了优化,获得喷头迁移转变机能稳定,既包管了喷洒射程,又办理了低压下平均性差的难题。采纳正交试验的优化设计措施,钻研低压扭转式喷头散水盘布局尺寸对水力机能的影响规律,优化散水齿布局。对散水齿齿数对水量散播的影响进行试验钻研,采纳动态水量散播的新观点及谋略措施,总结散水齿齿数对水量散播的影响规律,钻研结果低落了喷头事情压力,并实现了低压平均喷洒。C.进行了产品水力机能钻研。对系列低压平均喷洒喷头进行了水力机能试验钻研,掌握了不合工况下的机能参数,经由过程对水量散播的谋略,获得喷头的组合喷洒平均性。与国外Nelson喷头比拟,低压下组合平均性前进,实现了低压平均喷洒,冲破了现有喷头低压喷洒平均性较差的行业难题,低落了喷灌系统能耗。

表1 系列化低压平均喷洒喷头机能参数表

产品型号

LPS3.6

LPS4.0

LPS4.4

LPS4.8

喷嘴直径(mm)

3.6

4.0

4.4

4.8

事情压力(kPa)

200

225

250

275

流量(m³/h)

0.718

0.903

1.157

1.333

末尾水点直径(mm)

4

4.5

4

3.5

转速(min/r)

1.40

1.50

1.09

1.02

②智能型异形域喷灌系统研制

异形域喷洒喷头可广泛利用于划一规则的矩形农田、草坪,也可用于不规则区域及不规则阵势的浇灌。传统的异形域喷头经由过程调节喷头进口处压力或改变喷头喷射仰角的措施来实现变域喷洒,但会造成能量耗损大年夜或喷头浇灌平均度下降,且当前变域喷洒喷头只能实现矩形和三角形等规则外形的喷洒域,而较难实现不规则外形的喷洒域。智能型异形域喷灌系统采纳今世电力电子技巧和变流变压运行理论,不仅能根据不合地形的几何参数天生节制模型,对喷灌系统水泵机组的运行推行节能节制,前进系统的能源使用率,而且因为前进了喷灌组合间距,削减了单位面积的喷头数量,也低落了机组的配套功率。

a.发现了变域喷洒喷头起落点正确节制机构,能够使喷头在完成一次喷洒后,准确降低在某一确定位置,再次喷洒时能够从某一确定位置开始,从而办理了变域喷头启动位置不同等导致的系统无法同步调节的问题,为变域喷洒系统的自动节制奠定了根基。b.阐发了闭环和开环节制的优毛病,并采纳开环要领,研制了变域喷洒智能节制器,根据喷洒域外形的界限方程和喷头试验所得的射程和节制频率的关系,自动天生节制曲线,实验结果注解,但因为采纳开环节制,喷头压力相应稍滞后于节制旌旗灯号,且喷头实际压力与理论节制压力有必然的掉真,但基础不影响喷洒域外形,能较好地实现不合喷洒外形的节制要求。C.构建了24个喷头的变域喷洒系统,采纳CR10-4型号的水泵机组作为动力装配,斟酌变域喷洒时泵机组效率下降和变频器效率,正方形喷洒时的机组效率比圆形喷洒时节省了44.6%,表现了变域喷洒系统节能的效果。

③喷滴灌两用正确浇灌机组

a.喷滴灌两用自吸喷灌泵

针对我国喷灌自吸泵效率低、自吸光阴较长等主要毛病,经由过程理论阐发、数值模拟和试验钻研,在国内外首次钻研出喷滴灌两用自吸泵,泵的效率达61.0%,自吸光阴59s,综合技巧指标居国际领先水平。

表2 喷滴灌两用泵与国内外同类产品技巧经济指标对比表

比较项目

标准

规定值

海内同类

产品

国外同类

产品

本项目

技巧指标

比较结果

自吸要领

-

外混式

自吸

外混式

自吸

射流式自吸

国内外领先

效率

56%

50%-57%

53%-62%

61%

比国标前进5%

重量

-

22kg

-

18kg

低落18%

自吸光阴/5m

100s

120s-150s

100s-140s

59s

缩短41s

b.喷滴灌两用正确浇灌机组 首次推导出基于迭代法的水泵与管路工况同等性水力谋略措施,提出轻小型喷滴灌两用浇灌机组两工况设计措施;建立了轻小型喷滴灌两用浇灌机组优化数学模型,提出遗传算法优化设计措施。轻小型多功能浇灌机组可以在多个工况下高效率的运行,适应不合田块的要求。采纳喷滴灌两用自吸泵、两工况设计及遗传算法优化设置设置设备摆设摆设,与标准泵额定工况设计比拟,机组单位能耗低落16.1%-16.9%。喷灌平均度为80.0%-80.7%,滴灌平均度91.6%-93.6%。

表3国内外同类技巧综合对照

泵型号

系统

类型

数量

扬程

m

流量

(m3h-1)

效率

%

能耗kWh/(m3hm2)

能耗合计kWh/(m3hm2)

能耗低落

50ZB-30

喷灌

滴灌

5

21

30.0

10

56.0

0.191

0.405

0.215

50ZB-25

喷灌

34

27.7

13.01

56.0

0.176

0.337

16.9 %

滴灌

7

23.0

16.14

57.3

0.161

50ZB-25

喷灌

6

29.5

12.3

53.8

0.195

0.340

16.1 %

滴灌

44

20.1

18.04

55.6

0.145

采纳本钻研成果,只如果在高效区范围内,可以随意率性设置设置设备摆设摆设机组,都可以满意机组喷滴灌共用工况及注水要求。喷滴灌两用机组可以采纳许多喷头与滴灌带的组合要领,以满意不合田块的要求,并且能够高效运行,而传统机组及传统设计措施,只能在额定工况下事情,机组适应能力较差,而且能耗较高。所开拓的轻小型多功能浇灌机构成果总体上达到国际先辈水平。

④研制了移动与固定两用软管喷灌系统

为前进轻小型移动式喷灌机组管道及喷头连接、移动的便捷性,实现移动固定多目标喷灌,开拓了一种快速衔接收件和一种喷灌用喷头及管道固定装配。对喷灌机组分手设置设置设备摆设摆设15PY、20PY喷头时的机组运行工况进行丈量,当机组采纳1015PY设置设置设备摆设摆设时,试验中各喷头事情压力异常稳定,喷灌平均系数为Cu=80.1%。

