1. 成果名称
多能源互补驱动低能耗喷灌机系列产品研发与应用
2. 成果简介
针对喷灌机组能耗高、灌溉均匀性差和配套产品缺乏等问题，该项目在“十二五”国家科技支撑计划课题支持下，充分发挥旱区光照资源丰富的优势并考虑系统经济性，通过集成创新和核心部件的原始创新，提出了移动式喷灌机组多能源（光电油）互补驱动理论与优化决策技术、节能降耗协同技术和精准灌溉技术，研发创制出2种多能源互补驱动喷灌机组（卷盘式和渠喂式）和3种配套产品（太阳能牵引机、太阳能驱动施肥装置和田间灌溉多功能作业机），机组运行能耗降低20.0%-28.6%，灌水均匀度不低于85%。主要创新成果如下：
（1）提出灌溉系统多能源互补驱动理论与优化决策技术。提出以充分利用太阳能为前提，采用多能源互补驱动，实现灌溉系统节能降耗绿色运行的科学设想，构建区域光伏发电与喷灌机组动力匹配预测方法；以供电系统年费用为目标函数，以负载亏电率和灌水需求为约束条件，以参考作物蒸发蒸腾量、作物系数、发电量等为输入变量，以光伏、蓄电池和柴油机容量为决策变量，建立光电油多能源互补驱动优化决策模型，实现适时适地适量能源动力配置。
（2）构建了灌溉机组节能降耗协同技术。通过理论分析构建了机组通用能耗计算模型，明确了机组各部分能耗占比，以降低移动式喷灌机组能耗为目标，提出了以光伏电机驱动、管道参数优化、降低喷头工作压力为核心内容的喷灌机组节能降耗协同技术，使机组能耗降低20.0%-28.6%，有效解决了传统移动式喷灌机组运行能耗较高的行业难题。
（3）研发出移动式喷灌机组精准灌溉、导航和行走控制装置。研发出基于土壤水分和卷管层间差速补偿的机组速度调控技术，实现了适时适量灌溉，灌溉均匀度不低于85%，提高了灌溉质量，解决了传统喷灌机组灌溉均匀性差的难题；开发出多源传感器融合机组导航与自动行走控制技术，实现了喷灌机组多源传感器精准、连续导航，路径横向大偏移量不超过0.2m，有效解决了传统喷灌机组单一导航方式引发的导航精度不高的问题。
（4）开发出单/双/多喷头3种型式的多能源互补驱动卷盘式喷灌机组和50m/70m桁架2种规格的多能源互补驱动渠喂式喷灌机组，以及太阳能牵引机、太阳能驱动施肥装置、田间灌溉多功能作业机3种配套产品，在生产中应用。
获批专利14件，其中，发明专利7件、实用新型7件，登记计算机软件著作权5件，制定地方标准2项，发表论文45篇，其中SCI和EI收录30篇，培养博士和硕士研究生15名，研发创制的一种适于移动式喷灌机的低压喷头在全国水利创新大赛中获得特等奖。
项目组与江苏天水灌排设备有限公司、河北润农节水科技有限公司、安徽艾瑞德农业装备股份有限公司、徐州立新灌排设备有限公司和杨凌润沃节水灌溉设备有限公司等企业展开密切合作，实现了研发产品的批量生产，已在内蒙古、宁夏、陕西、安徽等地进行示范推广，据不完全统计，推广应用面积60.06万亩，产生经济社会效益1.18亿元，具有良好的推广应用前景。
该项目研制的多能源互补驱动低能耗喷灌机组及其配套产品，对提升我国喷灌技术水平，促进产品更新换代，增强产品国际竞争力，具有重要的推动作用。
3. 主要完成人情况（需列出所有完成人）
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姓名 |
吴普特 |
排名 |
1 |
行政职务 |
校长 |
技术职称 |
研究员 |
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工作单位 |
西北农林科技大学 |
完成单位 |
西北农林科技大学 |
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对本项目 贡献 |
负责项目总体技术方案设计与组织实施，对科技创新中第1~4项做出创造性贡献，提出多能源互补驱动移动式喷灌技术，研发了机组自主行走控制技术，研制了喷灌机组及配套产品，投入工作量占本人工作总量的50%，旁证材料为：10项专利（附件1-1~1-8、1-11和1-13），9篇论文（附件3-1、3-2、3-4、3-7、3-8、3-9、3-12、3-14和3-21）和2项地方标准（附件4-1和4-2）。 |
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姓名 |
朱德兰 |
排名 |
2 |
行政职务 |
无 |
技术职称 |
教授 |
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工作单位 |
西北农林科技大学 |
完成单位 |
西北农林科技大学 |
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对本项目 贡献 |
对该成果科技创新中第1~4项科技创新做出了创造性贡献，构建了机组节能降耗协同技术，研制了多能源互补驱动低能耗喷灌机系列产品，投入的工作量占本人工作总量的80%，其旁证材料为：13项国家专利（附件1-1~1-11、1-13、1-14），2项软件（附件2-2、2-5），27篇论文（附件3-1~3-4、3-7~3-29）和2项地方标准（见附件4-1和4-2）。 |
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姓名 |
张林 |
排名 |
3 |
行政职务 |
无 |
技术职称 |
副研究员 |
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工作单位 |
西北农林科技大学 |
完成单位 |
西北农林科技大学 |
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对本项目 贡献 |
对该成果主要科技创新中所列第2和4项科技创新做出了创造性贡献，阐明了机组喷洒水量分布规律，参与研发了低压喷头和喷灌机组，投入的工作量占本人工作总量的80%，其旁证材料为：5项国家专利（附件1-1~1-5）和6篇论文（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 |
行政职务 |
无 |
技术职称 |
讲师 |
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工作单位 |
西北农林科技大学 |
完成单位 |
西北农林科技大学 |
