河南职院师生携手研发农机抑尘装备助力农业绿色发展

本网讯 小麦联合收获机作业时的扬尘污染，是长期困扰农业生产的“顽疾”。这些弥漫在田间的秸秆粉尘不仅严重威胁农机手呼吸系统健康，导致长时间作业后“满脸尘垢”，更会遮挡操作视线造成漏割，使每亩小麦损失约0.48公斤;同时，粉尘还会干扰农机视觉识别系统和高灵敏度传感器，制约精准作业技术升级。

图1 机械收割尘土漫天飞扬

面对这一问题，传统抑尘技术陷入“高成本低效能”困境。人工移动式喷雾降尘原理简单，但会使秸秆潮湿、脱粒受阻，间接致粮食减产约20%;喷淋降尘装置耗水耗电，在缺水地区难推广，还会增加机收损失;布袋除尘装置阻力大、易堵塞，清灰受限，高温潮湿田间维护成本高;静电除尘技术能过滤粉尘，但有火灾隐患。更棘手的是，未加装有效抑尘装置的收割机排杂口烟尘扩散，难实现“扬尘不出田”，且传统监测设备难精准检测烟尘，数据失真突出，致使扬尘污染治理缺乏科学依据。

科技兴农筑根基 科教融汇育新才

河南职业技术学院依托河南省智能网联新能源汽车安全检测工程技术研究中心、河南省集成电路载板高精度柔线检测工程技术研究中心两大科研平台支撑，成功研发小麦抑尘设备。指导老师贯彻将科研成果转化成教学成果的理念，带领以秦俊杰为首的电气自动化专业学生以“实战迭代”为路径，全程参与设备完善升级与项目推进，构建起“科研筑基、教学赋能、学生攻坚”的良性闭环。

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团队立足电气自动化技术核心优势，创新设计出由“粉尘浓度传感器、引流风机、主动风冷导热口、C型排杂罩、集尘箱体”构成的抑尘系统。

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小麦抑尘设备核心工作逻辑清晰高效：引流风机通过改变气流方向实现双向作用——正向运转时，气流向上形成强劲吸力，带动杂物与粉尘同步上升;此时，C型排杂口与防静电滤芯组成的二级过滤机制精准发力：排杂口先一步拦截较大秸秆等杂物，防静电滤芯再深度过滤细粉尘，双重净化后的粉尘则借助小麦联合收获机的震动与向下气流，顺畅落入集尘箱体完成收集。利用粉尘传感器实现粉尘数据的可视化，精准采集数据。

图4

该创新抑尘系统设计独特且应用效果显著：经具备 CMA资质的第三方检测机构权威验证，可使作业区域扬尘降低 49.92%、扬尘出田降低 70.53%，有效遏制粉尘扩散，既改善操作环境、减少健康危害，又提高小麦联合收获机效率，为农业领域“蓝天保卫战”提供扎实技术支撑。团队正联合农业企业、农机合作社推广，依实际反馈优化系统以适配不同作业环境;在科教融汇中，成员既习得专业技能，也培养创新实践能力，深悟科技兴农意义，坚定相关决心，助力乡村振兴之路越走越宽。

攻坚研发全历程，创新迭代铸就高效抑尘装备

从田间痛点到技术突破，河南职业技术学院电气自动化专业团队以“问题溯源—技术攻关—仿真验证—迭代优化”四阶研发路径，铸就高效抑尘装备，用青春智慧破解农业扬尘治理难题。

问题发现：田间调研锚定方向

团队通过走访郑州周边5县区麦田(如图4)，跟机记录300余小时作业数据，发现82%的扬尘源自收割机侧排杂口“高速抛洒”，且传统设备普遍存在“抑尘效果差、维护成本高、安全隐患大”三大问题。结合国家《农业农村减排固碳实施方案》和河南省《小麦机械化收获扬尘污染防治技术规范》中“20米外无明显扬尘扩散”的要求，团队确立“安全高效、节能适配”的研发目标。