⑤区域性浇灌技巧钻研与设备研发

a.开展了水浇地合理耕层构建指标试验钻研

针对北方地区水浇地耕层徐徐变浅,犁底层赓续加厚、土壤蓄水保水及缓冲能力差、土壤三比拟不和谐、农机农艺交融度低、作物水肥资本使用率低落和产量不稳等问题,在对不合区域主要土壤作物高产稳产的耕层指标进行钻研阐发的根基上,开展了深松要领(深松深度、幅度、机会、周期)对水浇地主要土壤耕层理化性状、水肥使用效率和作物产量的影响,初步明确了有利于构建水浇地合理耕层的深松要领和技巧指标,提出了有利于维持水浇地合理耕层布局、作物高产稳产的合适浇灌模式和技巧指标(注水要领、注水光阴、注水频次、注水定额),为水浇地土壤合理耕层构建配套机具的改进与研发供给了紧张试验依据。

b.盐碱地植棉水盐调控与高效用水技巧试验钻研

在滨海盐碱区的中重度盐碱地,开展了盐碱地植棉水盐调控与高效用水技巧的试验钻研,给出了播前淡水造墒压盐的合适光阴(播前5-7天),注水定额为40-60m3/亩;提出了“深松(深30-35cm)蓄雨淋盐、V(微)沟(深10-12cm,沟中播种)积雨避盐、滴灌(干旱时补灌15 m3/亩)补墒驱盐、覆膜保墒抑盐”的水盐调控技巧模式,为盐碱地植棉田间功课机器的研发和改进供给了技巧参考。

c.研制了工厂化大年夜棚育苗的水肥药一体化施用的浇灌系统

针对今世农业快速成长,扶植可满意各类育苗要求的专用育苗大年夜棚的需求,综合斟酌雾化效果、灌程度均度、水肥药施用一体化等身分,将首部过滤、施肥、施药装配集成于一体,研发了一种适用于工厂化大年夜棚育苗的水肥药一体化施用的浇灌系统,并在麦后移栽棉花育苗和蔬菜育苗中进行了示范利用。经测试,该系统操作简单方便,资源低,省工省力,且喷洒稳定,雾化效果好,水量散播平均,可有效办理工厂化育苗水肥药施用的费时辛勤问题。对移栽机在免耕、翻耕等各类土壤前提下的移栽质量和移栽效率进行了查验,针对放苗孔鸭嘴布局、覆土刮铲外形、移栽机各部分受力特点要求等向厂家供给了改进意见。为了办理传统地面灌地区移栽后及时灌溉活苗水的问题,集成车载可快速安装与拆卸的移动式管带微喷浇灌系统,极大年夜地前进了浇灌效率和移栽苗的成活率。

d.应急性抗旱设备

——研发出了应急性抗旱浇灌设备,包括:移动提水车、小型浇灌机和配套的快速连接件等系列产品。此中,优化改进的提水泵车供水流量大年夜,整体组合更为合理、加倍趋于轻小型化,移动机动、运行靠得住,且配套不合动力的柴油机和电机,选择机动、方便,可以有效办理农田相近没有电力能源和电网而无法驱动水泵抽水、旱情严重时供水流量小的问题,并达到有效缓解和快速处置惩罚因突发性农田旱情,从而前进农田的应急抗旱能力。

——设计出了一种新型、环保、自带移动动力的小型浇灌机,可充分使用农业干旱发生时太阳光照强、气温高的自然前提上风,包管在采纳有限的浇注水量以重力小管出流的浇灌模式对作物进行线型的移动式局部浇灌历程中,确保注水车移动机动、方便,从而有效地实现应急抗旱的功效,并具有较高的灌程度均度;同时研发出了过水扭转接头、输水万向连接件、快速衔接收件和自闭式快速接头4种配套产品,实现了输水管路方便、快速的安装、连接和拆卸。

——研发出了一种轻简化移动式滴灌应急抗旱装配,该装配主要功能是在浇灌历程中机车可以自动行走,将浇注水运送至田间滴灌管(带);浇灌完毕机车自动收卷管路,低落了滴灌管带铺收的劳动强度。

⑥大年夜型喷灌机技巧集成和进级成效显明

“大年夜型自走喷灌设置设备摆设技巧集成进级钻研与开拓”项目,瞄准水资本紧缺对农业喷灌技巧的精准化、自动化、系列化与财产化的紧迫需求,经由过程项目实施前进农业浇灌用水有效使用系数,对推进农业今世化、扶植综合节水型社会、匆匆进水资本可持续使用、保障国家水资本安然和粮食安然具有紧张感化和意义。一是研制了平移式喷灌机直线导向系统,基于GPS,确定机组的定位与行走亚博im电竞平台路径,主机节制器将机组行走实时位置信息与设定机组行走路径对照,鉴定行走偏向偏差,实现行走纠偏节制,办理直线导向系统和机组跨间行走协作等问题;二是研制圆形喷灌机方田四角喷洒系统,研制末尾喷洒节制系统和末尾增压泵,办理圆形喷灌机方田四角浇灌问题,前进机组有效浇灌面积;三是研制出了低压阻尼节制喷头,经由过程流体CFD谋略模拟和室内外试验,钻研流道布局、转速、压力等身分对喷头水力机能的影响机理,开展阻尼节制喷头流道布局参数优化设计,研制低压阻尼节制喷头;研制出了基于作物必要水信息的大年夜型喷灌机远程监测与节制系统,钻研基于无线收集的大年夜型喷灌机远程监测与智能节制、喷灌机群间的远程监测与智能节制、田间土壤水分与风速等情况信息监测技巧和系统,实实际时监测及浇灌决策。

⑦开拓了系列设备与系统,缓解西北地区庶夷易近饮水和农牧业用水问题。

“正确喷灌技巧与产品”项目,瞄准轻小型喷灌机组功能单一、不能实现变量喷洒,自动化节制水平较低等问题及低能耗正确喷灌系统需求,利用光、电、节制以及流体机器等相关学科的根基理论和最新钻研成果进行多学科交叉钻研和立异,研制出了1种高比转速多工况自吸喷灌泵,比转速高于150;开拓了1种固定移动两用软管喷灌系统,变频异形域喷灌系统,喷滴灌两用浇灌机组,灌程度均系数0.8以上,能耗低落5%-10%;开拓多功能轻小型浇灌机组1-2种,装配效率前进5%以上,系统资源低落10%以上,喷灌平均度大年夜于80%。拟订《多功能轻小型浇灌机组操作规程》和《多功能轻小型浇灌机组技巧规范》各1套;开拓出了1 套高效智能的太阳能抽水浇灌系统;示范利用面积2000亩。研制出了变量低能耗喷头3-4 种,射程2-15m,事情压力0.15-0.30MPa,流量0.5-3.5m3/h;研制出高平均度变量施肥装配1 套,肥料平均度前进20%,得到变量精准浇灌施肥决策软件 1 套,提出喷注水肥高效使用模式2-3 套,示范利用面积3000 亩,示范区的水分使用率前进10%以上,肥料使用效率前进5%-10%,作物水分临盆效率前进0.2kg/m3;拟订技巧标准1 件;获发现专利6-8 件,取得软件著作权3 项,颁发学术论文50-60 篇,培养博士、硕士钻研生15-20名。形成了产、学、研有机结合的节水浇灌设置设备摆设与系统的研发基地与临盆基地,极大年夜地匆匆进我国光伏财产及节水浇灌等相关行业技巧水平的成长。

