全液壓智能大型高地噴藥機的研制與人才培養(yǎng)

王志偉+++孫路

摘 要：全液壓智能大型高地噴藥機，技術(shù)先進、設(shè)計合理、造價低廉、操作簡單、安全高效，噴藥機的研制成功對實時控制農(nóng)作物蟲害，提高我國高桿作物的產(chǎn)量，徹底解決了高桿作物的蟲害問題。在項目的實施過程中，抓好人才培養(yǎng)也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。人才培養(yǎng)是高等院校的特長和優(yōu)勢，也是開展科技推廣項目的技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：全液壓；高地；噴藥機；人才培養(yǎng)；創(chuàng)新人才

2012年，借助學(xué)校特色應(yīng)用型本科院校的建設(shè)的契機，課題組成員與生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合申請并獲批了哈爾濱市科技局科技攻關(guān)項目《全液壓智能大型高地噴藥機》。該項目結(jié)合我國目前農(nóng)業(yè)噴藥技術(shù)滯后，機械作業(yè)僅局限于農(nóng)民手工利用小型噴霧機噴灑農(nóng)藥的階段的現(xiàn)狀，研制出“全液壓智能大型高地噴藥機”，徹底解決了高桿作物的蟲害問題。在項目的實施過程中，抓好人才培養(yǎng)也是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。人才培養(yǎng)是高等院校的特長和優(yōu)勢，也是開展科技推廣項目的技術(shù)保障。因此，科技項目確定后，要將項目實施、技術(shù)推廣和人才培養(yǎng)緊密結(jié)合起來。

1 市場需求

中國的農(nóng)業(yè)歷史悠久，但我國的農(nóng)業(yè)噴藥技術(shù)相當(dāng)落后，僅局限在農(nóng)民手工利用小型噴霧機噴灑農(nóng)藥的階段，噴藥變成了一項既費時又費力的艱苦工作，尤其是高桿高地農(nóng)作物的蟲害，比如高粱、玉米等的蚜蟲（俗稱膩蟲）是繁殖最快的昆蟲，一年能繁殖10-30個世代，也是多數(shù)植物的重要害蟲，是農(nóng)作物減產(chǎn)的主要原因之一，高桿作物的發(fā)病期多發(fā)生在顆粒趨于成熟期階段，這時的秸稈高度已經(jīng)達到2米以上，簡單的手工噴藥技術(shù)，由于效率低不能大面積作業(yè)，而且操作人員暴露在藥物當(dāng)中，很容易產(chǎn)生藥物中毒，已經(jīng)無法實現(xiàn)消滅蟲害，農(nóng)民朋友只能望蟲興嘆，無計可施，只能停留在靠天吃飯的狀態(tài)。

目前，國內(nèi)外的農(nóng)藥噴灑多集中在大面積地域采用飛機噴灑，由于飛機本身受到起飛跑道、飛行高度、障礙物干擾等一系列客觀條件的限制，還無法得到廣泛利用。也有國家采用遙控直升機噴灑技術(shù)，比如日本，但造價昂貴，存在不確定的安全隱患，也無法推廣和實施。美國、加拿大、意大利等發(fā)達國家已經(jīng)生產(chǎn)出適合高地作物農(nóng)藥噴灑的自行走噴藥機，而國內(nèi)還是空白，還局限在小型噴霧機、拖拉機牽引掛車等的簡單技術(shù)，無法適應(yīng)高桿作物的蟲害防治與消滅，建三江農(nóng)場、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團等大型國企進口了數(shù)量不多的幾臺國外機器，使用效果良好，但也存在造價昂貴，維修困難等諸多問題，不適應(yīng)中國國情。所以“全液壓智能大型高地噴藥機”產(chǎn)品由于技術(shù)先進、造價低廉、操作簡單、安全高效、適宜推廣，已經(jīng)是目前國內(nèi)農(nóng)業(yè)病蟲害防治的發(fā)展趨勢和最佳選擇。2012年僅黑龍江省的玉米種植面積就達到8400余萬畝，按照我國實行的惠農(nóng)農(nóng)補政策，農(nóng)業(yè)合作機制，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化，提高糧食產(chǎn)量是必由之路，也會給個人和集體帶來廣泛的經(jīng)濟效益，所以“全液壓智能大型高地噴藥機”有龐大的市場需求。

