泥里淘“金”，探秘平沙蓮藕之美

“我是鄉(xiāng)村智理人”團(tuán)隊(duì)以智能機(jī)械賦能藕業(yè)發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新構(gòu)建藕業(yè)發(fā)展新格局。

水陸兩棲智慧農(nóng)業(yè)蓮藕采摘?dú)鈮|船是一種集水陸兩棲于一體的采藕工具，可通過搭載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)等智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采摘作業(yè)，提高采摘效率和質(zhì)量。同時(shí)，還配備各種傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度、溫度、PH值等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為農(nóng)田管理提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。

2023年7月8日，廣東工業(yè)大學(xué)“我是鄉(xiāng)村智理人”三下鄉(xiāng)省級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目社會(huì)實(shí)踐團(tuán)隊(duì)積極響應(yīng)國家“十四五”規(guī)劃，赴珠海市蓮藕產(chǎn)業(yè)示范基地進(jìn)行蓮藕采摘調(diào)研，并首次嘗試使用團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的采藕機(jī)進(jìn)行蓮藕采摘，以智能機(jī)械賦能藕業(yè)發(fā)展，幫助采藕行業(yè)從靠經(jīng)驗(yàn)變?yōu)榭考夹g(shù)，讓“體力活” 成為“技術(shù)活”，用科學(xué)知識(shí)加速時(shí)代進(jìn)步，開創(chuàng)采藕新時(shí)代！

走訪藕業(yè)問需求 傾心傾力解難題

“我是鄉(xiāng)村智理人”團(tuán)隊(duì)來到了平沙鎮(zhèn)人民政府向有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹了挖藕機(jī)的模型，與其交流在老齡化背景下如何推進(jìn)藕業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。農(nóng)業(yè)的根本出路在于現(xiàn)代化，數(shù)字化、智能化，無論是助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增效，還是推動(dòng)鄉(xiāng)村振興跑出“加速度”，都更加需要科技創(chuàng)新力量的支撐。目前平沙鎮(zhèn)隨著人口老齡化的加深，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無法實(shí)現(xiàn)精耕細(xì)作，生產(chǎn)效率下降，對(duì)當(dāng)?shù)嘏簶I(yè)等農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了直接的影響。因此，以智能機(jī)械助力鄉(xiāng)村振興是必然趨勢(shì)。

為進(jìn)一步調(diào)研分析當(dāng)?shù)赝谂旱默F(xiàn)狀，深入挖掘藕業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級(jí)的瓶頸，“我是鄉(xiāng)村智理人”團(tuán)隊(duì)在珠海市蓮藕產(chǎn)業(yè)示范基地進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，基地負(fù)責(zé)人為實(shí)踐團(tuán)講述了目前蓮藕采摘的現(xiàn)狀及所遇到的難題，并表示“現(xiàn)采藕技術(shù)落后，大多數(shù)是人工采藕，經(jīng)常需要消耗大量的人力物力”。隨后，實(shí)踐團(tuán)采訪了當(dāng)?shù)毓ぷ鞯霓r(nóng)民，他們提到，由于目前無法進(jìn)行機(jī)械化作業(yè)，只能依靠經(jīng)驗(yàn)徒手將藕從泥潭中挖出。傳統(tǒng)的粗放式經(jīng)營模式制約著農(nóng)業(yè)科技的應(yīng)用，針對(duì)他們提出的問題，實(shí)踐團(tuán)向他們介紹了水陸兩棲智慧農(nóng)業(yè)蓮藕采摘?dú)鈮|船。采藕機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采摘作業(yè)，為農(nóng)田管理提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。他們對(duì)采藕機(jī)表示十分認(rèn)可，認(rèn)為運(yùn)用實(shí)踐團(tuán)的采藕機(jī)器，能夠切實(shí)有效解決當(dāng)?shù)夭膳盒袠I(yè)遇到的困難，十分期待與實(shí)踐團(tuán)的繼續(xù)合作。

發(fā)現(xiàn)潛在問題，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新

經(jīng)過走訪調(diào)研，開展鄉(xiāng)村振興科技支撐行動(dòng)，“我是鄉(xiāng)村智理人”團(tuán)隊(duì)將一代采藕機(jī)進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)，經(jīng)過多次的測(cè)試，實(shí)踐團(tuán)發(fā)現(xiàn)采藕機(jī)的主要問題在于蓮藕定位方面。采藕時(shí)由于環(huán)境多變導(dǎo)致采藕機(jī)不能精確定位，造成蓮藕損壞。為了解決這一問題，團(tuán)隊(duì)成員決定跟隨農(nóng)民親自體驗(yàn)下地挖藕的過程，了解實(shí)踐中該如何定位蓮藕所在，圍繞實(shí)際難點(diǎn)開展重點(diǎn)攻關(guān)，對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)器進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

蓮藕產(chǎn)業(yè)示范基地以技術(shù)培訓(xùn)的方式為我們開展“零距離”采摘指導(dǎo)。實(shí)踐團(tuán)認(rèn)識(shí)到，采藕首先要確定藕的生長位置與方向，在鎖定蓮藕的位置后，用高壓水槍對(duì)準(zhǔn)藕桿，沖散蓮藕周圍的淤泥，再把蓮藕輕輕往上提，蓮藕就露出水面了。