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对本项目 贡献 |
对该成果主要科技创新中所列第2和4项科技创新做出了创造性贡献，构建了卷盘式喷灌机组能耗计算模型，明确了机组各部分能耗占比，提出机组卷管参数和喷头工作压力优化方案，投入的工作量占本人工作总量的80%，其旁证材料为：3项国家专利（附件1-4、1-11、1-13），1项软件著作权（附件2-2），7篇论文（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 |
行政职务 |
无 |
技术职称 |
副教授 |
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工作单位 |
西北农林科技大学 |
完成单位 |
西北农林科技大学 |
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对本项目 贡献 |
对该成果主要科技创新中所列第3项科技创新做出了创造性贡献，实现了机组行走速度与土壤含水量的动态匹配，研发出卷管层间差速补偿技术，投入的工作量占本人工作总量的60%，其旁证材料为：4项国家专利（附件1-6、1-7、1-8和1-12），3项软件著作权（附件2-1、2-3和2-4）和4篇论文（附件3-3、3-22、3-23、3-27）。 |
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姓名 |
陈俊英 |
排名 |
6 |
行政职务 |
无 |
技术职称 |
副教授 |
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工作单位 |
西北农林科技大学 |
完成单位 |
西北农林科技大学 |
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对本项目 贡献 |
对该成果主要科技创新中所列第2项科技创新做出贡献，参与机组喷灌质量研究，投入的工作量占本人工作总量的40%，其旁证材料为：1篇论文（附件3-30）。 |
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姓名 |
侯俊才 |
排名 |
7 |
行政职务 |
无 |
技术职称 |
副教授 |
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工作单位 |
西北农林科技大学 |
完成单位 |
西北农林科技大学 |
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对本项目 贡献 |
对该成果主要科技创新中所列第3项科技创新做出贡献，参与实现了土壤水分的实时远程采集与传输，投入的工作量占本人工作总量的40%，其旁证材料为：1项软件著作权（附件2-5）。 |
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姓名 |
姚一飞 |
排名 |
8 |
行政职务 |
无 |
技术职称 |
讲师 |
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工作单位 |
西北农林科技大学 |
完成单位 |
西北农林科技大学 |
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对本项目 贡献 |
对该成果主要科技创新中所列第3项科技创新做出贡献，参与实现了土壤水分的实时远程采集与传输，投入的工作量占本人工作总量的40%，其旁证材料为：1项软件著作权（附件2-5）。 |
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姓名 |
李庆立 |
排名 |
9 |
行政职务 |
无 |
技术职称 |
高级工程师 |
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工作单位 |
江苏天水灌排设备有限公司 |
完成单位 |
江苏天水灌排设备有限公司 |
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对本项目 贡献 |
协助西北农林科技大学将卷盘式喷灌机推广到黑龙江、河南、陕西、内蒙古等省份，累积控制灌溉面积28.4万亩。对该成果主要科技创新中所列第4项科技创新做出了创造性贡献，投入的工作量占本人工作总量的30%，其旁证材料为：应用证明（附件9-1）。 |
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4. 主要完成单位情况表（需列出所有完成单位）
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主要完成单位 |
西北农林科技大学 |
排名 |
1 |
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对本成果科技创新和推广应用情况的贡献： 作为该项目完成单位，在本项研究中，西北农林科技大学在人力、物力。财力等方面给予了大力支持。提供了实验室、实验设备以及试验地等，保证了人员的配备，积极组织申报课题研究经费，并严格审查材料、组织申报品种审定等。在项目实施期间主持完成了农业部国家小麦产业技术体系，科技部863项目、农业部转化资金项目、陕西省科技计划小麦育种技术及灌区品种选育，陕西省13115工程中心陕西省小麦工程技术研究中心，国家自然基金3项等项目。选育出陕253、陕627、陕715、西农538、西农558优质高产抗病节水小麦新品种，制订出了相应品种标准化优质栽培技术规程，并开展了馒头、面条、面皮的加工研究形成产业链，整体达到国内先进水平。同时创建适于抗旱节水、优质、高产、抗病优异新种质28份，并进一步选育出西农556、西农528、西农583、西农188、西农364、西农6151等小麦新品种进行推广与应用。该项目获省部级科技奖 3 项，植物新品种保护权1项，制定地方标准3项，发表论文85篇。攻克了产量高、品质佳、抗病强、耐旱好、适应广等对立性状不能同时选择的难题，对整体我国小麦优质高产抗病节水的育种研究水平和创新能力做出了重大贡献。 |
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