1. 成果名稱
多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)低能耗噴灌機(jī)系列產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用
2. 成果簡(jiǎn)介
針對(duì)噴灌機(jī)組能耗高、灌溉均勻性差和配套產(chǎn)品缺乏等問(wèn)題,該項(xiàng)目在“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題支持下,充分發(fā)揮旱區(qū)光照資源豐富的優(yōu)勢(shì)并考慮系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性,通過(guò)集成創(chuàng)新和核心部件的原始創(chuàng)新,提出了移動(dòng)式噴灌機(jī)組多能源(光電油)互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)理論與優(yōu)化決策技術(shù)、節(jié)能降耗協(xié)同技術(shù)和精準(zhǔn)灌溉技術(shù),研發(fā)創(chuàng)制出2種多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)噴灌機(jī)組(卷盤(pán)式和渠喂式)和3種配套產(chǎn)品(太陽(yáng)能牽引機(jī)、太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)施肥裝置和田間灌溉多功能作業(yè)機(jī)),機(jī)組運(yùn)行能耗降低20.0%-28.6%,灌水均勻度不低于85%。主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下:
(1)提出灌溉系統(tǒng)多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)理論與優(yōu)化決策技術(shù)。提出以充分利用太陽(yáng)能為前提,采用多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)節(jié)能降耗綠色運(yùn)行的科學(xué)設(shè)想,構(gòu)建區(qū)域光伏發(fā)電與噴灌機(jī)組動(dòng)力匹配預(yù)測(cè)方法;以供電系統(tǒng)年費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù),以負(fù)載虧電率和灌水需求為約束條件,以參考作物蒸發(fā)蒸騰量、作物系數(shù)、發(fā)電量等為輸入變量,以光伏、蓄電池和柴油機(jī)容量為決策變量,建立光電油多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化決策模型,實(shí)現(xiàn)適時(shí)適地適量能源動(dòng)力配置。
(2)構(gòu)建了灌溉機(jī)組節(jié)能降耗協(xié)同技術(shù)。通過(guò)理論分析構(gòu)建了機(jī)組通用能耗計(jì)算模型,明確了機(jī)組各部分能耗占比,以降低移動(dòng)式噴灌機(jī)組能耗為目標(biāo),提出了以光伏電機(jī)驅(qū)動(dòng)、管道參數(shù)優(yōu)化、降低噴頭工作壓力為核心內(nèi)容的噴灌機(jī)組節(jié)能降耗協(xié)同技術(shù),使機(jī)組能耗降低20.0%-28.6%,有效解決了傳統(tǒng)移動(dòng)式噴灌機(jī)組運(yùn)行能耗較高的行業(yè)難題。
(3)研發(fā)出移動(dòng)式噴灌機(jī)組精準(zhǔn)灌溉、導(dǎo)航和行走控制裝置。研發(fā)出基于土壤水分和卷管層間差速補(bǔ)償?shù)臋C(jī)組速度調(diào)控技術(shù),實(shí)現(xiàn)了適時(shí)適量灌溉,灌溉均勻度不低于85%,提高了灌溉質(zhì)量,解決了傳統(tǒng)噴灌機(jī)組灌溉均勻性差的難題;開(kāi)發(fā)出多源傳感器融合機(jī)組導(dǎo)航與自動(dòng)行走控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了噴灌機(jī)組多源傳感器精準(zhǔn)、連續(xù)導(dǎo)航,路徑橫向大偏移量不超過(guò)0.2m,有效解決了傳統(tǒng)噴灌機(jī)組單一導(dǎo)航方式引發(fā)的導(dǎo)航精度不高的問(wèn)題。
(4)開(kāi)發(fā)出單/雙/多噴頭3種型式的多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)卷盤(pán)式噴灌機(jī)組和50m/70m桁架2種規(guī)格的多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)渠喂式噴灌機(jī)組,以及太陽(yáng)能牽引機(jī)、太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)施肥裝置、田間灌溉多功能作業(yè)機(jī)3種配套產(chǎn)品,在生產(chǎn)中應(yīng)用。
獲批專利14件,其中,發(fā)明專利7件、實(shí)用新型7件,登記計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)5件,制定地方標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng),發(fā)表論文45篇,其中SCI和EI收錄30篇,培養(yǎng)博士和碩士研究生15名,研發(fā)創(chuàng)制的一種適于移動(dòng)式噴灌機(jī)的低壓噴頭在全國(guó)水利創(chuàng)新大賽中獲得特等獎(jiǎng)。
項(xiàng)目組與江蘇天水灌排設(shè)備有限公司、河北潤(rùn)農(nóng)節(jié)水科技有限公司、安徽艾瑞德農(nóng)業(yè)裝備股份有限公司、徐州立新灌排設(shè)備有限公司和楊凌潤(rùn)沃節(jié)水灌溉設(shè)備有限公司等企業(yè)展開(kāi)密切合作,實(shí)現(xiàn)了研發(fā)產(chǎn)品的批量生產(chǎn),已在內(nèi)蒙古、寧夏、陜西、安徽等地進(jìn)行示范推廣,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),推廣應(yīng)用面積60.06萬(wàn)畝,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益1.18億元,具有良好的推廣應(yīng)用前景。
該項(xiàng)目研制的多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)低能耗噴灌機(jī)組及其配套產(chǎn)品,對(duì)提升我國(guó)噴灌技術(shù)水平,促進(jìn)產(chǎn)品更新?lián)Q代,增強(qiáng)產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,具有重要的推動(dòng)作用。
3. 主要完成人情況(需列出所有完成人)
姓名 |
吳普特 |
排名 |
1 |
行政職務(wù) |
校長(zhǎng) |
技術(shù)職稱 |
研究員 |
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工作單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
