一、总体目标
推动江苏大学农业装备学科群进入世界一流学科行列,提高人才培养、科学研究和社会服务创新水平,使之成为我国农业装备的战略策源地、科技创新发源地、高素质创新人才输送地和国际交流中心。
二、项目指南
1.科学研究项目
1.1 农业装备应用基础
1.1.1土壤-作物-机械系统互作规律与协同仿真
研究土壤-作物-机械系统中互作规律与耕种收自适应系统优化,突破刚柔交互、热固或气固液耦合特征波动载荷下工作部件的功能实现、性能预测和可靠性设计问题,研究虚拟协同仿真和虚拟实验验证方法,探索耕、种、收等作业新原理。
1.1.2水肥药高效输运机理
研究在复杂环境下的水肥药内部流动输运机理、在强干扰多尺度条件下的水肥药空间输运规律、以及穿透吸附等流动行为,揭示水、肥、药精准调控机理。
1.1.3农业装备过程控制与人工智能
研究复杂多变工况下农业装备作业过程多参数、强耦合、非线性系统的建模及优化调控方法;探索农业装备的跨媒体感知计算理论、深度学习方法,无人农机系统的协同感知与交互、人机物协同与互操作方法。
1.1.4基于与植(动)物对话的设施环境智慧管控机理
开展封闭/半封闭条件下,植(动)物、环境与设施装备的交互作用机制研究,建立植(动)物-环境的多时间尺度耦合关系,研究基于植(动)物生长、生理和行为信息的多目标环境优化调控方法,探明基于与植(动)物对话的设施环境智慧管控机理,充分挖掘植(动)物的生物学潜力。
上述项目预期标志性成果要求:
获国家奖或省部级一等奖;或国家级重大重点科研项目(不包括项目中的课题);或影响因子>10的学部认可期刊,或ESI高被引论文3篇;或成为国际同行公认的研究方向。n
1.2农业装备共性技术
1.2.1农机先进材料和制造技术
突破农机核心部件的高性能新材料和抗冲击耐疲劳结构强度技术,开发犁铧、旋耕刀、耙片、收割机切割刀片等耐磨延寿材料与新型结构,实现农业装备关键部件寿命提高5~10倍,为先进农业装备技术提供关键材料保障。突破农业装备产品的网络制造、敏捷制造和智能化制造等关键技术,实现农业装备制造的高速、高精度、智能化、高速箱和传动箱等复杂部件无模铸造、近净成形和3D打印成形。
1.2.2农业装备先进传感技术
研发作物个体/群体生长信息传感器、逆境信息传感器,动物行为与健康信息传感器,农机作业环境与作业工况、过程监控、机械系统故障精准诊断等传感器,农产品质量与安全指标快速检测传感器。传感器平均无故障工作时间达1500小时,或灵敏度、稳定性达国际先进水平。
1.2.3新能源农业装备驱动及其控制技术
研究农业装备的电机直驱技术,快速充电和新/大容量电池技术,农用底盘四轮轮毂电机独立驱动技术和控制技术,实现四轮协同转向和滑转、滑移控制,提高底盘的通过能力、能耗经济性和操控便捷性。创制新能源田间作业装备,具有25马力及以上动力、高低档无级变速、作业续航能力≥8小时;或创制插电式混合动力新能源田间作业装备。
1.2.4大马力拖拉机关键技术
突破200马力以上拖拉机的动力换挡、CVT无级变速技术,具有机械和液压混合双动力、电控液压换挡、故障诊断等功能;突破基于CAN总线控制的电液悬挂系统,具有力位调节和综合比例调节功能。
上述项目预期标志性成果要求:
获国家奖或省部级一等奖;或国家级重大重点科研项目(不包括项目中的课题);或影响因子>10的学部认可期刊,或ESI高被引论文3篇;或成果转让和技术开发到校软件总经费350万元及以上;或成为国际同行公认的研究方向。n
1.3薄弱环节重点农业装备及关键技术
1.3.1变量播种施肥机械及关键技术
突破高速精量播种、变量施肥、自适应定深播种等关键技术,创制100马力及以上小麦、玉米等粮食作物变量播种施肥机。
1.3.2高速栽植机械及关键技术
突破低损伤高效精确取苗、栽植仿形、多执行机构运动协调控制等关键技术;创制高速多功能自动移栽机械,栽插频率大于等于70株/行/分钟,实现膜上定植覆土镇压浇水复式作业,填补我国大田高速移栽装备的空白,使移栽作业工作效率提高2倍。
1.3.3植保机械及关键技术
突破超低量喷雾、高地隙底盘、防飘移控制、高效率变量施药等关键技术和关键部件;创制大型高地隙、轻型水田自走式喷杆喷雾装备,地隙高度800mm及以上,具备静液压驱动、自动防滑、变量/对靶喷施、导航作业等功能,农药有效利用率达到55%;或创制有效载荷30kg植保无人机,具有自主路径规划、自动避障、仿地飞行等功能。
1.3.4节水灌溉装备及关键技术
突破水力性能、高效节水节肥技术、变量灌溉、智能决策与控制等关键技术;创制新型智能化精准节水灌溉装备,比现有国内先进的灌溉装备节能8%、水分利用效率提高15%,形成适用于大田移动式喷灌机组、微灌系统的精准水肥一体无人化施用系统。