图5 团队通过走访郑州周边5县区麦田

设备研发：核心创新破局关键

聚焦四大技术难题，团队逐一攻坚：针对排杂口扬尘难控，基于CFD-DPM流体力学仿真，设计出半包裹C型集尘罩，通过压低扬尘高度实现一级过滤;为解决滤芯堵塞，研发“聚酯纤维+亚微米超细纤维”复合防静电滤芯，以3×5网格布局提升过滤效率，自清洁率达75%;针对油箱高温隐患，创新主动风冷散热技术，利用洁净气流直吹油箱降温，同时通过风机反向运行实现滤芯自清洁;为破解监测数据失真，构建“无人机+地面APP+PC端”实时监测系统，实现PM10浓度动态可视化。经具有CMA资质的第三方检测机构验证和田间试验，装备作业区域扬尘降低49.92%，扬尘出田降低70.53%，远超预期目标。此时，团队已申请6项专利，成立智能、机械、农机交叉学科团队，核心技术形成壁垒。

图6 第一代设备

图7 第一代设备田间试验

设备迭代：设备轻量化、数据可视化、监测智能化

智能化：在C型排杂口处加装粉尘浓度传感器、农机作业扬尘动态控制管理平台，实现排杂口处粉尘浓度实时监测，实现数据可视化。

数据化：在驾驶室加装粉尘浓度传感器数据传输终端。

轻量化：进风口由原本的八角集尘箱体底部开口改为侧开口，减少连接软管长度，使设备更加轻量化，安装更便捷。

项目落地：成果转化惠及田间

团队与郑州朴华科技有限公司、郑州中联收获机械有限公司协作推进技术转化，通过轻量化设计、模块化改造，使设备适配多种机型。在登封、新郑等5县区的611亩麦田推广中，农机手反馈“视野清晰了，呼吸顺畅了”，郑州中联收获机械有限公司评价对本设备做出评价意见：“该设备具有防静电、自清洁、易装配等优点，具有重大推广价值”。

图10 团队成员到郑州中联收获机械有限公司进行汇报

从田间调研的“满身尘”到实验室的“千次试”，再到地头的“麦浪清”，四阶创新迭代让高效抑尘装备从图纸走向田野，为农业绿色转型注入“青春动能”。

图11 郑州中联收获机械有限公司《关于对小麦联合收割机抑尘装备的评价意见》

服务乡村振兴，科技成果转化见实效

团队积极响应国家《“十四五” 推进农业农村现代化规划》和《大气污染防治行动计划》，聚焦农业面源污染防治，推动科技成果从“实验室”走向“田间地头”。目前，该设备已在郑州周边开封、新郑、荥阳、巩义、中牟5县区推广应用，累计推广面积达611亩，获农机手和农户一致好评：

图12 农民手写感谢信

同时，团队还注重对农户的技术培训和指导，确保他们能够熟练掌握设备的操作和维护技能。定期组织技术人员深入田间地头，为农户提供现场技术支持和解决方案。

粮食作物协同创新中心主任，兼任农业部小麦专家指导组副组长的郭天财教授，对该设备给予了高度支持与推荐。

图13 团队成员到郑州中联收获机械有限公司进行汇报

图14 郭天财推荐信

河南省农机农垦发展中心出具相关评价：

更值得一提的是，该项目在指导老师的优秀带领下已经在河南省第十七届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中取得优异成绩并一路冲进国赛。

青年匠心筑梦，职教创新正当时

学生充分发挥在专业学习中练就的核心能力：动手实践能力突出，深谙控制原理，熟练掌握 PLC 编程技术，始终渴望将所学转化为解决实际问题的力量。当前，我国正加快构建绿色低碳循环发展的农业经济体系，河南职业技术学院学子以实际行动响应国家战略，用电气自动化技术为传统农机‘赋能’，为农业绿色发展‘减负’，彰显青年服务‘三农’、建设美丽中国的责任与担当。

未来，团队将持续完善系统智能化水平，优化控制算法，探索物联网远程监控与大数据分析功能，推动设备向‘智慧农业环保装备’迈进，力争更广范围推广应用，让科技点亮田野，为建设宜居宜业和美乡村贡献更多‘河南职院力量’。（河南职业技术学院供稿）