全液壓智能大型高地噴藥機(jī)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(jī)，技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)合理、造價(jià)低廉、操作簡(jiǎn)單、安全高效，噴藥機(jī)的研制成功對(duì)實(shí)時(shí)控制農(nóng)作物蟲害，提高我國(guó)高桿作物的產(chǎn)量，徹底解決了高桿作物的蟲害問(wèn)題。在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)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(zhǎng)和優(yōu)勢(shì)，也是開展科技推廣項(xiàng)目的技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：全液壓；高地；噴藥機(jī)；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(jī)，課題組成員與生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合申請(qǐng)并獲批了哈爾濱市科技局科技攻關(guān)項(xiàng)目《全液壓智能大型高地噴藥機(jī)》。該項(xiàng)目結(jié)合我國(guó)目前農(nóng)業(yè)噴藥技術(shù)滯后，機(jī)械作業(yè)僅局限于農(nóng)民手工利用小型噴霧機(jī)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(jī)”，徹底解決了高桿作物的蟲害問(wèn)題。在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)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(zhǎng)和優(yōu)勢(shì)，也是開展科技推廣項(xiàng)目的技術(shù)保障。因此，科技項(xiàng)目確定后，要將項(xiàng)目實(shí)施、技術(shù)推廣和人才培養(yǎng)緊密結(jié)合起來(lái)。

1 市場(chǎng)需求

中國(guó)的農(nóng)業(yè)歷史悠久，但我國(guó)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(jī)噴灑農(nóng)藥的階段，噴藥變成了一項(xiàng)既費(fèi)時(shí)又費(fèi)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(gè)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(shí)的秸稈高度已經(jīng)達(dá)到2米以上，簡(jiǎn)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(wú)法實(shí)現(xiàn)消滅蟲害，農(nóng)民朋友只能望蟲興嘆，無(wú)計(jì)可施，只能停留在靠天吃飯的狀態(tài)。

目前，國(guó)內(nèi)外的農(nóng)藥噴灑多集中在大面積地域采用飛機(jī)噴灑，由于飛機(jī)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(wú)法得到廣泛利用。也有國(guó)家采用遙控直升機(jī)噴灑技術(shù)，比如日本，但造價(jià)昂貴，存在不確定的安全隱患，也無(wú)法推廣和實(shí)施。美國(guó)、加拿大、意大利等發(fā)達(dá)國(guó)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(jī)，而國(guó)內(nèi)還是空白，還局限在小型噴霧機(jī)、拖拉機(jī)牽引掛車等的簡(jiǎn)單技術(shù)，無(wú)法適應(yīng)高桿作物的蟲害防治與消滅，建三江農(nóng)場(chǎng)、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)等大型國(guó)企進(jìn)口了數(shù)量不多的幾臺(tái)國(guó)外機(jī)器，使用效果良好，但也存在造價(jià)昂貴，維修困難等諸多問(wèn)題，不適應(yīng)中國(guó)國(guó)情。所以“全液壓智能大型高地噴藥機(jī)”產(chǎn)品由于技術(shù)先進(jìn)、造價(jià)低廉、操作簡(jiǎn)單、安全高效、適宜推廣，已經(jīng)是目前國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)病蟲害防治的發(fā)展趨勢(shì)和最佳選擇。2012年僅黑龍江省的玉米種植面積就達(dá)到8400余萬(wàn)畝，按照我國(guó)實(shí)行的惠農(nóng)農(nóng)補(bǔ)政策，農(nóng)業(yè)合作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，提高糧食產(chǎn)量是必由之路，也會(huì)給個(gè)人和集體帶來(lái)廣泛的經(jīng)濟(jì)效益，所以“全液壓智能大型高地噴藥機(jī)”有龐大的市場(chǎng)需求。

2 研究?jī)?nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)