(3)施肥中耕技巧偏向

重点开展了变量施肥、步进式轻型和乘坐式行间除草、稻田自动避苗中耕除草、插秧机测深施肥技巧与设置设备摆设钻研与开拓,在广东、浙江、吉林和宁夏及黑龙江等地进行了田间试验,推广利用效果优越。

①变量施肥技巧钻研

a.土壤变量施肥处方决策技巧

提出了产量散播、土壤养分、作物冠层养分多参数交融的变量施肥处方图定制措施,开拓了精准农业决策支持系统,为变量施肥机具供给功课处方图,实现氮、磷、钾的变量施用,避免了变量施肥受土壤化验难的瓶颈束缚,为钻研查清田块内部的土壤性状与临盆力空间变异、优化应用化肥、农药、水、种子投入等供给了技巧和设置设备摆设支撑。

b.氮磷钾智能配方施肥技巧与机具

冲破了称重法肥料流量反馈节制技巧、三种肥料在线配比施肥技巧,钻研开拓了变量配肥施肥机具。包管施肥机具在田间功课历程中能根据土壤的养分环境,实时准确选择施肥量与氮磷钾配肥比,其技巧特征是:

基于称重法肥料流量反馈节制技巧。施肥节制系统实时采集称量传感器测得的肥料重量值,以及出料口处吊挂式力传感器测得的肥料流量值,并经由过程串口反馈给车载谋略机,车载谋略机根据谋略理论肥料流量值与测得的实际流量值的差异,实时变步长修正肥箱上的伺服电机施肥量,实现反馈式节制,达到精准施肥的目的。

三种肥料在线配比施肥技巧。车载谋略机根据要求阐发出此处N、P、K三种不合肥料所需施肥比列和总施肥量,变量配肥施肥节制系统能够自力节制任一个肥箱上的伺服电机,改变排肥轴转速,即实现三种肥料的变量配肥。

结合GPS技巧,按需精准施肥技巧。根据车载GPS供给车辆位置信息,按照施肥处方图定点按需进行变量施肥,达到精准施肥、合理施肥,削减情况污染的目的。

c.水稻氮素诊断与药肥变量功课设置设备摆设

钻研了多种光谱通道下的水稻冠层图像的处置惩罚算法,成功瓜分水稻冠层与背景后,对水稻的颜色特性进行提取,并与叶绿素计读数进行了相关性阐发,建立了水稻氮含量检测的阐发模型,研制了水稻药肥一体化变量施用设置设备摆设第一轮样机,该样机幅宽50m,行驶速率小于3km/h ,车轮可实现原地转向和纵向行走,可选择遥控或自动导航要领自动行走,可实现浇灌、施肥、喷药一体化集成功课。

②研制了步进式轻型和乘坐式行间除草机具,并进行整机田间示范试验。

研制了两行水田中耕除草机4台(套),研制了7行和19行宽幅乘坐式中耕除草机各1种机型,在广东、浙江、吉林和宁夏等地进行水稻中耕除草试验,建立示范点2个,完成机器化中耕除草功课200余亩。

a.两行步进式水田中耕除草机研制

研制了QSC-2型步进式水稻中耕除草机4台,此中3台在浙江、吉林和宁夏等地进行水稻中耕除草试验,效果优越。2015年4月25日在广东省肇庆综合试验站进行了QSC-2型步进式水田中耕除草机田间试验,完成机器化中耕除草功课10余亩。结果注解,QSC-2型步进式水田中耕除草机除草功课效果优越,除草率与伤苗率均达到田间机器要求。

b.宽幅乘坐式中耕除草机研制

为了前进临盆率,有效地使用现有高速插秧机底盘的功率,研制了7行和19行宽幅乘坐式中耕除草机。

7行乘坐式宽幅除草机田间试验

2015年4月24日在广东省肇庆综合试验站进行了7行乘坐式除草机田间除草机功课初步测试和的田间试验。结果注解,乘坐式水田除草机该机在泥脚较软,杂草高度较小时功课效果抱负,在较硬的田块功课效果不佳。存在功课行数太少,在小地块地头转弯次数频繁,造成地头压苗,影响整机效率等问题。

19行乘坐式宽幅除草机田间试验

试制了一种19行宽幅乘坐式行间除草机,该机由乘坐式插秧机底盘供给动力,采纳4个双感化液压缸节制可调支架并维持平衡,经由过程螺旋刀齿除草轮扭转与土壤及杂草感化进行除草。2015年8月17日与8月20日分手在广东省肇庆综合试验站(肇庆市鼎湖区坑口大年夜旗山)、江门综合试验站(江门市新会区三江镇新江6队),进行了19行乘坐式除草机田间除草功课试验。

试验结果注解:提高速率相同环境下跟着除草轮入土深度的增大年夜,除草率先上升后下降,同样环境下,伤苗率有所上升。除草轮深度相同的环境下,跟着提高速率增添,除草率先上升后下降,同样环境下,伤苗率基础维持不变。综合除草率和伤苗率的指标考量,乘坐式宽幅行间除草机得当在草量多,杂草较低(20cm以下)的水田中除草,并且在提高速率为0.6m/s,除草轮深度为10cm时除草功课质量较好。根据综合田间实验结果得除草机除草率匀称值为84.5%,伤苗率为4%,基础满意水稻田机器除草的功课质量要求。

③研发稻田自动避苗中耕除草技巧与设置设备摆设,以及稻田施药喷雾技巧与设置设备摆设。

研制除草轮角度与位置均可实时调节的7行乘坐式除草机1台、改制轻简底盘追肥机与喷雾机1台,在广东省江门、肇庆综合试验站分手进行了除草试验,建立示范点2个。

7行乘坐式自动避苗除草机研制

插秧时,因为地形、机手操作等缘故原由会造成苗带弯曲,给后续的除草功课带来必然艰苦(操作欠妥造成伤苗,同时极大年夜影响功课效率)。为办理上述问题设计了除草轮角度与位置均可实时调节的除草机架。2016年8月20日与26日,该机分手在广东省肇庆综合试验站(肇庆市农业科学钻研所)与江门综合试验站(江门市新会区三江镇新江6队)进行了初步测试与试验。试验结果注解,该机布局稳定,机能优越,机器与节制功能均达到预期,即拥有优越的除草与避苗功能。但该机节制部分相应不敷灵敏,需进一步钻研优化,示范利用面积100余亩。