2 研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

借鑒美國、加拿大、意大利、芬蘭等發(fā)達國家的現(xiàn)有產(chǎn)品優(yōu)勢，吸取精華，改造不足，降低成本，適應(yīng)國情是該項目的研究捷徑?！叭簤褐悄艽笮透叩貒娝帣C”巧妙地采用M型車身，使發(fā)動機、油箱、水箱等部件固定在M型車身的三個支撐點線上，降低了車輛重心，避免了側(cè)傾傾向，安全可靠，有效地增大了自身的水箱容積，最高容量可達4立方米，使作業(yè)時間得到延長，提高了勞動生產(chǎn)率；由于采用了多層過濾技術(shù)，使噴藥機作業(yè)時只需攜帶高濃度農(nóng)藥，隨時隨地能在田間、地頭尋找到可利用的殘留污水等水源；采用傳感器測量病蟲密度的方法，有效地控制噴藥劑量，減少藥物殘留，控制環(huán)境污染；采用高速馬達驅(qū)動，使噴藥機自身行走速度提高到35公里/小時，生產(chǎn)效率得到提高。

噴藥機中的液壓動力系統(tǒng)對設(shè)計和加工精度均提出了較高的要求，核心技術(shù)一直為少量外國公司所壟斷。在“全液壓智能大型高地噴藥機”項目中，我們將采用AMESim進行液壓系統(tǒng)建模與仿真研究，同時對液壓負荷傳感系統(tǒng)進行仿真研究及節(jié)能分析。由于農(nóng)田土質(zhì)松軟，所以在四輪驅(qū)動和轉(zhuǎn)向過程中，噴藥機存在大幅度側(cè)滑，因此“全液壓智能大型高地噴藥機”的電液中央控制系統(tǒng)必須具備良好的控制性能，對于側(cè)滑可以迅速進行校正，實現(xiàn)精確定位。在研究中我們將采用模糊滑模控制方法和高頻PWM技術(shù)對的電液比例伺服控制系統(tǒng)進行控制。

3 人才培養(yǎng)

利用科研項目進行人才培養(yǎng)，是當(dāng)前高校人才培養(yǎng)創(chuàng)新的重要載體，是深化教學(xué)改革、全面提高教學(xué)質(zhì)量的重要內(nèi)容?！叭簤褐悄艽笮透叩貒娝帣C”項目涉及機械、液壓、自動控制、智能識別等多學(xué)科領(lǐng)域，是機電一體化與智能信息化處理技術(shù)交叉、結(jié)合的產(chǎn)品。在該項目中我們主要要求實現(xiàn)液壓、自動控制和智能識別技術(shù)三個方面人才培養(yǎng)的目標(biāo)，并利用項目中衍生的交叉學(xué)科培養(yǎng)復(fù)合型人才。突破以往僅針對一門課程的理論教學(xué)，而是擴展到了課程內(nèi)容的綜合、幾門課程之間的結(jié)合與綜合，加強了各專業(yè)、各學(xué)科之間的交叉滲透和知識的綜合。教學(xué)模式從單純的課程拓展到參與科研項目、學(xué)科競賽、生產(chǎn)實踐等實踐。通過實踐訓(xùn)練，使年輕教師及學(xué)生從知識層面、思維層面、方法層面以及創(chuàng)新精神層面得到系統(tǒng)培養(yǎng)。

伴隨兩年間項目的實施，一批基礎(chǔ)好及有優(yōu)勢學(xué)科支撐的教師和優(yōu)秀學(xué)生已初露鋒芒，在教學(xué)及各類學(xué)科競賽中取得的較好的成績?？蒲许椖康膸哟龠M了與學(xué)科、專業(yè)的一體化建設(shè)，帶動了全校實驗教學(xué)改革，教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施條件在企業(yè)的幫助下得到整體優(yōu)化；開辟了引導(dǎo)高水平教授帶領(lǐng)實驗教學(xué)建設(shè)與改革的渠道，對提升全校人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新和社會服務(wù)水平起到了促進作用。

通過項目的實施，目前已培養(yǎng)出2名液壓設(shè)計人才，并在液壓系統(tǒng)的高頻PWM控制技術(shù)及模糊滑膜控制領(lǐng)域和病蟲智能檢測等方面培養(yǎng)人才梯隊5-6人。

4 結(jié)束語

全液壓智能大型高地噴藥機，技術(shù)先進、設(shè)計合理、造價低廉、操作簡單、安全高效，噴藥機的研制成功對實時控制農(nóng)作物蟲害，提高我國高桿作物的產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，加速實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化有著深遠的意義。創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式需要我們進行不斷的探索，通過科研項目的牽引是是培養(yǎng)學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力的重要途徑之一。

參考文獻

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作者簡介：王志偉（1961-），女，哈爾濱人，教授，碩導(dǎo)，主要從事土木工程及機械工程專業(yè)的教學(xué)和科研工作。

孫路（1979-），女，哈爾濱人，講師，碩士，從事土木工程專業(yè)工程力學(xué)方面的教學(xué)和研究工作。endprint