完成單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
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對(duì)本項(xiàng)目 貢獻(xiàn) |
負(fù)責(zé)項(xiàng)目總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)與組織實(shí)施,對(duì)科技創(chuàng)新中第1~4項(xiàng)做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn),提出多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)式噴灌技術(shù),研發(fā)了機(jī)組自主行走控制技術(shù),研制了噴灌機(jī)組及配套產(chǎn)品,投入工作量占本人工作總量的50%,旁證材料為:10項(xiàng)專利(附件1-1~1-8、1-11和1-13),9篇論文(附件3-1、3-2、3-4、3-7、3-8、3-9、3-12、3-14和3-21)和2項(xiàng)地方標(biāo)準(zhǔn)(附件4-1和4-2)。 |
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姓名 |
朱德蘭 |
排名 |
2 |
行政職務(wù) |
無(wú) |
技術(shù)職稱 |
教授 |
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工作單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
完成單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
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對(duì)本項(xiàng)目 貢獻(xiàn) |
對(duì)該成果科技創(chuàng)新中第1~4項(xiàng)科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn),構(gòu)建了機(jī)組節(jié)能降耗協(xié)同技術(shù),研制了多能源互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)低能耗噴灌機(jī)系列產(chǎn)品,投入的工作量占本人工作總量的80%,其旁證材料為:13項(xiàng)國(guó)家專利(附件1-1~1-11、1-13、1-14),2項(xiàng)軟件(附件2-2、2-5),27篇論文(附件3-1~3-4、3-7~3-29)和2項(xiàng)地方標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)附件4-1和4-2)。 |
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姓名 |
張林 |
排名 |
3 |
行政職務(wù) |
無(wú) |
技術(shù)職稱 |
副研究員 |
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工作單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
完成單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
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對(duì)本項(xiàng)目 貢獻(xiàn) |
對(duì)該成果主要科技創(chuàng)新中所列第2和4項(xiàng)科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn),闡明了機(jī)組噴灑水量分布規(guī)律,參與研發(fā)了低壓噴頭和噴灌機(jī)組,投入的工作量占本人工作總量的80%,其旁證材料為:5項(xiàng)國(guó)家專利(附件1-1~1-5)和6篇論文(附件3-1、3-5、3-6、3-8、3-15和3-30)。 |
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姓名 |
葛茂生 |
排名 |
4 |
行政職務(wù) |
無(wú) |
技術(shù)職稱 |
講師 |
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工作單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
完成單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
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對(duì)本項(xiàng)目 貢獻(xiàn) |
對(duì)該成果主要科技創(chuàng)新中所列第2和4項(xiàng)科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn),構(gòu)建了卷盤(pán)式噴灌機(jī)組能耗計(jì)算模型,明確了機(jī)組各部分能耗占比,提出機(jī)組卷管參數(shù)和噴頭工作壓力優(yōu)化方案,投入的工作量占本人工作總量的80%,其旁證材料為:3項(xiàng)國(guó)家專利(附件1-4、1-11、1-13),1項(xiàng)軟件著作權(quán)(附件2-2),7篇論文(附件3-1、3-2、3-4、3-8、3-11、3-14、3-21)。 |
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姓名 |
王斌 |
排名 |
5 |
行政職務(wù) |
無(wú) |
技術(shù)職稱 |
副教授 |
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工作單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
完成單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
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對(duì)本項(xiàng)目 貢獻(xiàn) |
對(duì)該成果主要科技創(chuàng)新中所列第3項(xiàng)科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn),實(shí)現(xiàn)了機(jī)組行走速度與土壤含水量的動(dòng)態(tài)匹配,研發(fā)出卷管層間差速補(bǔ)償技術(shù),投入的工作量占本人工作總量的60%,其旁證材料為:4項(xiàng)國(guó)家專利(附件1-6、1-7、1-8和1-12),3項(xiàng)軟件著作權(quán)(附件2-1、2-3和2-4)和4篇論文(附件3-3、3-22、3-23、3-27)。 |
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姓名 |
陳俊英 |
排名 |
6 |
行政職務(wù) |
無(wú) |
技術(shù)職稱 |
副教授 |