1.3.5收获机械及关键技术
突破低损伤脱粒分离、低损失自适应清选、静液压或液压无极变速驱动底盘、多参数监测及智能化控制等关键技术;创制喂入量谷物10kg/s及以上、水稻7-8kg/s及以上的高效联合收获机,具有导航作业、故障诊断、主要参数采集与智能控制、多功能电控操作手柄、运程运维管理等功能,无故障工作时间达到110小时。
突破收获割台自适应地面仿形、柔性夹持低损伤输送、有序收获、定量有序包装、自动动态称重等关键技术;创制智能化绿叶菜有序收获机,具有有序收获、定量捆扎、动态称重、可溯源信息、故障诊断及报警功能。
1.3.6干燥与产地初加工装备及关键技术
突破秸秆悬浮式高温燃烧,农产品物理杀青、净化、杀菌杀虫,智能仓储、气调抑菌包装、协同抑菌保鲜、残次品机械剔除等关键技术。创制生产能力8吨/时及以上的粮食节能干燥机械和稻米初加工与贮藏装备,具备精准在线水分监测、温湿度及风/波场控制功能;创制果蔬超声清洗、多功能组合增效切制、红外干法杀青、多效分段式干燥、智能分拣气调抑菌包装与智能仓储等成套化的装备与设施,生产能力2000kg/h,降低损失15%以上,减少能耗10%以上,核心技术与装备达到国际领先水平。
上述项目预期标志性成果要求:
获国家奖或省部级一等奖;或国家级重大重点科研项目(不包括项目中的课题);或成果转让和技术开发到校软件总经费350万元及以上;或成为国际同行公认的研究方向;或获首台套装备认定。
1.4智慧农业装备
1.4.1无人农机系统
以智慧感知技术与物联技术为支撑,突破农机田间作业自主系统、农田机械自主调度与作业路径规划、农机机群协同作业等关键技术,集成耕、种、管、收智能化机械,形成智慧农业机械设计标准和主要农作物全程远程监控自主作业技术体系、智能化整体解决方案,达到国际领先水平。
1.4.2智慧植物工厂系统
攻克设施可控环境下的标准化农艺与机器人作业融合、全天候自主作业、基于生长管控数据的机器人自主调度等关键技术;创制智慧型植物工厂,具备育苗、定植、施药、采摘、输运等农业机器人、温光水气肥智能控制成套装备,实现从一颗蔬菜种子直至成品包装全过程的自动化生产,达到国际领先水平。
1.4.3智慧养殖工厂系统
攻克养殖环境(水体)高效净化、智能投饵作业、个体精量饲喂等关键技术;创制水产养殖系列自主移动式智能作业装备、畜禽养殖智能化管理系统和具有多种功能的农用机器人系统,实现饲料配方、自动喂料、疫病探测等精细化管理。集成环境调控、精量饲喂和物联网系统等设备,形成智慧养殖工厂技术体系、智能化整体解决方案,达到国际领先水平。
上述项目预期标志性成果要求:
获国家奖或省部级一等奖;或国家级重大重点科研项目(不包括项目中的课题);或成果转让和技术开发到校软件总经费350万元及以上;或建成国际领先水平的应用示范工程,在行业中产生重大影响。
1.5成果转化与推广应用研究
大力转化与推广新型耕整地复式作业装备、高速精密播种机械、高速自动移栽机械、地面与航空高工效智能化施药装备、精准节水灌溉装备、大喂入量智能高效稻麦联合收获机、深泥脚田水稻联合收获机、秸秆收集和快速发酵装备、高效粮食干燥装备等技术成果,解决我国主要粮油作物生产的全程机械化问题。
大力转化与推广设施农业、农业机器人、农业物联网、农业信息感知、作业过程智能调控、农机自主作业等智慧农业装备关键技术的成果转化,全面提升国产农业装备的智能化水平。
上述项目预期标志性成果要求:
获国家二等奖及以上。
2.智库项目
把为农业装备行业提供重要的智库决策支持作为己任,通过组织农业装备发展国际论坛,出版农业装备白皮书,起草农业装备战略报告和发展规划,成为农业装备发展战略国家智库,为政府、行业发展提供决策咨询和智力支撑。
2.1 发展模式
机械化农业、智能化农业发展模式研究。
2.2 发展战略
农业装备中长期发展路线图、“一带一路”助推农业装备制造业“走出去”发展战略研究。
上述项目预期标志性成果要求:
研究成果被农业与农村部等部委采纳;或报告获国家领导人批示。
3.国际交流合作项目
3.1“一带一路”海外农业装备产教合作
深化农业装备学科学生国际协同培养;带领国内农业装备行业企业走出国门,服务和带动“一带一路”沿线国家农业装备机械化发展;在沿线国家建立人才教育(培训)机构(基地)。
3.2国际农业装备科研创新合作
汇聚国际人才,开展深度科研合作,建立国际农业装备科研创新合作平台。成为农业装备国际合作、学术交流的窗口。
上述项目预期标志性成果要求:
在沿线国家建立农业装备联合研究院、人才教育(培训)机构(基地);或牵头组织学术、技术、教育合作联盟;或承担国家重大重点国际合作项目;或成为国家级国际科技合作基地。