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国家重点学科--
业电气化与自动化学科 

  1. 简介:

农业电气化与自动化学科设立于1960年,是在农业机械设计制造学科中农业机械检测与控制研究方向和农业电气化本科专业的基础上发展起来的,是当时全国仅有的二个专业点之一,也是是金沙国际唯一官网的传统优势学科之一。经过五十年的建设,该学科取得了长足的发展,已成为我国农业电气化、农业装备自动化研究和人才培养的重要基地。2000年农业电气化与自动化学科成为全国该学科第二个博士学位授权点,2001年被评为江苏省十五重点学科,2006年再次被评为江苏省十一五重点学科,2007年被评为国家十一五重点学科,2011年获江苏省高校优势学科建设立项。

农业电气化与自动化学科已经形成了3个特色鲜明的研究方向:农业电气装备的自动化与电能质量、农业生物生长过程中的自动控制技术和农业工程中的信息处理技术。

该学科历来重视人才培养和国际间的学术交流与合作。2006以来共招收博士20余名、硕士100余人,为企业举办了各类专业证书班和短训班,培养工程应用型人才1000人以上。培养的博士毕业生已有多名成为行业的领军人物。近年来举办大型国内外学术会议3次,赴境外参加重要学术活动60余人次,参加国际合作项目5项,接收国内外访问学者6人。

2006年以来,该学科完成了30多项国家和省重点科研项目,其中国家自然科学基金8项,国家863”计划7项。目前承担国家自然科学基金10余项,其中2010年获国家自然科学基金立项8项,省自然科学基金等省部级以上项目20余项。在科学通报中国科学等国内外核心期刊上发表学术论文300余篇,其中SCIEI检索200余篇。获国家技术发明奖二等奖1项,国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步奖5项,授权发明专利25项;获国家教学成果二等奖1项,国家级精品课程1门,省教学成果特等奖1项,省级精品课程1门。建有国家级教学团队1个,江苏省科技创新团队1个。

学科设有江苏省电工电子实验教学示范中心1个,校级农业电气化与自动化研究中心实验室1个;和企业共建了江苏省智能化电气元器件工程技术研究中心1、江苏省电气成套设备工程技术研究中心和江苏省现代农业装备与智能化技术高技术重点实验室。学科实验室总面积达2000平方米,实验设备总值1600万元。与常州东风农机集团有限公司、江苏沃得农机有限公司、江苏华厦电气集团等单位建立了紧密型的产学研基地,在江苏大全电气集团设立了企业博士后工作站。

本学科经过几十年建设,围绕制约和促进农业发展的电气化和自动化中重大科学问题和技术基础问题开展深入研究,在农业电气装备、电能质量控制、生物发酵工程、电力传动、农业生物状态与产品质量检测与评定、规模化养殖和微生物生长的环境检测与控制技术等方面取得了丰硕的成果,产生了一批影响力大的标志性成果,部分研究领域达到国际先进水平,对国内(特别是南方地区)农业发展具有很强的示范和辐射作用,更好地服务了地方社会经济的发展。

 

  1. 学科队伍

学科队伍建设取得了显著的成绩,具有教授19人、副教授24人,有海外学术背景人员10余人,博士学位比例为75%45岁以下研究人员占74%,是一支以中青年教授为学术带头人,结构合理、富有开拓创新精神的学术队伍。 
 

  1. 研究领域

农业电气化与自动化学科已经形成了3个特色鲜明的研究方向:农业电气装备的自动化与电能质量、农业生物生长过程中的自动控制技术和农业工程中的信息处理技术。

方向一:农业电气装备的自动化与电能质量控制

针对我国南方农村电网的运行和负载特性,根据电压等级与容量大小,采用大功率器件IGCTIGBT,进行SVG主电路的结构与工艺设计,研究SVG在电压对称与不对称状态下的运行控制策略,提高其智能化数字控制系统的性能,实现工程应用。运用高性能的微处理器、数字通讯技术与现代控制技术,开展电力系统有源滤波、谐波抑制、动态无功补偿、大功率电力电子器件应用等方面的研究。形成了具有自主知识产权的新产品,所开发的中、低压自动谐波抑制与无功补偿装置,具有较高的科技含量,研究水平在国内处于领先,已转让给江苏大全集团、江苏美联电气集团等多家企业,并投入批量生产。