研制轻简底盘与追肥机和喷雾机

2016年8月,根据田间治理轻简型地盘的必要,改制出轻简底盘与追肥机和喷雾机1台。初步试验注解,喷雾机能优越,但转向、轮距调节、后轮、施肥等部件还必要优化改动。6月17日,约请华南农业大年夜学农业航空团队在肇庆水稻田进行航拍试验,为进一步研发植保机器作筹备。

④插秧机施肥装配钻研与开拓

针对黑龙江农垦总局建三江管局对水稻侧深施肥技巧的需求农艺要求,重点开展排肥机构、排肥驱念头构、送肥装配、清肥机构、泥浆开沟机构以及施肥装配与不合插秧机型底盘匹配等方面钻研,开拓插秧机配套的施肥装配,分手在中国农大年夜上庄试验站和黑龙江省阿城区黑龙江省农垦科学院试验地、黑龙江省农垦红兴隆治理局交情农场11分场进行了现场田间功课试验稽核,在技巧成熟后对建三江管局现有插秧机进行改造、加装侧深施肥装配,实现插秧同步施肥功课,同时兼有肥料堵塞报警功能,满意了水田机器化临盆向情况友好型、资本节约型偏向成长的要求。

(4)精准农业技巧偏向

精准农业技巧承载着节本、增产、增效、农业可持续成长的重任,是今世农业成长的偏向,田间治理机器专家组成员团队环抱农业信息精测、变量功课精施、系统精准治理三大年夜关键技巧,开展了作物发展信息对肥料的需求、作物虫害识别等根基技巧钻研,并集成信息技巧开展智能治理系统钻研,支撑水肥药科学施用,前进使用率,加快农业临盆成长要领转变。

①植物信息探测技巧及设置设备摆设,探索能快速实时感知

瞄准植物生态信息感知谋略机视觉与图像处置惩罚、遥感、光谱阐发、传感器技巧,开展了钻研和试验事情。

a.杂草识别技巧与设置设备摆设

采集大年夜量田间范例杂草数据,扩充了前期构建的植物识别措施库PDM-Lib,建立了节骨草、灰菜、灰质、曲麦菜、兰花菜、水败草和豆菜等范例杂草图谱库。阐发钻研了玉米及其伴生杂草的可见光波段植物的光谱特点,获得基于虚拟光谱的区分杂草和玉米植株的物草瓜分线(Line of Segmentation Crop and weed,简称SCW-Line)。钻研提出了基于株心的玉米田间杂草识别措施,能快速的识别玉米田间杂草,识别准确率跨越80%。提出了基于多特性的玉米田间杂草识别措施、基于HU不变距的行内杂草识别措施、基于多特性模板匹配的行内杂草识别措施,能够快速、有效地识别杂草信息,指示对靶喷药,前进了变量喷药机具田间实施的实时性。研制了智能杂草识别系统,经试验,在事情速率为5km/h时,系统识别的准确率为95%,误识率为13%。因为杂草与大年夜豆重叠发展,在大年夜豆田利用的差错率仍较大年夜,有待深化钻研。

研制了智能杂草识别系统,主要由智能节制器(包括CPU、节制主板、摄像头、LED光源和外壳)、安装支架、喷头总成(包括电磁阀、喷头、帮助件)等组成。经试验,在事情速率为5km/h时,系统识别的准确率为95%,误识率为13%。差错率较大年夜的主要缘故原由是杂草与大年夜豆重叠发展,导致难以识别。

b.病虫害识别技巧

——建立了棉田棉铃虫、棉蚜、红蜘蛛等主症结虫迫害的叶片、花蕾、棉铃、茎秆等部位所体现症状的颜色、外形和纹理参数的数据库,筛选了具有扭转、比例、平移不变性(RST不变性)的比较参数。建立了棉田契株棉苗标准样本在苗期、蕾期、花铃期的形态特性参数数据库,与从田间单株棉苗中提取的形态特性进行对照阐发,从而确定该棉苗的大年夜小与壮实程度。根据棉苗的虫害特性数据库和棉苗带大年夜小的鉴定结果,建立了智能决策算法,建立了虫害类型与喷药量以及药剂种类的模型。钻研了虫害散播信息的自动检测措施,设计了害虫迫害棉苗的叶片所体现症状的特性提取措施,虫害探测模型猜测相关系数 ≥80%,虫害探测单帧检测光阴≤1s。

——钻研了棉田虫害等级识别措施,假如pa小于5%为无虫害;pa在5%-10%为1级虫害;pa在11%-15%为2级虫害;pa在16%-25%为3级虫害;pa在25%-35%为4级虫害;pa在35%-50%为5级虫害;pa在50%-70%为6级虫害;pa大年夜于70%为7级虫害。研制了固定式棉田虫情和苗情自动探测装配,可实现远程自动调节相机拍摄角度与范围的功能。采纳嵌入式CDMA无线视频远程监控技巧,实现全天候24小时监测,并可进行异地监测。

——钻研了棉苗自动检测措施,设计了基于形态特性的棉苗大年夜小的自动判别措施。棉田大年夜小的基础特性包括棉带覆盖度(苗带宽度)、棉苗覆盖度(单株棉苗宽度)、棉叶尺寸特性(单个棉叶面积和棉叶周长)、棉叶形态特性(单个棉叶矩形度、叶形比和圆形度等)。苗带宽度检测准确率≥90%,苗带宽度单帧检测光阴≤500ms。

c.作物养分探测技巧与设置设备摆设

——使用MPA傅里叶变换型近红外光谱仪测定番茄叶片的积分球漫反射光谱,钻研了番茄苗水分、氮素以及叶绿素之间的近红外光谱定量关系模型,采纳偏最小二乘回归算法建立了光谱数据与植物生化组分信息的定量阐发模型;钻研了基于AOTF高光谱成像和近红外特性光谱的番茄苗氮含量快速测定措施,对照阐发了竞争自适应重加权采样法(CARS)、蒙特卡罗无信息变量打消法(MCUVE)、向后距离偏最小二乘法(BiPLS )和组合距离偏最小二乘法(SiPLS)4种特性波长遴选措施,筛选与番茄苗氮含量相关的特性光谱,定性阐发生发火物营养状况,为按需精准施肥供给理论支持。

