大发888app手机官方网页

  首頁  學科建設  大發888app手機官方網頁:農業工程省級重點學科  社會服務

社會服務

案例一:手持多傳感器互換式農情感知設備

主要研究內容及結果:

為解決福建省因受特殊地理環境引起的前端農業數據采集困難,進而導致農業信息技術發展落后的問題,本項目提出一種與現有技術融合且適合福建地區使用的手持多傳感器互換式農情感知設備,以提高對現代農業信息獲取與處理的能力。所研發的設備具有集成性、機動性、高性能、低能耗且適于手持等特點,可采集土壤溫濕度、pH值、空氣水分、光照強度等農業數據信息,集成拍照系統及實時顯示信息功能。具體研究與開發內容如下:

1)采集設備的多傳感器互換技術研究

該設備采用輸入信號自動采集技術,識別掛載在接口端的傳感器類型。研究輸入信號自動采集技術和信號采集電路,根據接口掛載的傳感器的輸出信號類型,選擇相應的硬件處理電路進行數字化處理。同時,確保上電后直接從嵌入式服務器上下載傳感器相對應的配置信息,完成相應接口的初始化設計,以實現對掛載在相應采集接口的傳感器輸出信號實現自動采集功能。

2)農業數據傳輸的研究

該設備采用透明傳輸技術,由硬件實現常用通信協議的數據傳輸,確保數據在傳輸過程的可靠性,然后設計統一的數據格式,傳感單元通過各自集成的通信協議將數據傳輸到主控芯片,由系統進行通信協議的自動識別和協議轉換。同時,研究防止各種通信協議與主控芯片通信過程中產生競爭沖突的技術手段,確保數據傳輸的可靠性。

3)手持便攜式裝置結構設計

針對福建地區丘陵地貌特征以及用戶習慣,以拐杖為原型,設計手握結構以及操作按鈕的排布;采用可調節的中空伸縮型鋁管作為線路載體和屏幕與攝像頭的安裝載體,達到了方便操作人員實時觀測采集數據及進行不同距離和角度的拍攝的效果;為實現傳感器快速互換,采用螺旋結構與鋁型管下端安裝的傳感器通用接口連接,解決了傳感器接口不統一和不同型號傳感器拆卸互換方便的問題。

鑒定結果(社會評價):

20191026日,福建省農學會組織有關專家對福建農林大學等單位完成的“手持多傳感器互換式農情感知設備”項目進行成果評價。專家組聽取了項目組的匯報,審閱了有關技術資料,經質疑討論,形成如下評價意見:

1)項目組提供的技術資料齊全,符合成果評價要求。

2)針對福建地區丘陵地貌特征以及用戶習慣,研發了一款手持多傳感器互換的農情信息采集設備,采用統- -接口、 多傳感器快換技術,實現了土壤溫濕度、pH值、光照強度等多參數的檢測,提升了硬件設備的復用性,顯著降低了產品成本。

3)針對使用要求和使用習慣,創新設計了便攜式農夫魔杖結構,集成了信息獲取、快速處理、無線傳輸、實時顯示等功能模塊,產品具有操作簡單、使用輕便、可擴展性好等特點。

項目成果已授權實用新型專利4件、外觀專利3件,受理發明專利1件,總體技術水平達到同類產品國內領先。建議進一步加大推廣應用力度。

案例二:基于逐日平臺的太陽能聚光集熱系統的研發

當前太陽能的光伏的轉換效率為10%,光熱轉換效率為70%80%。太陽能是低密度能量,電能是高密度能量,從低密度轉換為高密度的效率會很低,所以如果將太陽能——電能——加熱水,最終轉換效率會很低。相反地,直接太陽能轉化為熱能具有極高的經濟效益,擁有廣闊的前景。

團隊開發的太陽能三維二軸逐日平臺,和擁有獨一無二的線性菲涅爾平板聚焦光熱系統,通過在太陽能真空管的前方安裝線性菲涅爾聚光板,并保證線性菲涅爾聚光板的聚光焦點落在光伏板上,提高太陽能量密度。該熱水系統采用集熱器、空氣源熱泵、電加熱器三種供熱源進行供熱,并包括水箱溫度傳感器、集熱器溫度傳感器、空氣溫度傳感器;該控制方法為:若集熱器真空管溫度比水箱水溫高,且差值大于設定的集熱器與水箱溫差,則集熱器開;若水箱水溫小于設定水箱溫度,水箱溫升曲線不滿足溫升要求,并且空氣溫度大于空氣源開啟溫度,則空氣源熱泵開;若水箱水溫小于設定水箱溫度,水箱溫升曲線不滿足溫升要求,則電加熱器開;依次對三種供熱源的是否開啟進行判斷,且集熱器的開啟考慮了集熱器接受太陽光這種自然能源的影響,空氣源熱泵開啟考慮了空氣溫度的影響,使系統達到安全運行且節約能源的效果。該產品已成功的應用到以下項目:

