1. 成果名稱
多能源互補驅動低能耗噴灌機系列產品研發(fā)與應用
2. 成果簡介
針對噴灌機組能耗高、灌溉均勻性差和配套產品缺乏等問題，該項目在“十二五”國家科技支撐計劃課題支持下，充分發(fā)揮旱區(qū)光照資源豐富的優(yōu)勢并考慮系統(tǒng)經濟性，通過集成創(chuàng)新和核心部件的原始創(chuàng)新，提出了移動式噴灌機組多能源（光電油）互補驅動理論與優(yōu)化決策技術、節(jié)能降耗協(xié)同技術和精準灌溉技術，研發(fā)創(chuàng)制出2種多能源互補驅動噴灌機組（卷盤式和渠喂式）和3種配套產品（太陽能牽引機、太陽能驅動施肥裝置和田間灌溉多功能作業(yè)機），機組運行能耗降低20.0%-28.6%，灌水均勻度不低于85%。主要創(chuàng)新成果如下：
（1）提出灌溉系統(tǒng)多能源互補驅動理論與優(yōu)化決策技術。提出以充分利用太陽能為前提，采用多能源互補驅動，實現灌溉系統(tǒng)節(jié)能降耗綠色運行的科學設想，構建區(qū)域光伏發(fā)電與噴灌機組動力匹配預測方法；以供電系統(tǒng)年費用為目標函數，以負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、發(fā)電量等為輸入變量，以光伏、蓄電池和柴油機容量為決策變量，建立光電油多能源互補驅動優(yōu)化決策模型，實現適時適地適量能源動力配置。
（2）構建了灌溉機組節(jié)能降耗協(xié)同技術。通過理論分析構建了機組通用能耗計算模型，明確了機組各部分能耗占比，以降低移動式噴灌機組能耗為目標，提出了以光伏電機驅動、管道參數優(yōu)化、降低噴頭工作壓力為核心內容的噴灌機組節(jié)能降耗協(xié)同技術，使機組能耗降低20.0%-28.6%，有效解決了傳統(tǒng)移動式噴灌機組運行能耗較高的行業(yè)難題。
（3）研發(fā)出移動式噴灌機組精準灌溉、導航和行走控制裝置。研發(fā)出基于土壤水分和卷管層間差速補償的機組速度調控技術，實現了適時適量灌溉，灌溉均勻度不低于85%，提高了灌溉質量，解決了傳統(tǒng)噴灌機組灌溉均勻性差的難題；開發(fā)出多源傳感器融合機組導航與自動行走控制技術，實現了噴灌機組多源傳感器精準、連續(xù)導航，路徑橫向大偏移量不超過0.2m，有效解決了傳統(tǒng)噴灌機組單一導航方式引發(fā)的導航精度不高的問題。
（4）開發(fā)出單/雙/多噴頭3種型式的多能源互補驅動卷盤式噴灌機組和50m/70m桁架2種規(guī)格的多能源互補驅動渠喂式噴灌機組，以及太陽能牽引機、太陽能驅動施肥裝置、田間灌溉多功能作業(yè)機3種配套產品，在生產中應用。
獲批專利14件，其中，發(fā)明專利7件、實用新型7件，登記計算機軟件著作權5件，制定地方標準2項，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)制的一種適于移動式噴灌機的低壓噴頭在全國水利創(chuàng)新大賽中獲得特等獎。
項目組與江蘇天水灌排設備有限公司、河北潤農節(jié)水科技有限公司、安徽艾瑞德農業(yè)裝備股份有限公司、徐州立新灌排設備有限公司和楊凌潤沃節(jié)水灌溉設備有限公司等企業(yè)展開密切合作，實現了研發(fā)產品的批量生產，已在內蒙古、寧夏、陜西、安徽等地進行示范推廣，據不完全統(tǒng)計，推廣應用面積60.06萬畝，產生經濟社會效益1.18億元，具有良好的推廣應用前景。
該項目研制的多能源互補驅動低能耗噴灌機組及其配套產品，對提升我國噴灌技術水平，促進產品更新?lián)Q代，增強產品國際競爭力，具有重要的推動作用。
3. 主要完成人情況（需列出所有完成人）
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姓名 |
吳普特 |
排名 |
1 |
行政職務 |
校長 |
技術職稱 |
研究員 |
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工作單位 |
西北農林科技大學 |
完成單位 |
西北農林科技大學 |
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對本項目 貢獻 |
負責項目總體技術方案設計與組織實施，對科技創(chuàng)新中第1~4項做出創(chuàng)造性貢獻，提出多能源互補驅動移動式噴灌技術，研發(fā)了機組自主行走控制技術，研制了噴灌機組及配套產品，投入工作量占本人工作總量的50%，旁證材料為：10項專利（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項地方標準（附件4-1和4-2）。 |
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姓名 |
朱德蘭 |
排名 |
2 |
行政職務 |
無 |
技術職稱 |
教授 |
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工作單位 |
西北農林科技大學 |
完成單位 |
西北農林科技大學 |
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對本項目 貢獻 |
對該成果科技創(chuàng)新中第1~4項科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻，構建了機組節(jié)能降耗協(xié)同技術，研制了多能源互補驅動低能耗噴灌機系列產品，投入的工作量占本人工作總量的80%，其旁證材料為：13項國家專利（附件1-1~1-11、1-13、1-14），2項軟件（附件2-2、2-5），27篇論文（附件3-1~3-4、3-7~3-29）和2項地方標準（見附件4-1和4-2）。 |
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姓名 |
張林 |
排名 |
3 |
行政職務 |
無 |
技術職稱 |
副研究員 |
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工作單位 |
西北農林科技大學 |
完成單位 |
西北農林科技大學 |
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對本項目 貢獻 |
對該成果主要科技創(chuàng)新中所列第2和4項科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻，闡明了機組噴灑水量分布規(guī)律，參與研發(fā)了低壓噴頭和噴灌機組，投入的工作量占本人工作總量的80%，其旁證材料為：5項國家專利（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 |
無 |
技術職稱 |
講師 |