——研制了基于AOTF的可调光谱成像装配,采纳AOTF进行电调谐滤光,进行谛视式光谱成像,能同时得到被不雅测工具富厚的空间维和光谱维信息。以大年夜豆为钻研工具,应用基于AOTF多光谱成像系统获取了不合生养期农作物冠层或叶片的反射光谱数据,并结合化学阐发的措施获得了作物的心理生化参数,钻研了不合施肥前提下作物的光谱特性变更及其与植株氮素和钾素营养状况的相关关系,建立了多光谱诊断作物营养的模型。采纳倒高斯光学模型(IG模型)来拟合红边光谱反射率,一阶微分后获得红边振幅,建立红边参数Dred估测氮素含量的S函数模型;使用660nm敏感波段处的接受深度猜测大年夜豆钾素含量。采纳继续去除法提取光谱接受深度这一特性参数,考察其和大年夜豆钾素含量的反演关系,建立非线性回归方程,匀称偏差为24.37%,满意精度要求。

d.作物需水信息无人机多光谱监测系统

针对传统田间试验的监测技巧,存在监测范围小、实时监测难等问题;卫星遥感监测技巧存在轻易受到气象影响、监测时空分辨率低等问题,钻研开拓了低空无人机航测感知系统。系统包括无人机、可见光与多光谱航拍系统、农业信息感知模型及利用软件。系统在内蒙古河套灌区、杨凌等地进行了多次飞行测试,飞行平稳靠得住。建立水肥诊断模型,模型精度高,可直接指示精量浇灌施肥。该系统可为作物水肥空间遥感信息供给了一种低空智能化监测平台。

②农机功课状态参数测试技巧及设置设备摆设,提升功课质量

冲破了田间繁杂工况下农机功课状态参数测试措施与技巧,优化了运动参数、测控机械状态,面向耕、种、管、收等功课环节,开拓了农田土壤中致损性异物、功课区隐蔽性人畜、事情部件机器性破坏、劳绩功课异性夹带物和火警隐患检测等安然性和靠得住性监测传感器及其检测系统;开拓了滑转率、空间动态载荷、运动参数、功课状态和质量参数等农用动力机器功课监测传感器及其检测系统;开拓了系列化种肥流量、堵漏、播施功课深度等施肥播种机器监测传感器及其检测系统,钻研移栽机器手抓取与钵苗运动特点检测措施;开拓了功课状态、功课速率、喷雾流量、喷雾压力、喷杆功课状态、喷头堵塞、喷杆位置上下、药液体积等植保机器监测传感器及其检测系统检测;开拓了劳绩丧掉率、籽粒破损率、籽粒含水率和秸秆抛撒平均性等劳绩机器等监测传感器及其检测系统。开拓了农用动力、施肥播种、植保和劳绩等系列化新型传感器及检测系统,累计贩卖相关传感器1230余套,提升了我国农机灵能测试技巧推广利用、增添农机产品应用安然性;显明提升了农机功课效率和功课质量,前进了种药肥苗的使用效率,削减了农资过量投入造成的污染。

③构建了主要粮食作物全程信息化精准功课设置设备摆设体系,助力农业临盆要领转变。

构建了主要粮食作物全程信息化精准功课设置设备摆设体系,实现了国产精准农业设置设备摆设智能化技巧从无到有的重大年夜技巧超过。开展了全方位农业设置设备摆设智能化技巧系统钻研,开拓了自动导航定位系统、功课监控系统、土壤样本快速阐发系统、联合收割机灵能测控系统、智能杂草识别系统、小麦和玉米免耕变量施肥播种机、智能化自动变量配肥施肥和圆盘抛撒施肥机、大年夜型平移式变量喷灌机、智能化自动对靶除草机、大年夜型智能化变量喷药机、自动导航智能化插秧机等,涵盖耕整地、播种、施肥、浇灌、中耕、植保、劳绩环节的精准农业智能变量功课设置设备摆设新产品13种。在新疆、东北、西北、华北等主要粮食产区,针对小麦、玉米开展了全部功课临盆周期的智能设置设备摆设利用示范,系列化精准农业智能化功课设置设备摆设,具有丈量准确、节制正确、适应广泛等凸起特征,利用效果显示,节省人力60%,节水30%-50%、节肥25%-45%、省药20%-35%,增收30%以上,进一步前进了信息获取、变量测控、系统治理与设置设备摆设一体化技巧的实用化,带动了我国农业设置设备摆设技巧超过进级和产品布局调剂,匆匆进了信息化、机器化、先辈农艺、智能治理的交融,支撑了农业临盆由传统粗放履历型向精测、精施、精管、高效功课要领转变。

④构建了今世农业全程机器化云办事平台,引领整体办理规划实施。

环抱农机功课育、耕、种、管、收、运、储等核心环节,以标准为引领,运用今世传感、物联网、信息化技巧为农机装上千里眼温柔风耳,构建了集农机定位跟踪、功课监管、远程调整、运维治理、数据阐发、补贴结算、信息宣布、农事治理等功能于一体的今世农业全程机器化云办事平台。经由过程安装在农机上的移动智能监控终端,获取农业机器工况与位置、作物即时产量、目标图像等信息;经由过程移动通信收集向中间平台实时报送农机获取的相关信息;中间办事平台根据作物发展环境,体例不合阶段农机功课计划,并对农机的事情状态进行远程监测与故障预警;经由过程统计阐亚博im电竞平台发,进行驾驶员、农机功课等绩效阐发,根据功课面积与莳植作物种类等进行用度结算。该平台是当前我国“互联网+农机”智能化实际交融的先例,经由过程吉林省、山西省、辽宁省、山东省、河南省、内蒙古自治区、等农业、农机治理部门的利用,经由过程以此平台为核心技巧演化的盐碱地综合管理与高效使用科研平台、农机与车辆远程调整系统平台、水肥一体化精准施用系统平台、举措措施蔬菜与畜禽工厂养殖情况智能监控系统平台等的不合区域、不合农场与相助社和用户推广利用,赓续完善和优化了技巧链集成、设置设备摆设链配套、物质链轮回、运营链经济、决策链聪明的全程机器化功课整体办理规划,引领今世农业朝向绿色可持续成长。

⑤“精准农业智能化变量功课设置设备摆设技巧开拓与利用”项目,获2016年度中国机器工业科学技巧奖一等奖。

针对农业机器化、规模化临盆历程土壤养分测烦懑、粮食产量测不准、田间杂草认不清、农资施用控不精、施用设置设备摆设对不准、功课效率跟不上、工况测控无系统、田间治理低效率、集群功课难满意的精准功课难题,冲破农业信息精测、变量功课精施、系统精准治理三大年夜关键技巧,构建基于土壤养分-粮食产量的全程精准功课设置设备摆设技巧体系,实现水肥种药科学施用,前进使用率,加快农业临盆成长要领转变。经由过程精准变量技巧设置设备摆设的推广利用,节水、节肥、节种、节药效果显明,推动了农业粗放功课向精准功课转变。