1)高等學校校園節能項目30 噸熱水(屬住建部),資金97 萬,每年節電約月12 萬度。

2)高水平大學援疆項目:解決新疆昌吉日光溫室采暖問題,資金10 萬。解決新疆溫室冬季采暖難題,為一帶一路助力。

3)山東萬合科技有限公司的太陽能烘干系統,可應用于西部瓜果烘干,被列入農業部資助產品名錄。

4)連江透堡屠宰場熱水系統,投資30萬,專利許可2.5萬元。

  

  

 

案例三:燃氣烤煙系統研發

1)機電工程學院與福建博科新能源科技有限公司簽署產學研合作和大學生校外實踐基地,開展大學生、研究生的實踐合作;

2)通過合作期間產生共同探討市場需求,特別是新能源領域在建設美麗鄉村、構建生態聞名方面的需求,提出將農產品烘烤改造成天然氣等清潔能源烘烤的想法,并開展立項。天然氣智能烘烤特性:a、零排放。實際生產過程中經檢測COSO2NO2H2S 排放量為零,而天然氣燃燒副產物CO2 和水,所產生的CO2 課促進煙葉變黃,煙葉變黃期時間壓縮至8-10 小時;b、精確的溫、濕度控制。系統溫度偏差在± 0.2°cc、大幅度減輕煙農的負擔。一鍵式全自動烘烤解放了煙農的勞動,提高了工作效率;d、遠程監控。實時監控煙葉烘烤過程,烘烤狀態和參數實時回傳。

3)項目實施

2016 年與福建博科新能源科技有限公司合作開始著手研發煤氣、天然氣智能烘烤系統,于2018 年在福建省長汀縣龍坊村試點,初步取得成效。同年在此基礎上進行技術改進,研發煤氣、天然氣智能烘烤系統升級產品。2019 年在福建省長汀縣龍坊村加大試點,獲得龍巖煙草公司立項資助,建設40 座天然氣煙房,全季煙葉均使用本公司天然氣一鍵式智能烘烤系統,實現減輕煙農工作量的同時,烘烤質量明顯提升。建成立天然氣烘烤示范基地一個。烘烤煙葉約240 房,每房烤煙價值約2.5 萬元,實現總額600 萬的煙葉烘烤。正與云云昆船洽談合作在馬來西亞構建1000 座天然氣煙葉烤房合作的可行性。計劃天然氣烘烤系統投入約3 千萬。未來天然氣烘烤將逐漸推廣,創造的經濟和社會價值將更大。

  

  

案例四:畜禽養殖廢棄物異位發酵翻拋設備關鍵技術研發與示范

本項目針對現有的異位發酵設備過于粗糙、能耗大、效率低、翻拋深度淺等問題,從刀具的結構形狀等方面入手,研究翻拋刀具作用下墊料變形破壞規律,通過理論計算、模擬與試驗,設計出強翻拋性能的翻拋刀具,完成運行穩定、能耗低、翻拋深的翻拋機整機的研發及應用。與福建農科農業發展有限公司、福州良正機械有限公司合作研發的畜禽養殖廢棄物異位發酵翻拋設備,為異位微生物發酵床養殖糞污處理系統實現無公害、零排放、資源化處理的關鍵設備。

    主要研究成果:

應用該設備,推廣微生物異位發酵床畜禽養殖糞污處理模式,實現畜禽糞污零排放,該技術已成功應用到廣東溫氏集團、江西正邦、安徽安泰、江蘇馬陵山、江西省康輝生態農牧、福建永誡農牧、福建東泰農牧、福建宏源農業、寧德、百急農業、漳州鴛美萬頭養豬場、龍巖明益生態農業等十幾家養殖廠。本研究已發表論文2篇,獲發專利授權10項,承擔福建省星火項目1項。獲福建省科技進步獎二等獎1項。

  

  

案例五:牡蠣養殖產業發展狀況研究

1)主要研究內容及結果:

詔安縣的沿海村民依靠豐富的海洋灘涂資源養殖牡蠣已經有100多年的歷史。牡蠣養殖與加工,成為了當地的支柱產業,也是當地沿海村民主要的收入來源,有70%的家庭從事牡蠣養殖或牡蠣產品加工。針對傳統人工牡蠣養殖的重重困難——周期長、污染大、勞動力短缺等諸多問題,結合實踐過程中所獲取的各種資料,團隊對此進行了整理與分析,希望能夠對詔安縣牡蠣養殖產業的不斷完善提供參考。

林厝村主要產業為牡蠣吊養與育苗串,但是產業過剩,海域上牡蠣的養殖密度過大,容易造成牡蠣營養攝取不足,牡蠣成品個頭較普通牡蠣較小,而且很多都是放在深水區養殖,每當出現自然災害比如臺風,就會造成大量的損失。