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工作單位 |
西北農林科技大學 |
完成單位 |
西北農林科技大學 |
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對本項目 貢獻 |
對該成果主要科技創(chuàng)新中所列第2和4項科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻，構建了卷盤式噴灌機組能耗計算模型，明確了機組各部分能耗占比，提出機組卷管參數和噴頭工作壓力優(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項國家專利（附件1-4、1-11、1-13），1項軟件著作權（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 |
無 |
技術職稱 |
副教授 |
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工作單位 |
西北農林科技大學 |
完成單位 |
西北農林科技大學 |
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對本項目 貢獻 |
對該成果主要科技創(chuàng)新中所列第3項科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻，實現了機組行走速度與土壤含水量的動態(tài)匹配，研發(fā)出卷管層間差速補償技術，投入的工作量占本人工作總量的60%，其旁證材料為：4項國家專利（附件1-6、1-7、1-8和1-12），3項軟件著作權（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 |
無 |
技術職稱 |
副教授 |
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工作單位 |
西北農林科技大學 |
完成單位 |
西北農林科技大學 |
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對本項目 貢獻 |
對該成果主要科技創(chuàng)新中所列第2項科技創(chuàng)新做出貢獻，參與機組噴灌質量研究，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 |
無 |
技術職稱 |
副教授 |
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工作單位 |
西北農林科技大學 |
完成單位 |
西北農林科技大學 |
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對本項目 貢獻 |
對該成果主要科技創(chuàng)新中所列第3項科技創(chuàng)新做出貢獻，參與實現了土壤水分的實時遠程采集與傳輸，投入的工作量占本人工作總量的40%，其旁證材料為：1項軟件著作權（附件2-5）。 |
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姓名 |
姚一飛 |
排名 |
8 |
行政職務 |
無 |
技術職稱 |
講師 |
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工作單位 |
西北農林科技大學 |
完成單位 |
西北農林科技大學 |
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對本項目 貢獻 |
對該成果主要科技創(chuàng)新中所列第3項科技創(chuàng)新做出貢獻，參與實現了土壤水分的實時遠程采集與傳輸，投入的工作量占本人工作總量的40%，其旁證材料為：1項軟件著作權（附件2-5）。 |
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姓名 |
李慶立 |
排名 |
9 |
行政職務 |
無 |
技術職稱 |
高級工程師 |
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工作單位 |
江蘇天水灌排設備有限公司 |
完成單位 |
江蘇天水灌排設備有限公司 |
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對本項目 貢獻 |
協(xié)助西北農林科技大學將卷盤式噴灌機推廣到黑龍江、河南、陜西、內蒙古等省份，累積控制灌溉面積28.4萬畝。對該成果主要科技創(chuàng)新中所列第4項科技創(chuàng)新做出了創(chuàng)造性貢獻，投入的工作量占本人工作總量的30%，其旁證材料為：應用證明（附件9-1）。 |
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4. 主要完成單位情況表（需列出所有完成單位）
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主要完成單位 |
西北農林科技大學 |
排名 |
1 |
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對本成果科技創(chuàng)新和推廣應用情況的貢獻： 作為該項目完成單位，在本項研究中，西北農林科技大學在人力、物力。財力等方面給予了大力支持。提供了實驗室、實驗設備以及試驗地等，保證了人員的配備，積極組織申報課題研究經費，并嚴格審查材料、組織申報品種審定等。在項目實施期間主持完成了農業(yè)部國家小麥產業(yè)技術體系，科技部863項目、農業(yè)部轉化資金項目、陜西省科技計劃小麥育種技術及灌區(qū)品種選育，陜西省13115工程中心陜西省小麥工程技術研究中心，國家自然基金3項等項目。選育出陜253、陜627、陜715、西農538、西農558優(yōu)質高產抗病節(jié)水小麥新品種，制訂出了相應品種標準化優(yōu)質栽培技術規(guī)程，并開展了饅頭、面條、面皮的加工研究形成產業(yè)鏈，整體達到國內先進水平。同時創(chuàng)建適于抗旱節(jié)水、優(yōu)質、高產、抗病優(yōu)異新種質28份，并進一步選育出西農556、西農528、西農583、西農188、西農364、西農6151等小麥新品種進行推廣與應用。該項目獲省部級科技獎 3 項，植物新品種保護權1項，制定地方標準3項，發(fā)表論文85篇。攻克了產量高、品質佳、抗病強、耐旱好、適應廣等對立性狀不能同時選擇的難題，對整體我國小麥優(yōu)質高產抗病節(jié)水的育種研究水平和創(chuàng)新能力做出了重大貢獻。 |
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