⑥科技支撑计划 “精准肥水药功课设置设备摆设系统研制及利用”课题,集成精准变量节制技巧与设置设备摆设,有效提升了水肥药精量化施用水平。

冲破了基于多遥感功课处方图的肥料、水分、农药精准变量节制关键技巧,构建了精准功课设置设备摆设功课参数远程动态监测与实时传输系统,实现了与即时办事与谈判系统的交互通讯与远程功课治理,研制成功了机组长度260米的大年夜型中间支轴式精准变量喷灌机、3WQ-3000型牵引式精准变量喷杆喷雾机、3WGZ-500型自走式果园自动对靶喷雾机,2015年4月,精准肥水药功课设置设备摆设经由过程了中国机器工业联合会组织的科技成果剖断, 达到国际先辈水平。

(5)果园田间治理机器偏向

针对果园农机农艺交融度不深、传统栽培模式制约机器化功课设置设备摆设利用和成长的现状,环抱传统果园机器化紧迫需求,重点研制了风送果园静电喷雾机、果园多功能功课治理机;针对今世标准化果园,经由过程调研确定了得当机器化标准果园功课要求的各机具参数和总体规划以及果园管控系统与果园信息治理平台的总体框架。

①3WQ-400型双风送果园静电喷雾机研制

针对果园施药机器需求,集成双气流帮助风送喷雾技巧和仿形静电喷雾技巧,研制出的双风送果园静电喷雾机,荷电雾流不仅穿透性强,而且雾流荷电量高、不易衰减,到达作物靶标前的雾滴附出力强,大年夜大年夜前进了荷电雾滴在植物外面的附着率和穿透性,以及叶后优等隐蔽部位的药液沉积量,并且雾滴飘移少,适用于冠层低矮、稠密、湿度大年夜的举措措施果园等喷洒化学药剂,防治病虫草害,是今世果园高穿透低量施药的抱负机具。

②3GZ-60型果园多功能功课治理机

为周全提升果园机器化治理功课整体水平供给一种先辈的技巧和设置设备摆设,前进果园功课机器化防治水平,削减劳动力耗损。治理机采纳履带式底盘,设计了多功能联相助业平台,布局紧凑,具有优越的经由过程性;设计了动力分配系统,将发念头输出的动力分手用于行走及功课,经由过程响应的动力输出接口,包管果园治理机配套事情部件的运转,如旋耕、植保、破裂摧毁等。枝条破裂摧毁机采纳电机驱动,并经由过程对枝条特点的钻研来优化布局,以满意低功耗、高效率的破裂摧毁,可根据不相助业要求,挂载不合的事情部件,包管机具功课形式多样,实用性强、操作简单。

③标准化果园机器化栽培体系与关键设置设备摆设的研制与示范

针对北京郊区果园农机农艺交融度不深、传统栽培模式制约机器化功课设置设备摆设利用和成长的现状,以提升国都农机设置设备摆设财产化技巧水平与设置设备摆设提供能力为目标,启动实施了“果园机器化栽培体系与关键设置设备摆设的研制与示范”课题,经由过程广泛调研,在平谷、通州优选了总面积约1800亩的2个示范基地,确定了得当机器化标准果园功课要求的各机具参数和总体规划以及果园管控系统与果园信息治理平台的总体框架,为下一步研发果园自走式通用型底盘动力和功课设置设备摆设,构建集花果治理及品德监测、病虫害监控与防治于一体的标准果园机器化功课设置设备摆设体系和智能节制系统,基于物联网技巧的果园自走式通用型动力和功课设置设备摆设信息治理平台的搭建奠定了根基,支撑实现果园临盆主要环节机器化和治理的标准化、精细化,周全提升国都果树财产的农机设置设备摆设水平。

——在充分调研的根基上,确定了得当机器化标准果园功课要求的机具参数,完成了功课机具规划设计。

——果园管控系统与果园信息治理平台开拓

果园管控系统主如果包括果园根系治理、果园冠层治理、花果治理及品德监测、病虫害监控与防治,以实现果园农机设置设备摆设的最优化治理。构建根基为传感器系统的设计结构、无线通讯与互联网技巧。传感器系统用来感知测取果园根系、果园冠层、花果以及病虫害等信息,并使用移动通信技巧和互联网技巧对其进行靠得住传送,采纳基于互联网的浏览器/办事器三层收集布局,实现底层节制收集与Internet的集成,既可实现获取现场的信息数据和发送节制指令,又能实现果园农机设置设备摆设最优化治理。果园根系治理采纳植物根系原位监测系统,果园冠层治理采纳作物冠层阐发仪,花果治理主要采纳高光谱遥感技巧,品德监测在这里主如果采纳机械视觉技巧,病虫害监测与防治系统主要分为视频监视和情况监测两部分。果园信息采集平台,采集果园信息,经由过程远程数据传输,将信息发送至远程监控中间,在治理平台长进行数据存储与处置惩罚,天生WEB页面,实现生果临盆信息化治理。

——开展了机具的田间机能试验与稽核。

开沟施肥机的试验

进行了开沟施肥机的开沟试验。开沟圆盘刀的转速为540rmp,经测试开沟深度为40cm,开沟宽度为25cm。

风机试验

在土壤植物机械系统技巧国家重点实验室风机试验台上分手进行了转速分为960,1450,2000,2200转/分钟的风机试验。根据试验结果绘出风机曲线从而确定风机叶轮形式和转速。终极选用8叶片轴流风机作为高穿透性风送系统的风机。

仿靶喷药系统试验

对果树分上中下三段探测节制,经由过程对不合果树形态进行探测,得出准确的判断,供给给喷雾节制系统。喷雾节制系统接管到对靶系统的旌旗灯号后,迅速作出判断,抉择上中下三段的喷头同时喷射,照样下或下、中各自喷射,经由过程调剂喷头和探测器的事情参数和位姿,使之喷雾有效面积更大年夜,非有效喷雾面积尽可能地小。探测器与喷头安装位置与覆盖面如图所示,试验时,以人工靶标和什物靶标进行不合的靶标识别间距和识别间隔的试验,靶标识别间距≤0.5m,探测间隔2m有稳定旌旗灯号,节制系统反映迅速。

农药使用率试验测定

开展喷雾机在自动对靶系统打开和关闭状态下,使用率的比较测定。试验果园长度158米,阵势平坦;果树品种为红富士,行距4米,株距1.5米,树龄5年,树高3-3.5米,属于细纺锤形树冠,树高对照平均。喷雾液体为罗丹明(Rhodamine,一种血色的荧光示踪剂)的水溶液,浓度0.4%,喷雾压力1.0MPa。试验时测定了果园常用的动力喷雾机配用手持式可调喷枪的农药使用率,作为对比。试验时代气温30℃-32℃,风速1-1.5m/s。试验前,先计数单棵果树的叶片总数量,用叶面积仪测定了单棵果树的叶面积总和,用植物冠层阐发仪测定了果树的叶面积指数(LAI)。试验时,在果树的上、中、下3层及阁下两侧个两个行内部署雾滴采集卡,采样果树数量为6棵。喷雾后,用蒸馏水将采集卡采集到的荧光剂洗下,用荧光检测仪测出该采集卡的荧光物质量,根据果树叶子总面积谋略沉积在果树叶面上的荧光物质量及喷出的荧光物质量总量,谋略出农药有效使用率。