西梧村相對林厝村,海域比較淺,所以只能養小型牡蠣,而且辦不了育苗場,只能從梅嶺鎮與田厝村等地的育苗場直接購買育苗串,當地人手緊缺,希望能夠通過新型牡蠣采苗串制造機提高生產效率。

當地網絡銷售渠道較薄弱,宣傳力度不夠,所以當地的小型牡蠣銷量不是很好,但是當地的牡蠣加工產業相對比較發達。牡蠣加工廠一天能收幾千斤的去殼牡蠣。

牡蠣副產品加工公司主要是利用牡蠣殼生產肥料,牡蠣副產品加工公司對牡蠣去殼后所剩下的牡蠣殼進一步回收利用,能夠有效的減小環境污染。

牡蠣采苗串制作成本高昂、生產效率低下、勞動力短缺。鄉村地區漁業產品缺乏有效的宣傳推廣,對外銷售困難。

當前牡蠣采苗串自動化生產設備的研制在詔安縣當地,乃至國內尚且空白。

20190711日下午,福建貝洋工作室與漳州市西梧村牡蠣養殖基地簽訂“新型牡蠣采苗串試用合作意向書,在西梧村村委會辦公室舉行,福建貝洋漁業工作室負責人朱漢青與西梧村黨委書記吳志雄,分別在合作意向書上簽字。該合作意向也得到詔安縣葉副縣長、縣農業局許局長的支持。

綜上所述,改變目前落后的牡蠣生產模式無疑順應了國家推動“海洋漁業現代化”的號召。通過在詔安的實地調研,我們團隊明確牡蠣養殖戶遇到的難題,用科技助農發展。推動校縣產學研合作能夠有效促進地方發展,同時促進牡蠣生產養殖現代化發展,更好地服務社會。

2)成果

目前工作室已與霞浦縣手拉手水產養殖合作社、詔安縣梅嶺鎮田厝村牡蠣吊養基地、詔安縣四都鎮西梧村牡蠣養殖基地、漳浦縣佛曇鎮白石村恒福水產育苗場、詔安縣金牡蠣養殖基地簽訂合作意向,并在幾家牡蠣企業進行示范養殖,效果反饋良好。

工作室積極把握6.18中國海峽項目成果交易會、廈門漁業協會活動等活動契機,同時產品在全國大學生智能農業裝備創新大賽中榮獲二等獎,在2018年“創青春”國賽中榮獲金獎,得到中國農業機械學會和中國農業工程學會等農裝領域大量專家的認可,樹立了工作室的良好形象,提升了工作室在農業裝備領域的知名度。

福建貝洋漁業工作室獲得福建省紅色筑夢之旅團隊稱號并且獲得5萬元資助。

綜上所述,改變目前落后的牡蠣生產模式無疑順應了國家推動“海洋漁業現代化”的號召。通過在詔安的實地調研,我們團隊明確牡蠣養殖戶遇到的難題,用科技助農發展。推動校縣產學研合作能夠有效促進地方發展,同時促進牡蠣生產養殖現代化發展,更好地服務社會。

案例六:蓮子微波真空干燥機的研制

主要研究內容:

1)蓮子微波真空干燥機內腔溫度場分布探究

建立蓮子微波真空干燥機內腔三維實體模型,為了方便流體域的網格劃分,切除對流體域影響不大的結構,對內腔適當簡化,如圖5a)所示。采用結構化網格建立微波真空干燥機內腔流體區域的CFD模型,通過數值模擬得到了干燥機內腔的溫度場分布,如圖5b)所示。結果表明,干燥機內腔溫度由中心往四周遞減分布,中心溫度較高,而越往外擴散,溫度越低,為蓮子微波真空干燥機的研制提供理論基礎。

2)蓮子微波真空干燥機的研制

蓮子微波真空干燥機如圖6所示。外部儀表盤主要由真空表、主控窗口和微波控制屏組成,真空表用于測量壓力的大小,微波控制屏用于微波及超聲波的控制,主控窗口用于試驗過程中參數的顯示;內腔主要由微波饋入口1、微波饋入口2、照明燈、溫度傳感器、超聲波裝置、抽真空口組成,微波饋入口1及微波饋入口2用于微波的控制,溫度傳感器用于溫度的感應,超聲波裝置用于微波輔助,照明燈提供內腔的照明,抽真空口用于調節內腔氣壓。

  

案例七:溫室物聯網遠程監測及智能控制系統研究

主要研究內容及結果:

