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2024年5月17日发(作者:)
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FOCUS
“十三五” 国家重点研发计划之
“智能农机装备”重点专项
科技部在“十三五”期间组织实施国家重点研
发计划“智能农机装备”重点专项,从基础研究、
共性关键技术与装备、典型示范3个层面设置了11
项重点任务。该专项将力争突破智能农机技术与装
备瓶颈,研发农业全程全面生产配套机械,提升我
国农机装备智能化水平,缩小与国外主流产品差距,
支撑引领现代农业的创新发展。
乘科技东风 打造现代农业装备
“甘蔗和甜菜多功能收获技术与装备研发”项目
项目瞄准糖料蔗主产区“双高”需求,重点研
究装备智能化控制技术与系统、甘蔗收获技术与新
装置开发、甜菜收获技术与新装置开发、甘蔗和甜
菜收获机整机集成研制。突破电液智能控制,甘蔗
扶蔗、根切、宽窄行收割、切段工艺和甜菜自动对
行切顶、减阻挖掘、振动分离8项核心技术。解
决广西、云南和广东集中连片规模地与丘陵地种植、
台风季风山风导致倒伏生长、榨季多雨带来的机械
收获地块适应性问题;解决等行距和宽窄行种植
模式带来的机械收获机具适应性问题;解决甜菜
联合与分段高效能机械收获问题。
项目由现代农装科技股份有限公司牵头,联合
华南农业大学、中国农业大学、浙江大学、青岛农
业大学、西南大学5所大学,中国农业机械化科学
研究院、广西壮族自治区农业机械研究院、黑龙江
省农业机械工程科学研究院、中国科学院沈阳自动
化研究所4家研究院所,中机美诺科技股份有限公
司、中联重机股份有限公司、广州悍牛农业机械股
份有限公司和黑龙江沃尔农装科技股份有限公司4
家技术企业,组成14家产学研团队共同承担。集
合了现有国内甘蔗和甜菜研制最具实力的高校、院
所和高新技术企业,具有土壤植物机器系统技术
国家重点实验室、甘蔗机械国家重点工业性试验基
地等。“十一五”“十二五”期间通过承担的国家科
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农 机 科 技 推 广
AGRICULTURE MACHINERYTECHNOLOGY EXTENSION
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技项目研究了甘蔗收获根切、切段、输送、除杂和
甜菜收获的切顶、挖掘、输送、果土分离等关键技
术,获得了多项国家专利,研制了多种样机。将为
项目开展提供强大的创新科研队伍和先进的试验与
制造手段及良好前期技术基础。
项目以智能化技术为主线,实用性设计为先导,
核心关键技术重点突破,集成技术装备及关键技术
通过试验检验并在试验中不断提升的技术路线开展
创新研究。集成研制7种装备。履带式和轮式切断
甘蔗联合收割机2种,喂入量≥6kg/s;集料式和
提升臂装运式履带丘陵山地甘蔗收割机2种,喂入
量≥4kg/s;宿根破头率≤17%,损失率≤5%,含
杂率≤7%,试验考核总面积≥500hm
2
。自走式甜
菜联合收获机、甜菜挖掘铺放和捡拾收获机3种,
切顶合格率≥85%,块根折断率≤8.0%,含杂率
和总损失率≤4.5%,捡拾收获机作业效率0.8hm
2
/
h~1.0hm
2
/h,试验考核总面积≥800hm
2
。将形成
31项~35项具有自主知识产权的国家专利,制定
标准7项,发表论文30篇~35篇;提升装备智能
化水平,具备根切、切段、排杂等驱动马达参数实
时采集,故障诊断与自动监控功能。
项目的实施将解决甘蔗收获连片规模地与丘
陵地种植等条件和等行距和宽窄行种植模式带来
的机械收获适应性问题,解决甜菜联合与分段高效
能机械收获问题,实现甘蔗机收率由现有不足1%
的跨越增长;提升甘蔗与甜菜行业技术水平和产品
制造水平,缩短与先进国家间的差距。据测算:机
收率每增长5%,则需要1200台甘蔗收割机和45
台套甜菜收获机,预计有16.14亿元产值。节本、
增效,提高农民收入,机收与人工收获相比可节约
支出甘蔗100元/亩~150元/亩,甜菜约100元
/亩,替代进口可节约购机成本20%以上。解决劳
动力紧缺收获用工荒问题,1台大型甘蔗收获机和
甜菜收获机可分别替代300个人工以上。装备的研
究成功将推进我国甘蔗和甜菜机械化收获进程,推
动糖料机械化收获产业升级创新,促进糖业平稳可
持续发展,对保障我国食糖产业安全有重要作用。
同时,因甘蔗和甜菜种植主要集中在广西、云南、
新疆和内蒙古等边境省区和少数民族聚集地,提高
糖农收入水平,有助于促进边境地区经济发展。
只为测得更准、控得更精、管得更细
“机器作业状态参数测试方法研究”项目
2016年7月,由中国农业机械化科学研究院
联合中国农业大学、浙江大学、吉林大学、北京
农业智能装备研究中心、上海交通大学、中科院自