在树上不合高度、地面上分手部署多组测试纸,多组测试纸,喷雾前后对雾滴散播做了摄影记录。

④中美国际相助“酿酒葡萄临盆机器化关键技巧设置设备摆设相助研发”项目初步形成了得当于我国酿酒葡萄临盆模式和要求的机器化功课设置设备摆设体系。

项目对酿酒葡萄专用自走式多功能底盘、整形部件、剪枝部件、风送式施药部件、采摘与集运部件、埋藤与取土部件、自动避障系统等关键部件装配进行了钻研,冲破了底盘四轮同步液压驱动节制、多柔性出风管的风送式精准施药节制、双支撑中枢振动果实采摘、自动避障节制、多位姿来去式整形切割等核心技巧,研制出具有多路液压动力输出和功课设置设备摆设搭载功能的多功能自走式底盘及与之配套的葡萄劳绩机、喷雾机、整形机、剪枝机,以及与轮式疲塌机配套的葡萄埋藤机、葡萄藤出土机共7种酿酒葡萄临盆机器化关键设置设备摆设,经田间试验取得了优越的效果,对付办理我国酿酒葡萄临盆资源高、功课效率低的主要难题,匆匆进我国酿酒葡萄行业的康健成长起到了积极感化。

(6)制种玉米田间治理关键设置设备摆设研制与开拓

针对我国玉米制种临盆设备严重短缺,制种历程主要寄托人工措施完成,劳动强度大年夜,临盆效率低,用工贵,资源高的现状,基于中美国际相助“玉米规模化制种关键技巧设置设备摆设相助研发”项目和科研院所专项资金“制种玉米去雄关键技巧与设置设备摆设”项目,研制出了制种玉米成套关键设置设备摆设。一是冲破了玉米雄穗柔性夹持抽取、玉米雄穗高效切割、事情部件液压同步驱动、单元智能仿形等关键核心技巧,集成目标识别、电液智能节制、自动仿形技巧,研制出了智能仿形去雄装配,满意制种玉米不相助业期不合地块、植株整体高度不同等机器化去雄的要求,包管了切顶和抽穗位置的准确性,集成研制出3QXZ-6型制种玉米去雄机,填补了海内空缺,其主要技巧指标达到国际先辈水平。二是冲破了玉米制种周详播种、苗中后期低污染安然施药等核心技巧,研制了玉米制种专用周详播种机、高地隙自走式多功能底盘及与之相配套的得当玉米发展中后期病虫害防治的高效施药机、父本切除机,填补了海内玉米制种临盆机器化的空缺,已于2016年经由过程了科技成果剖断。

3.专业领域科技成长趋势

蓬勃国家农机设置设备摆设朝着以信息技巧为核心的智能化与先辈制造偏向成长,出现高效率、自动化、精准化、智能化成长趋势。纵不雅国内外田间功课治理技巧设置设备摆设,交融传感器技巧、收集技巧、“3S”技巧、液压技巧等今世科学技巧、表现出“看得清”、“识得准”、“施得精”、“变得快”、“高效化”特征和上风的功课质量在线监控、苗带正确识别、多功能高地隙底盘自动对行帮助驾驶、精量施药和精量配混施肥、在线正确混药、中耕除草部件正确对行及高速相应等先辈技巧,将是往后成长的偏向。

(1)植保机器技巧偏向

未来施药技巧与设置设备摆设成长趋势为:1)向信息化偏向成长。 欧美等许多蓬勃国家已经将谋略机利用到植保机器上,使用 RS技巧监测病虫草害,GPS 技巧向植保机器供给定位和导航,GIS 技巧树登时舆信息库,实时采集有害生物的动态资料,及时准确的做出预警。2)向着自动化、智能化偏向成长。今世科技成长迅速,谋略机和单片机被大年夜量应用在植保机器自身及其设计和制造历程中,推动了自动化和智能化的成长。植保机器经由过程电子节制系统满意了在线监测和调剂的必要,低落了劳动强度,改良了事情情况,前进了功课效率。例如,使用操作面板,节制各电磁阀动作,调剂单位光阴内施药机器对单位面积农作物的喷药量。使用自动对靶技巧,将采集到的图像和谋略机图像库中的信息对照,分辨是否为靶标,然后抉择是否喷药。3)向着绿色安然偏向成长。化学防治是今朝防治病虫草害的主要措施,然则农药对生态情况有较大年夜的污染,经久以来备受各国专家的责备,以是天下列都城在大年夜力成长绿色安然的植保机器。跟着屯子子城镇化进程的深入和屯子子劳动力缺乏问题的赓续加剧,农业临盆的主体由传统的个体经营慢慢向耕田大年夜户、家庭农场、相助社等规模化经营要领转变,我国施药设置设备摆设正在从低效、后进、劳动强度大年夜、安然性差的手动植保机器向高效、先辈、安然的灵便植保机器转变、高地隙自走式喷杆喷雾机、水田自走式喷杆喷雾机、自立飞控的植保无人机、多功能果园治理功课设置设备摆设和适用于丘陵山地的田间治理功课设置设备摆设将慢慢获得大年夜规模利用。

(2)节水浇灌技巧与设置设备摆设

喷灌技巧的钻研趋势是喷灌系统多目标使用和变量喷洒。在设备研发方面,低落能耗、实现浇灌施肥的精量节制是喷灌技巧研发的重点,3S、谋略机模拟、微电子、新材料等高新技巧的大年夜量利用成为喷灌技巧成长的一大年夜亮点。经由过程对喷灌系统、轻小型喷灌机组、喷头装配和其它关键设备的立异优化设计,开拓新一代低能耗正确喷灌设备。

(3)施肥中耕技巧偏向

国外的中耕耘业设置设备摆设已有160 多年的成长历史,技巧成熟。欧美国家的中耕耘业设置设备摆设机型大年夜、功课速率快、工效高,并采纳电子摄像机监视功课状况、自动调行、自动避让、自动调节耕深等先辈技巧,今朝正进一步正朝着基于机械视觉的低伤苗率除草和精量配混施肥技巧偏向成长。