借鑒美國(guó)、加拿大、意大利、芬蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家的現(xiàn)有產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，吸取精華，改造不足，降低成本，適應(yīng)國(guó)情是該項(xiàng)目的研究捷徑。“全液壓智能大型高地噴藥機(jī)”巧妙地采用M型車身，使發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、水箱等部件固定在M型車身的三個(gè)支撐點(diǎn)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(dá)4立方米，使作業(yè)時(shí)間得到延長(zhǎng)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率；由于采用了多層過(guò)濾技術(shù)，使噴藥機(jī)作業(yè)時(shí)只需攜帶高濃度農(nóng)藥，隨時(shí)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(cè)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(dá)驅(qū)動(dòng)，使噴藥機(jī)自身行走速度提高到35公里/小時(shí)，生產(chǎn)效率得到提高。

噴藥機(jī)中的液壓動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)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(guó)公司所壟斷。在“全液壓智能大型高地噴藥機(jī)”項(xiàng)目中，我們將采用AMESim進(jìn)行液壓系統(tǒng)建模與仿真研究，同時(shí)對(duì)液壓負(fù)荷傳感系統(tǒng)進(jìn)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(dòng)和轉(zhuǎn)向過(guò)程中，噴藥機(jī)存在大幅度側(cè)滑，因此“全液壓智能大型高地噴藥機(jī)”的電液中央控制系統(tǒng)必須具備良好的控制性能，對(duì)于側(cè)滑可以迅速進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)精確定位。在研究中我們將采用模糊滑?？刂品椒ê透哳lPWM技術(shù)對(duì)的電液比例伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。

3 人才培養(yǎng)

利用科研項(xiàng)目進(jìn)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。“全液壓智能大型高地噴藥機(jī)”項(xiàng)目涉及機(jī)械、液壓、自動(dòng)控制、智能識(shí)別等多學(xué)科領(lǐng)域，是機(jī)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(xiàng)目中我們主要要求實(shí)現(xiàn)液壓、自動(dòng)控制和智能識(shí)別技術(shù)三個(gè)方面人才培養(yǎng)的目標(biāo)，并利用項(xiàng)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(duì)一門課程的理論教學(xué)，而是擴(kuò)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(qiáng)了各專業(yè)、各學(xué)科之間的交叉滲透和知識(shí)的綜合。教學(xué)模式從單純的課程拓展到參與科研項(xiàng)目、學(xué)科競(jìng)賽、生產(chǎn)實(shí)踐等實(shí)踐。通過(guò)實(shí)踐訓(xùn)練，使年輕教師及學(xué)生從知識(shí)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(xiàng)目的實(shí)施，一批基礎(chǔ)好及有優(yōu)勢(shì)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(jìng)賽中取得的較好的成績(jī)?？蒲许?xiàng)目的帶動(dòng)促進(jìn)了與學(xué)科、專業(yè)的一體化建設(shè)，帶動(dòng)了全校實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)與改革的渠道，對(duì)提升全校人才培養(yǎng)、科技創(chuàng)新和社會(huì)服務(wù)水平起到了促進(jìn)作用。

通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施，目前已培養(yǎng)出2名液壓設(shè)計(jì)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(cè)等方面培養(yǎng)人才梯隊(duì)5-6人。

4 結(jié)束語(yǔ)

全液壓智能大型高地噴藥機(jī)，技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)合理、造價(jià)低廉、操作簡(jiǎn)單、安全高效，噴藥機(jī)的研制成功對(duì)實(shí)時(shí)控制農(nóng)作物蟲害，提高我國(guó)高桿作物的產(chǎn)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加速實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化有著深遠(yuǎn)的意義。創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式需要我們進(jìn)行不斷的探索，通過(guò)科研項(xiàng)目的牽引是是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的重要途徑之一。

參考文獻(xiàn)

[1]劉拓，等.以實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)帶動(dòng)人才培養(yǎng)體系創(chuàng)新[J].中國(guó)大學(xué)教育，2008（11）：82-84.

[2]苑世劍.現(xiàn)代液壓成形技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.

[3]王永生.特色專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)體系創(chuàng)新[J].中國(guó)高等教育，2008（15）：15-17.

[4]張倩.產(chǎn)學(xué)研合作模式下的科研項(xiàng)目實(shí)踐培養(yǎng)普通高校環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新性人才[J].廣東化工，2014（12）：231-232.

[5]毛文.高職工程力學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程整合探討[J].內(nèi)江科技，2007（3）：121.

作者簡(jiǎn)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(jī)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