1)研究溫室內多傳感器數據融合及去噪聲問題

溫室內因陽光照射角度不同及執行機構動作等原因,其內安裝的傳感器采樣值可能會有所偏差,本案例研究了針對溫室多傳感器的數據融合及去噪聲問題。

2)研究適宜溫室使用的人工光照補光強度及光譜范圍

以菠菜及番茄為例研究適宜其生長的人工光照強度及光譜范圍,以生成合適的控制參數,縮短種植周期,增進蔬菜質量

3)研究應用PLC及嵌入式技術制造穩定的溫室物聯網監測及控制系統

采用節點流量均衡控制,廣義預測控制及植物生長模型進行預估,用PLC及嵌入式系統控制溫室執行機構,從而構建適宜溫室作物生長的較優環境,促使增長增收

社會評價

本研究項目組于2014年與寧德市屏南縣農業局簽訂“農業大棚種植遙控系統”開發合同,開發經費22萬元,項目于20149月獲省委省政府領導視察,獲好評。項目組參加2016年福建省發改委主辦的福建省首屆互聯網創業創新大賽,獲總決賽二等獎及20萬研發經費,答辯過程通過福建省電視臺經濟頻道播出,并將本項目推介至2016618海峽創新項目成果交易會。

研究成果

本研究已發表SCI論文2篇,EI論文1篇,獲發明專利授權3項,承擔福建省自然科學基金2項,福建省科技重大專項1項,產生現場控制系統硬軟件1套。

  

  

  

案例八:水肥一體化調配控制系統研究

主要研究內容及結果:

1)研究水肥一體化調配最優參數計算問題

研究針對主要作物的水肥一體化調配參數,利用植物生長模型估算最佳肥料配比,定量針對性施加,以達到最優效果并節省肥料。

2)研究水肥輸送壓力自適應控制算法

研究針對各種地形的水肥輸送壓力自適應控制算法,以使終端作物獲得有效灌溉,并防止末端水肥管道暴裂。

  

社會評價

本項目所生產的水肥機已在我省多處農業大棚、高山葡萄園進行運用,得到用戶的好評,獲得一定的經濟收入。

研究成果

   本研究已申請發明專利授權3項,其中1項已授權。承擔福建省自然科學基金2項,產生現場控制系統硬軟件1套。

  

  

案例十:巨菌草耕種收全程機械化作業設備研制

巨菌草屬于菌草的一種,其營養價值高、抗逆性強、適應性廣,可用于食藥用菌培養基料、魚畜類飼料、水土保持、生物質燃料和造紙等領域,具有極大的經濟價值和社會價值。目前菌草種植技術已在國內30多個省市,并傳播至五大洲的87個國家。巨菌草種植現有生產過程機械化程度較低。團隊針對實際中存在的問題,以巨菌草的莖稈力學特性為基礎,研制巨菌草耕種收全程機械化設備,本研究已發表論文10余篇,獲發專利授權80項,承擔福建省科技重大專項1項、科技部菌草工程技術研究中心開放基金1項、福建省自然科學基金1項以及國家菌草工程研究中心菌草生態產業協同創新攻關課題1項,產生菌草開溝、種植、收獲實驗設備各一臺。主要研究內容如下:

1)植物力學特性測試分析

開展對巨菌草莖稈物理機械特性參數試驗。針對巨菌草生長的特點制作試驗樣本,在SNAS電子萬能材料試驗機上進行莖稈的拉伸、彎曲、壓縮試驗,分析試驗條件下順紋拉伸、彎曲與壓縮的應力-應變曲線和莖稈在受力下的損傷破壞規律,揭示菌草莖稈的物理力學特性與損傷機理,為作物的農藝培育、作物作業裝備的設計和作業施工工藝參數的優選提供理論依據。

2)菌草種植裝備研發

通過EDEM軟件建立土壤-開溝器相互作用的三維離散元仿真模型研究巨菌草種植機開溝器。通過對菌草種莖的形態特征與物料特性進行試驗分析,進行排種器結構設計,運用SolidWorks軟件構建巨菌草種植機及其排種器三維模型,利用逆向工程技術構建巨菌草種莖模型,通過ANSYSADMAS/View軟件建立巨菌草種莖柔性模型與動力學仿真模型,優化排種器結構設計。開展室內臺架試驗,試驗驗證排種器設計方案,進一步優化排種器結構參數與作業參數,保障排種器的作業質量。

3)菌草采收裝備研發

針對荒山、坡地地理條件,根據菌草莖稈物理特性及菌草采收工藝特點,選用合適的動力與切割方案,擬定菌草收獲設備的總體設計方案,并對主要工作機構進行設計。采用虛擬樣機技術和ADAMS軟件,構建菌草收獲設備虛擬樣機,并對巨菌草種莖模型進行動力學仿真分析,依據仿真結果驗證菌草收獲設備是否符合設計要求及其以動作的可靠性。最后通過試制樣機進行室內和田間物理實驗,驗證樣機的工作穩定性。

 

 

  

  

  

  

  

  

  

  

  

 

 


福建農林大學  機電工程學院 Copyright©2016 All Rights Reserved