(4) 精准农业技巧偏向

国外农机设置设备摆设正向操作自动化、节制智能化向提升功课精细水平成长。面对具有生命和生物活性的动植物功课工具,要满意发展和心理特点需求,要创造优越的临盆、生计和生态情况,不仅完成替代人畜力劳动的简单功能,还具有感知、判断、处置惩罚等仿生思维与决策能力,实现精细化功课。电子与光学、传感与节制、信息与通讯等今世技巧支撑,中央处置惩罚、总线等电子技巧利用,自动导航、机械视觉与数字信息感知、智能决策等系统集成,已完成了从单向监控功能向多目标、多参数智能节制的过渡,进入基于动植物最佳心理、发展活动指征指示机械行径的新阶段,基于收集常识的治理系统,已实现了机群效能的有序、高效功课,冲破“耳听、眼不雅、鼻闻、手感”的限定,功课效率前进50%-60%,农业浇注水使用系数达到0.7-0.9,航空植保亩可节省农药20%以上,精准施药的农药使用率达到60%以上,氮肥有效使用率达到50%-55%。我国农机设置设备摆设针对功课工具的机理、道理、互作规律等根基钻研不够,保障机能的信息感知、历程监控等瓶颈亟待办理,核心部件和高端产品仍依附入口,农机功课效率不高,农业投入品施用粗放,经饲果牧等临盆机器严重短缺,全程周全机器化技巧体系尚未形成。土壤养分、作物养分在线检测技巧的冲破、农机灵能扮设置设备摆设的商品化开拓以及多源信息交融决策与农机变量设置设备摆设的系统化利用是今世农业成长需求的一定趋势,迫切必要研发得当我国农艺农机交融的智能信息获取与阐发决策系统,开拓配套农机变量功课的履行机构、关键装配与节制系统,面向种肥水药功课环节形成实用化产品,满意今世农业临盆安然、高效、精准和生态的需求。

(三)专业领域钻研重点建议

“十三五”时代是确保我国粮食安然、实施“调布局—转要领”,提升可持续成长能力和推进今世农业成长的关键时期。田间治理机器专业组将环抱农业部农业绿色成长五大年夜行动实施,针对田间治理功课技巧进级需求,结合国家重点研发计划“化肥农业减施增效综合技巧研发”、“粮食丰登增效科技立异”、“智能农机设置设备摆设”等重点专项实施以及今世农业财产技巧体系事情开展,组织挑选集成北斗导航功课、精量变量水肥药施用节制、中耕耘业质量监控及远程治理等一批立异研发的信息化、智能化先辈技巧,利用提升田间治理机器技巧水温和功课机能,组织开展田间治理功课技巧设置设备摆设选型优化,并组织开展区域性适应性试验以及推广示范,构建完善的田间治理功课技巧及设置设备摆设体系及模式。

1.专业领域钻研重点内容

(1)农田综合信息智能监测系统技巧钻研,搭建基于物联网信息技巧的农田综合信息智能监测系统。小麦、玉米、水稻、马铃薯、棉花等大年夜田主要作物的土壤养肥、作物发展信息以及病虫害信息实时监测、预警、诊断检测技巧集成植物、化学、昆虫及机器的智能检测田间治理系统。

(2)高效节水智能喷灌机器化钻研,冲破土壤水分探测与作物最佳发展的关系模型阐发技巧、基于多传感器交融的喷灌节制技巧,研发实时土壤水分探测与阐发、自动导航节制系列喷灌设置设备摆设。

(3)统防统治高效环保机器化施药技巧钻研,搭建高效、及时、快速、立体防治体系。规模高效的无人飞行平台;机动轻便的水田多功能运载平台;灵便快速旱田高效、环保型设置设备摆设,水田旱田和果园、烟草等。

(4)丰登节肥机器化施用技巧钻研,集成深施肥、固体、液体施用、变量施用系列施肥播种设置设备摆设。开展不合类型土壤、不相助物施肥量、肥料类型、施用要领阐发,有机肥对改善土壤的感化机理和效果钻研,阐发沟施、撒施、测深施等施用要领对作物增产效能的影响和固态、液态、气雾等不合肥料存在要领对情况的影响,基于北斗的影响作物产量信息获取技巧,优化施肥量、土壤墒情、病虫害、降水散播、基温及产量散播关系的专家系统。

(5)智能机器化中耕除草技巧钻研,研制变量中耕施肥除草机。冲破土壤养分快速检测、植物营养检测、杂草识别技巧,开展专家智能决策系统钻研;根据地皮产量、土壤养分含量及作物对营养因素的需求环境、杂草散播等,进行变量施肥、中耕除草培土、株间杂草喷药等,开展除草剂对靶施用系统钻研;研制合适高速功课、削减伤苗的行间除草、培土、变量施肥部件。

(6)作物丰登工程机器化功课设置设备摆设配套与利用示范。针对我国规模化、区域适用性农机农艺交融成长需求,重点开展区域性水、肥、种、药等高效机器施用与作物发展和谐感化交融技巧钻研,重点在渤海粮仓、丘陵山地、农牧交错区、黄淮海棉区、东北玉米带、华北平原小麦、旱塬杂粮作物等区域开展不合农艺技巧要求的机器化高产栽培、精准高效功课等配套技巧与设置设备摆设试验示范与优化,形成标准化机器功课体系。供给今世农业财产整体办理规划,实现技巧流、资金流、信息流和谐统一。

2.专业组重点建议

(1)农机农艺相结合,传统机型优化进级提效率,研制新产品得当需求推周全。一方面,智能精益高效化,提升水平。加强机电技巧与今世液压、仪器与节制、今世微电子和信息等高新技巧交融,强化动植物临盆机能、疫病形态表征信息的获取和大年夜数据解析、智能决策技巧钻研开拓高附加值具有精细功课能力的农业设置设备摆设;另一方面,面向需求,增添品种。持续完善粮食作物临盆田间治理机器扮设置设备摆设体系,加快经济作物(纤维植物、果品、蔬菜、油料、糖料、能源作物)设置设备摆设技巧的钻研开拓,重点办理林果业、丘陵山地、水田田间治理机器化功课。

(2)加强我国农田田间治理步伐与措施。我国农业田间治理机器化后进,农业部也未建立衡量田间机器化水平指标,建议从农业田间治理角度,增添田间治理机器化水平指标统计,以便快速成长田间治理机器化。

(3)增强技巧交流相助。结合事情组自身特征赓续深入与海内有名专家交流相助,同时加强与国内外实力雄厚的农机设置设备摆设企业的相助,推动农业设置设备摆设今世化、智能化、绿色化成长,为农业设置设备摆设走出国门,开发外洋市场奠定根基。

(4)推进交融型设置设备摆设和技巧研发利用。推进智能农机设置设备摆设研发、农机化懦弱环节技巧立异,填空缺补短板。建立“研发-集成-利用-再研发”的轮回立异利用机制,发挥今世农业财产技巧体系专家感化,钻研完善技巧体系。

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