全液壓智能大型高地噴藥機的研制與人才培養

王志偉+++孫路

摘 要：全液壓智能大型高地噴藥機，技術先進、設計合理、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作物蟲害，提高我國高桿作物的產量，徹底解決了高桿作物的蟲害問題。在項目的實施過程中，抓好人才培養也是至關重要的環節。人才培養是高等院校的特長和優勢，也是開展科技推廣項目的技術保障。

關鍵詞：全液壓；高地；噴藥機；人才培養；創新人才

2012年，借助學校特色應用型本科院校的建設的契機，課題組成員與生產企業聯合申請并獲批了哈爾濱市科技局科技攻關項目《全液壓智能大型高地噴藥機》。該項目結合我國目前農業噴藥技術滯后，機械作業僅局限于農民手工利用小型噴霧機噴灑農藥的階段的現狀，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，抓好人才培養也是至關重要的環節。人才培養是高等院校的特長和優勢，也是開展科技推廣項目的技術保障。因此，科技項目確定后，要將項目實施、技術推廣和人才培養緊密結合起來。

1 市場需求

中國的農業歷史悠久，但我國的農業噴藥技術相當落后，僅局限在農民手工利用小型噴霧機噴灑農藥的階段，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，也是多數植物的重要害蟲，是農作物減產的主要原因之一，高桿作物的發病期多發生在顆粒趨于成熟期階段，這時的秸稈高度已經達到2米以上，簡單的手工噴藥技術，由于效率低不能大面積作業，而且操作人員暴露在藥物當中，很容易產生藥物中毒，已經無法實現消滅蟲害，農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。

目前，國內外的農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，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、意大利等發達國家已經生產出適合高地作物農藥噴灑的自行走噴藥機，而國內還是空白，還局限在小型噴霧機、拖拉機牽引掛車等的簡單技術，無法適應高桿作物的蟲害防治與消滅，建三江農場、新疆生產建設兵團等大型國企進口了數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，不適應中國國情。所以“全液壓智能大型高地噴藥機”產品由于技術先進、造價低廉、操作簡單、安全高效、適宜推廣，已經是目前國內農業病蟲害防治的發展趨勢和最佳選擇。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農補政策，農業合作機制，實現農業機械化，提高糧食產量是必由之路，也會給個人和集體帶來廣泛的經濟效益，所以“全液壓智能大型高地噴藥機”有龐大的市場需求。

2 研究內容及關鍵技術

借鑒美國、加拿大、意大利、芬蘭等發達國家的現有產品優勢，吸取精華，改造不足，降低成本，適應國情是該項目的研究捷徑。“全液壓智能大型高地噴藥機”巧妙地采用M型車身，使發動機、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，使作業時間得到延長，提高了勞動生產率；由于采用了多層過濾技術，使噴藥機作業時只需攜帶高濃度農藥，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，控制環境污染；采用高速馬達驅動，使噴藥機自身行走速度提高到35公里/小時，生產效率得到提高。

噴藥機中的液壓動力系統對設計和加工精度均提出了較高的要求，核心技術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進行液壓系統建模與仿真研究，同時對液壓負荷傳感系統進行仿真研究及節能分析。由于農田土質松軟，所以在四輪驅動和轉向過程中，噴藥機存在大幅度側滑，因此“全液壓智能大型高地噴藥機”的電液中央控制系統必須具備良好的控制性能，對于側滑可以迅速進行校正，實現精確定位。在研究中我們將采用模糊滑模控制方法和高頻PWM技術對的電液比例伺服控制系統進行控制。

3 人才培養

利用科研項目進行人才培養，是當前高校人才培養創新的重要載體，是深化教學改革、全面提高教學質量的重要內容。“全液壓智能大型高地噴藥機”項目涉及機械、液壓、自動控制、智能識別等多學科領域，是機電一體化與智能信息化處理技術交叉、結合的產品。在該項目中我們主要要求實現液壓、自動控制和智能識別技術三個方面人才培養的目標，并利用項目中衍生的交叉學科培養復合型人才。突破以往僅針對一門課程的理論教學，而是擴展到了課程內容的綜合、幾門課程之間的結合與綜合，加強了各專業、各學科之間的交叉滲透和知識的綜合。教學模式從單純的課程拓展到參與科研項目、學科競賽、生產實踐等實踐。通過實踐訓練，使年輕教師及學生從知識層面、思維層面、方法層面以及創新精神層面得到系統培養。

伴隨兩年間項目的實施，一批基礎好及有優勢學科支撐的教師和優秀學生已初露鋒芒，在教學及各類學科競賽中取得的較好的成績。科研項目的帶動促進了與學科、專業的一體化建設，帶動了全校實驗教學改革，教學基礎設施條件在企業的幫助下得到整體優化；開辟了引導高水平教授帶領實驗教學建設與改革的渠道，對提升全校人才培養、科技創新和社會服務水平起到了促進作用。

通過項目的實施，目前已培養出2名液壓設計人才，并在液壓系統的高頻PWM控制技術及模糊滑膜控制領域和病蟲智能檢測等方面培養人才梯隊5-6人。

4 結束語

全液壓智能大型高地噴藥機，技術先進、設計合理、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作物蟲害，提高我國高桿作物的產量，提高勞動生產率，加速實現農業現代化有著深遠的意義。創新人才培養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學生實踐與創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，主要從事土木工程及機械工程專業的教學和科研工作。

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