實(shí)踐團(tuán)成員在切身體驗(yàn)挖藕之后，紛紛感慨道：“挖藕不僅是力氣活兒，同樣也是技術(shù)活兒”。挖藕的時(shí)候如何判斷蓮藕的生長方向，都是挖藕人積累經(jīng)驗(yàn)并總結(jié)、判斷而成的。通過此次挖藕體驗(yàn)，實(shí)踐團(tuán)的成員體會(huì)到了人工挖藕的艱辛與不易，深入了解到了采摘蓮藕的工作流程與原理，在后續(xù)的采藕機(jī)改造升級(jí)中起到了至關(guān)重要的作用。

尋根究“藕”，攻堅(jiān)破難

以科技創(chuàng)新引領(lǐng)鄉(xiāng)村振興，在充分了解了挖藕的原理之后，實(shí)踐團(tuán)全力以赴，誓要攻破技術(shù)難關(guān)。在查閱相關(guān)文獻(xiàn)、與指導(dǎo)老師等進(jìn)行交流討論后，實(shí)踐團(tuán)以問題為導(dǎo)向，以采藕的實(shí)際需求為依據(jù)，遵循著“分析現(xiàn)狀-發(fā)現(xiàn)問題-解決問題”的研究邏輯，結(jié)合多次測(cè)試的數(shù)據(jù)，有針對(duì)性地對(duì)采藕機(jī)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)以科技為擎，為藕業(yè)賦智賦能。

堅(jiān)持藕業(yè)科技自立自強(qiáng)，推進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)

推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，增強(qiáng)藕業(yè)發(fā)展后勁。新裝置主要由主船體、儲(chǔ)物船、采藕機(jī)構(gòu)組成，主船體上裝有攝像頭、超聲波系統(tǒng)、水泵、高壓水槍及鉤爪旋轉(zhuǎn)裝置。

該設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，首先通過電機(jī)將水經(jīng)過濾筒抽入水泵，利用水壓噴流式原理，通過水泵抽水增壓，調(diào)節(jié)水壓到合適壓力。依據(jù)超聲波傳感器的信號(hào)通過水、泥和藕三種不同的介質(zhì)時(shí)波形發(fā)生的變化，定位到藕的具體位置。絲桿帶動(dòng)噴頭向下，使得噴頭對(duì)準(zhǔn)淤泥下的蓮藕，再由旋轉(zhuǎn)裝置調(diào)整合適的沖水角度。利用高壓噴頭噴出水射流，沖擊破碎蓮藕表面的淤泥，直至蓮藕完全裸露在水底，由于蓮藕密度比水小，蓮藕會(huì)在自身浮力作用下浮出水面。挖藕機(jī)上搭載的攝像頭對(duì)漂浮在水面上的蓮藕進(jìn)行識(shí)別，由機(jī)械手將蓮藕送入載藕船艙，完成采摘與收集。

水陸兩棲智慧農(nóng)業(yè)蓮藕采摘運(yùn)輸一體化氣墊船預(yù)期一次可收集50公斤左右的蓮藕，具有良好的市場(chǎng)前景。該設(shè)備有三大優(yōu)勢(shì)：

1.對(duì)比人工采藕。通過科技創(chuàng)新，解決了人工采收作業(yè)環(huán)境惡劣，采藕效率低下，且用工成本高等問題。助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增效，實(shí)現(xiàn)科技助農(nóng)。

2.對(duì)比一代氣墊船，二代利用超聲波系統(tǒng)精確定位蓮藕的位置，完美解決了因定位不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的蓮藕受損等問題。

3.二代在氣墊船上增加了鉤爪旋轉(zhuǎn)裝置和蓮藕收集裝置。解決了蓮藕被采摘出來后仍然需要人工下水收集的現(xiàn)狀，進(jìn)一步改善蓮藕采收的作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了采藕收藕一體化。

未來此氣墊船將實(shí)現(xiàn)播種、施肥、采摘、運(yùn)輸功能四合一，提高采藕機(jī)智能化程度，設(shè)計(jì)自主導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)采藕機(jī)的路徑規(guī)劃，進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。此外，實(shí)踐團(tuán)成員還嘗試將新型材料應(yīng)用到氣墊船的研制中，新材料的使用可以在確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下進(jìn)一步降低整機(jī)質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸，減少動(dòng)力消耗，提高作業(yè)速度、采摘精度及機(jī)具使用壽命。最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程智能化、自動(dòng)化，促進(jìn)農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效，使農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平明顯上升，打造中國式的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)強(qiáng)國。

“珠海振興看平沙，平沙振興看藕業(yè)”，“我是鄉(xiāng)村智理人”團(tuán)隊(duì)通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式，對(duì)水陸兩棲智慧農(nóng)業(yè)蓮藕采摘運(yùn)輸一體化氣墊船有了更精確的升級(jí)。面向未來，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化空間廣闊、大有可為。實(shí)踐團(tuán)將始終以科技助農(nóng)為目標(biāo)，堅(jiān)持問題導(dǎo)向，不斷創(chuàng)新，推進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步落實(shí)新裝置的研發(fā)?！拔沂青l(xiāng)村智理人”團(tuán)隊(duì)將使用自主研發(fā)的采藕機(jī)真正地幫助到藕業(yè)，以科技賦能藕業(yè)，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興與發(fā)展！

來源：廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院“我是鄉(xiāng)村智理人”團(tuán)隊(duì)