本網(wǎng)訊 小麥聯(lián)合收獲機(jī)作業(yè)時的揚(yáng)塵污染，是長期困擾農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的“頑疾”。這些彌漫在田間的秸稈粉塵不僅嚴(yán)重威脅農(nóng)機(jī)手呼吸系統(tǒng)健康，導(dǎo)致長時間作業(yè)后“滿臉塵垢”，更會遮擋操作視線造成漏割，使每畝小麥損失約0.48公斤;同時，粉塵還會干擾農(nóng)機(jī)視覺識別系統(tǒng)和高靈敏度傳感器，制約精準(zhǔn)作業(yè)技術(shù)升級。

圖1 機(jī)械收割塵土漫天飛揚(yáng)

　　面對這一問題，傳統(tǒng)抑塵技術(shù)陷入“高成本低效能”困境。人工移動式噴霧降塵原理簡單，但會使秸稈潮濕、脫粒受阻，間接致糧食減產(chǎn)約20%;噴淋降塵裝置耗水耗電，在缺水地區(qū)難推廣，還會增加機(jī)收損失;布袋除塵裝置阻力大、易堵塞，清灰受限，高溫潮濕田間維護(hù)成本高;靜電除塵技術(shù)能過濾粉塵，但有火災(zāi)隱患。更棘手的是，未加裝有效抑塵裝置的收割機(jī)排雜口煙塵擴(kuò)散，難實現(xiàn)“揚(yáng)塵不出田”，且傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備難精準(zhǔn)檢測煙塵，數(shù)據(jù)失真突出，致使揚(yáng)塵污染治理缺乏科學(xué)依據(jù)。

科技興農(nóng)筑根基 科教融匯育新才

　　河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院依托河南省智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車安全檢測工程技術(shù)研究中心、河南省集成電路載板高精度柔線檢測工程技術(shù)研究中心兩大科研平臺支撐，成功研發(fā)小麥抑塵設(shè)備。指導(dǎo)老師貫徹將科研成果轉(zhuǎn)化成教學(xué)成果的理念，帶領(lǐng)以秦俊杰為首的電氣自動化專業(yè)學(xué)生以“實戰(zhàn)迭代”為路徑，全程參與設(shè)備完善升級與項目推進(jìn)，構(gòu)建起“科研筑基、教學(xué)賦能、學(xué)生攻堅”的良性閉環(huán)。

圖2

　　團(tuán)隊立足電氣自動化技術(shù)核心優(yōu)勢，創(chuàng)新設(shè)計出由“粉塵濃度傳感器、引流風(fēng)機(jī)、主動風(fēng)冷導(dǎo)熱口、C型排雜罩、集塵箱體”構(gòu)成的抑塵系統(tǒng)。

圖3

　　小麥抑塵設(shè)備核心工作邏輯清晰高效：引流風(fēng)機(jī)通過改變氣流方向?qū)崿F(xiàn)雙向作用——正向運(yùn)轉(zhuǎn)時，氣流向上形成強(qiáng)勁吸力，帶動雜物與粉塵同步上升;此時，C型排雜口與防靜電濾芯組成的二級過濾機(jī)制精準(zhǔn)發(fā)力：排雜口先一步攔截較大秸稈等雜物，防靜電濾芯再深度過濾細(xì)粉塵，雙重凈化后的粉塵則借助小麥聯(lián)合收獲機(jī)的震動與向下氣流，順暢落入集塵箱體完成收集。利用粉塵傳感器實現(xiàn)粉塵數(shù)據(jù)的可視化，精準(zhǔn)采集數(shù)據(jù)。

圖4

　　該創(chuàng)新抑塵系統(tǒng)設(shè)計獨(dú)特且應(yīng)用效果顯著：經(jīng)具備 CMA資質(zhì)的第三方檢測機(jī)構(gòu)權(quán)威驗證，可使作業(yè)區(qū)域揚(yáng)塵降低 49.92%、揚(yáng)塵出田降低 70.53%，有效遏制粉塵擴(kuò)散，既改善操作環(huán)境、減少健康危害，又提高小麥聯(lián)合收獲機(jī)效率，為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”提供扎實技術(shù)支撐。團(tuán)隊正聯(lián)合農(nóng)業(yè)企業(yè)、農(nóng)機(jī)合作社推廣，依實際反饋優(yōu)化系統(tǒng)以適配不同作業(yè)環(huán)境;在科教融匯中，成員既習(xí)得專業(yè)技能，也培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力，深悟科技興農(nóng)意義，堅定相關(guān)決心，助力鄉(xiāng)村振興之路越走越寬。