动化所、华南农业大学、江苏大学、农业部南京农
机化所、中科院沈阳自动化所等15家智能农机领
域优势高校和科研机构承担的国家重点研发计划项
目“机器作业状态参数测试方法研究”启动。
项目围绕现代农业发展方式转变、提质增效
对高端技术和市场重大产品的紧迫需求,重点突破
市场机制和企业无力解决的试验检测基础和关键
共性技术,实现自主化,破解完全依赖进口、受制
于人的瓶颈;重点突破农机作业环境与本体信息感
知方法、精细生产管控机理、作业状态参数测试
方法等方面的关键技术,创制关键共性核心技术
装置与系统,达到测得准、控得精、管得细,解决
我国农机装备技术基础研究不足,农机作业过程
粗放、可靠性安全性低、作业质量差,导致农业
投入品浪费,严重影响粮食产量、品质和作业效率
等问题。
项目针对复杂开放工况下机器作业状态参数
缺乏有效在线监测方法的问题,研究复杂开放工
况下农机作业安全探测原理,突破土壤致损性硬质
异物探测、作业区域隐蔽性人畜识别、收获作业隐
性火灾预警;研究动力机械作业参数检测方法,突
破超低速驱动轮滑转率检测、维系原悬挂结构空间
动态载荷测试;研究作业质量监测技术,突破播
施深度检测、漏播断条报警、种肥流速流量检测、
喷雾均匀性评价、果园对靶喷药控制、收获籽粒破
损和含水率检测等关键技术,研制在线检测系列
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FOCUS
传感器,集成开发农用动力、施肥播种、植保和收
获等农机在线检测装置和测试系统。
在理论方法创新方面,项目提出适应复杂环
境的系列传感检测方法,包括:采用自吸式气敏传
感方法探测干燥环境下棉花和秸秆等隐性火灾,采
用热敏传感及切片成像方法实现隐蔽环境下人畜安
全距离识别,采用电容层析成像方法实现播种施肥
机排料管内种肥流量流速检测,采用内置自动参比
和连续积分相结合的光谱分析方法实现复杂环境
下稻麦水分快速在线检测。
在关键技术创新方面,项目一是突破农机主
要性能参数检测与传感关键技术,包括:采用多
传感方法融合的超低速滑差率测量技术,实现复
杂植被和丘陵山地等复杂环境驱动轮滑转率检测;
采用维系原悬挂结构的空间动态载荷检测技术,实
现农用动力机械本身性能和配套机具空间载荷的
六分力在线检测;采用喷杆运动与状态参数的自动
检测技术,实现宽幅喷杆自适应高度匹配;采用喂
入负荷、脱粒负荷、输送负荷等关键参数的性能在
线检测技术,实现收获机械堵塞自动预警。二是突
破农机作业质量检测与传感关键技术,包括:采用
后悬挂件姿态动态测量技术,实现拖拉机耕播作
业深度在线检测;采用肥流速流量压电传感技术,
实现气流输送式播种施肥机播种施肥均匀性在线
检测;采用多传感器信息融合喷雾质量测量技术,
实现喷雾机喷雾均匀性的在线检测。
项目预期突破机器作业测试技术12项,研制
新型传感器15种,开发农用动力、施肥播种、植
保和收获等车载测试系统与检测装置15套。项目
开发的产品作为独立的配套监测及控制系统安装在
国产农机上,可以进一步提高种、药、肥、苗等的
利用效率,减少农业生产资料过量投入造成的环
境污染。
项目的实施将为我国农机智能装备精细作业的
精测、精施、精管的理论方法与技术基础提供支
撑作用;对加快发展智能农机装备技术,缩小与
国外主流产品差距、支撑现代农业发展、保障粮
食和产业安全意义重大。
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农 机 科 技 推 广
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FOCUS
创新驱动打造农业机械的强大“心脏”
“新型节能环保农用发动机开发”项目
农用柴油机作为农业机械的“心脏”,是国家
农机技术水平和制造能力的重要标志,也是国际农
机产业竞争的焦点之一。从现状看,欧美引领着农
用柴油机技术的发展,几乎所有73.5kW以上的农
用柴油机都采用了适于低速大扭矩特性的电控高压
燃油喷射系统、后处理系统等关键技术,柴油机的
动力性、经济性、排放、振动和噪声、可靠性等指
标优于国内。而国内非道路国三排放农用柴油机普
遍采用电控单体泵燃油喷射系统,少量采用外企生
产的高压共轨燃油喷射系统,与国际先进水平相比
有较大的差距。随着非道路移动机械排放标准的
逐步升级,国内农机动力升级换代迫在眉睫,亟待
行业集中攻关,促进产业技术升级。
本项目由国机集团牵头,联合天津大学、西安
交通大学、潍柴动力股份有限公司、成都威特电喷
有限责任公司等15家单位,组建起强大的联合开
发团队。项目旨在围绕我国现代农业对高性能节能
环保农用动力与装备的紧迫需求,重点突破低油
耗、低噪声和低污染的新型农用柴油机关键共性
技术,开发关键核心零部件,提升农机智能化管理
水平,开发符合非道路国四及欧洲非道路Stage
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