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工作單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
完成單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
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對(duì)本項(xiàng)目 貢獻(xiàn) |
對(duì)該成果主要科技創(chuàng)新中所列第2項(xiàng)科技創(chuàng)新做出貢獻(xiàn),參與機(jī)組噴灌質(zhì)量研究,投入的工作量占本人工作總量的40%,其旁證材料為:1篇論文(附件3-30)。 |
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姓名 |
侯俊才 |
排名 |
7 |
行政職務(wù) |
無(wú) |
技術(shù)職稱 |
副教授 |
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工作單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
完成單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
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對(duì)本項(xiàng)目 貢獻(xiàn) |
對(duì)該成果主要科技創(chuàng)新中所列第3項(xiàng)科技創(chuàng)新做出貢獻(xiàn),參與實(shí)現(xiàn)了土壤水分的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程采集與傳輸,投入的工作量占本人工作總量的40%,其旁證材料為:1項(xiàng)軟件著作權(quán)(附件2-5)。 |
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姓名 |
姚一飛 |
排名 |
8 |
行政職務(wù) |
無(wú) |
技術(shù)職稱 |
講師 |
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工作單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
完成單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
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對(duì)本項(xiàng)目 貢獻(xiàn) |
對(duì)該成果主要科技創(chuàng)新中所列第3項(xiàng)科技創(chuàng)新做出貢獻(xiàn),參與實(shí)現(xiàn)了土壤水分的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程采集與傳輸,投入的工作量占本人工作總量的40%,其旁證材料為:1項(xiàng)軟件著作權(quán)(附件2-5)。 |
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姓名 |
李慶立 |
排名 |
9 |
行政職務(wù) |
無(wú) |
技術(shù)職稱 |
高級(jí)工程師 |
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工作單位 |
江蘇天水灌排設(shè)備有限公司 |
完成單位 |
江蘇天水灌排設(shè)備有限公司 |
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對(duì)本項(xiàng)目 貢獻(xiàn) |
協(xié)助西北農(nóng)林科技大學(xué)將卷盤(pán)式噴灌機(jī)推廣到黑龍江、河南、陜西、內(nèi)蒙古等省份,累積控制灌溉面積28.4萬(wàn)畝。對(duì)該成果主要科技創(chuàng)新中所列第4項(xiàng)科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn),投入的工作量占本人工作總量的30%,其旁證材料為:應(yīng)用證明(附件9-1)。 |
4. 主要完成單位情況表(需列出所有完成單位)
主要完成單位 |
西北農(nóng)林科技大學(xué) |
排名 |
1 |
對(duì)本成果科技創(chuàng)新和推廣應(yīng)用情況的貢獻(xiàn): 作為該項(xiàng)目完成單位,在本項(xiàng)研究中,西北農(nóng)林科技大學(xué)在人力、物力。財(cái)力等方面給予了大力支持。提供了實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及試驗(yàn)地等,保證了人員的配備,積極組織申報(bào)課題研究經(jīng)費(fèi),并嚴(yán)格審查材料、組織申報(bào)品種審定等。在項(xiàng)目實(shí)施期間主持完成了農(nóng)業(yè)部國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系,科技部863項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目、陜西省科技計(jì)劃小麥育種技術(shù)及灌區(qū)品種選育,陜西省13115工程中心陜西省小麥工程技術(shù)研究中心,國(guó)家自然基金3項(xiàng)等項(xiàng)目。選育出陜253、陜627、陜715、西農(nóng)538、西農(nóng)558優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病節(jié)水小麥新品種,制訂出了相應(yīng)品種標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)規(guī)程,并開(kāi)展了饅頭、面條、面皮的加工研究形成產(chǎn)業(yè)鏈,整體達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。同時(shí)創(chuàng)建適于抗旱節(jié)水、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病優(yōu)異新種質(zhì)28份,并進(jìn)一步選育出西農(nóng)556、西農(nóng)528、西農(nóng)583、西農(nóng)188、西農(nóng)364、西農(nóng)6151等小麥新品種進(jìn)行推廣與應(yīng)用。該項(xiàng)目獲省部級(jí)科技獎(jiǎng) 3 項(xiàng),植物新品種保護(hù)權(quán)1項(xiàng),制定地方標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng),發(fā)表論文85篇。攻克了產(chǎn)量高、品質(zhì)佳、抗病強(qiáng)、耐旱好、適應(yīng)廣等對(duì)立性狀不能同時(shí)選擇的難題,對(duì)整體我國(guó)小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗病節(jié)水的育種研究水平和創(chuàng)新能力做出了重大貢獻(xiàn)。 |
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