攻堅研發(fā)全歷程，創(chuàng)新迭代鑄就高效抑塵裝備

　　從田間痛點到技術(shù)突破，河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動化專業(yè)團(tuán)隊以“問題溯源—技術(shù)攻關(guān)—仿真驗證—迭代優(yōu)化”四階研發(fā)路徑，鑄就高效抑塵裝備，用青春智慧破解農(nóng)業(yè)揚(yáng)塵治理難題。

　　問題發(fā)現(xiàn)：田間調(diào)研錨定方向

　　團(tuán)隊通過走訪鄭州周邊5縣區(qū)麥田(如圖4)，跟機(jī)記錄300余小時作業(yè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)82%的揚(yáng)塵源自收割機(jī)側(cè)排雜口“高速拋灑”，且傳統(tǒng)設(shè)備普遍存在“抑塵效果差、維護(hù)成本高、安全隱患大”三大問題。結(jié)合國家《農(nóng)業(yè)農(nóng)村減排固碳實施方案》和河南省《小麥機(jī)械化收獲揚(yáng)塵污染防治技術(shù)規(guī)范》中“20米外無明顯揚(yáng)塵擴(kuò)散”的要求，團(tuán)隊確立“安全高效、節(jié)能適配”的研發(fā)目標(biāo)。

圖5 團(tuán)隊通過走訪鄭州周邊5縣區(qū)麥田

　　設(shè)備研發(fā)：核心創(chuàng)新破局關(guān)鍵

　　聚焦四大技術(shù)難題，團(tuán)隊逐一攻堅：針對排雜口揚(yáng)塵難控，基于CFD-DPM流體力學(xué)仿真，設(shè)計出半包裹C型集塵罩，通過壓低揚(yáng)塵高度實現(xiàn)一級過濾;為解決濾芯堵塞，研發(fā)“聚酯纖維+亞微米超細(xì)纖維”復(fù)合防靜電濾芯，以3×5網(wǎng)格布局提升過濾效率，自清潔率達(dá)75%;針對油箱高溫隱患，創(chuàng)新主動風(fēng)冷散熱技術(shù)，利用潔凈氣流直吹油箱降溫，同時通過風(fēng)機(jī)反向運(yùn)行實現(xiàn)濾芯自清潔;為破解監(jiān)測數(shù)據(jù)失真，構(gòu)建“無人機(jī)+地面APP+PC端”實時監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)PM10濃度動態(tài)可視化。經(jīng)具有CMA資質(zhì)的第三方檢測機(jī)構(gòu)驗證和田間試驗，裝備作業(yè)區(qū)域揚(yáng)塵降低49.92%，揚(yáng)塵出田降低70.53%，遠(yuǎn)超預(yù)期目標(biāo)。此時，團(tuán)隊已申請6項專利，成立智能、機(jī)械、農(nóng)機(jī)交叉學(xué)科團(tuán)隊，核心技術(shù)形成壁壘。

圖6 第一代設(shè)備

圖7 第一代設(shè)備田間試驗

　　設(shè)備迭代：設(shè)備輕量化、數(shù)據(jù)可視化、監(jiān)測智能化

　　智能化：在C型排雜口處加裝粉塵濃度傳感器、農(nóng)機(jī)作業(yè)揚(yáng)塵動態(tài)控制管理平臺，實現(xiàn)排雜口處粉塵濃度實時監(jiān)測，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。

　　數(shù)據(jù)化：在駕駛室加裝粉塵濃度傳感器數(shù)據(jù)傳輸終端。

　　輕量化：進(jìn)風(fēng)口由原本的八角集塵箱體底部開口改為側(cè)開口，減少連接軟管長度，使設(shè)備更加輕量化，安裝更便捷。

圖8 設(shè)備迭代方案

圖9 第二代設(shè)備

　　項目落地：成果轉(zhuǎn)化惠及田間

　　團(tuán)隊與鄭州樸華科技有限公司、鄭州中聯(lián)收獲機(jī)械有限公司協(xié)作推進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化，通過輕量化設(shè)計、模塊化改造，使設(shè)備適配多種機(jī)型。在登封、新鄭等5縣區(qū)的611畝麥田推廣中，農(nóng)機(jī)手反饋“視野清晰了，呼吸順暢了”，鄭州中聯(lián)收獲機(jī)械有限公司評價對本設(shè)備做出評價意見：“該設(shè)備具有防靜電、自清潔、易裝配等優(yōu)點，具有重大推廣價值”。

圖10 團(tuán)隊成員到鄭州中聯(lián)收獲機(jī)械有限公司進(jìn)行匯報

　　從田間調(diào)研的“滿身塵”到實驗室的“千次試”，再到地頭的“麥浪清”，四階創(chuàng)新迭代讓高效抑塵裝備從圖紙走向田野，為農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型注入“青春動能”。

圖11 鄭州中聯(lián)收獲機(jī)械有限公司《關(guān)于對小麥聯(lián)合收割機(jī)抑塵裝備的評價意見》

服務(wù)鄉(xiāng)村振興，科技成果轉(zhuǎn)化見實效

　　團(tuán)隊積極響應(yīng)國家《“十四五” 推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃》和《大氣污染防治行動計劃》，聚焦農(nóng)業(yè)面源污染防治，推動科技成果從“實驗室”走向“田間地頭”。目前，該設(shè)備已在鄭州周邊開封、新鄭、滎陽、鞏義、中牟5縣區(qū)推廣應(yīng)用，累計推廣面積達(dá)611畝，獲農(nóng)機(jī)手和農(nóng)戶一致好評：

圖12 農(nóng)民手寫感謝信

　　同時，團(tuán)隊還注重對農(nóng)戶的技術(shù)培訓(xùn)和指導(dǎo)，確保他們能夠熟練掌握設(shè)備的操作和維護(hù)技能。定期組織技術(shù)人員深入田間地頭，為農(nóng)戶提供現(xiàn)場技術(shù)支持和解決方案。

　　糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心主任，兼任農(nóng)業(yè)部小麥專家指導(dǎo)組副組長的郭天財教授，對該設(shè)備給予了高度支持與推薦。

圖13 團(tuán)隊成員到鄭州中聯(lián)收獲機(jī)械有限公司進(jìn)行匯報

圖14 郭天財推薦信

　　河南省農(nóng)機(jī)農(nóng)墾發(fā)展中心出具相關(guān)評價：

　　更值得一提的是，該項目在指導(dǎo)老師的優(yōu)秀帶領(lǐng)下已經(jīng)在河南省第十七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中取得優(yōu)異成績并一路沖進(jìn)國賽。

青年匠心筑夢，職教創(chuàng)新正當(dāng)時

　　學(xué)生充分發(fā)揮在專業(yè)學(xué)習(xí)中練就的核心能力：動手實踐能力突出，深諳控制原理，熟練掌握 PLC 編程技術(shù)，始終渴望將所學(xué)轉(zhuǎn)化為解決實際問題的力量。當(dāng)前，我國正加快構(gòu)建綠色低碳循環(huán)發(fā)展的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)體系，河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)子以實際行動響應(yīng)國家戰(zhàn)略，用電氣自動化技術(shù)為傳統(tǒng)農(nóng)機(jī)‘賦能’，為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展‘減負(fù)’，彰顯青年服務(wù)‘三農(nóng)’、建設(shè)美麗中國的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。

　　未來，團(tuán)隊將持續(xù)完善系統(tǒng)智能化水平，優(yōu)化控制算法，探索物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控與大數(shù)據(jù)分析功能，推動設(shè)備向‘智慧農(nóng)業(yè)環(huán)保裝備’邁進(jìn)，力爭更廣范圍推廣應(yīng)用，讓科技點亮田野，為建設(shè)宜居宜業(yè)和美鄉(xiāng)村貢獻(xiàn)更多‘河南職院力量’。（河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院供稿）

　　(正文結(jié)束)