目前该方向重点开展的研究内容为:基于发动机和旋转电机的混合动力系统运行规律和驱动控制策略,对无轴承永磁薄片电机驱动系统和无轴承电机泵进行了研究;以太阳能电池发电并网为切入点,通过大功率电力电子器件的双向逆变,研制光伏电站系统;研究采用磁悬浮电机飞轮储能技术;研究储能系统在并网和孤立运行模式切换下的控制策略和与随机能源的协调运行理论;开展30kW以下独立运行的农用小型风力发电机组的研究与开发;研制农村智能配电网研究平台,构建能源与通信系统的集成体系和智能电网分步式智能系统。

方向二:农业生物生长过程中的自动控制技术

研究了工厂化养殖水体温度、溶解氧含量、pH值等多种环境因子的远程集散测控方法,在国内率先建立鱼病自动诊断的图像处理方法,申请发明专利2项,成果获得教育部科学技术二等奖。开发基于J2EE系统框架的畜禽精细养殖技术平台,构建畜禽产品全程质量安全基础信息体系平台,对畜禽的健康状况进行在线诊断,获得鉴定成果3项。在国内开创性地采用神经网络逆方法进行了微生物反应过程中的生物量软测量,如总糖浓度、菌体浓度、重要残物浓度测量等,为新品种工艺实现与农业食用菌生产奠定了基础,其研究成果获得国家技术发明奖二等奖。

目前该方向重点开展的研究内容为:研究水产养殖尾水的净化与循环利用,实现对水产养殖的主要环境因子和养殖鱼类生长情况进行实时监控;研究农作物秸秆固态发酵生产燃料乙醇装备及控制技术,重点研究突破成套设备控制系统中关键参数软测量、关键参数解耦控制等技术;将视频识别、RFID、无线传感网络、GPRS无线传输等先进技术应用于畜禽规模养殖工程中,开发基于机器视觉和行为识别技术的畜禽疫病诊断和早期预报系统以及畜禽产品全程质量安全监控与可溯源管理系统。

方向三:农业工程中的信息处理技术

在国家自然科学基金项目和“863”等项目的资助下,紧紧围绕信号与信息处理技术在农业工程中应用的关键性问题,应用高性能的微型计算机、新型传感器、现代通讯技术以及人工智能算法,研究温室内的温度、湿度、二氧化碳气体、肥水等环境因子动态变化规律,揭示不同作物与各受控环境因子相互作用的规律和作用机理,对采用无线传感网络对相关温室环境因子进行检测的新技术,基于信息融合的温室环境优化调控,以及温室WSN故障诊断进行了研究,使温室作物生产规范化,科学化,大大提高温室生产技术水平,从而获得较好的经济效益和社会效益。

目前该方向重点开展的研究内容为:开展物联网在农业工程中应用的研究,针对物质种类最多的农业,通过物联网将鲜活农产品的生长状态、环境变化反应、储藏保鲜、流通质量安全与设备、机器、人的主动行为紧密结合,解决智能感知器的成本问题、物联网感知节点上数据高效传输问题,并制定无线传感网络在农业工程中应用的标准。开展农业土壤中的菌落与养殖业环境有害菌检测方法研究,对农业土壤中菌落检测方法,水产养殖池塘污泥中有害菌检测方法,家禽养殖场内有害菌检测方法等进行系统的研究,实现快速、准确、有效、动态地监测相关的有害菌,把现有微生物检测系统应用于农业工程中,解决目前尚不适合农业土壤菌落检测的问题。

 

  1. 研究成果

2006年以来,该学科完成了30多项国家和省重点科研项目,其中国家自然科学基金8项,国家863”计划7项。目前承担国家自然科学基金10余项,省自然科学基金等省部级以上项目20余项。在科学通报中国科学等国内外核心期刊上发表学术论文300余篇,其中SCIEI检索200余篇。获国家技术发明奖二等奖1项,国家科技进步二等奖1项,省部级科技进步奖5项,授权发明专利25项;获国家教学成果二等奖1项,国家级精品课程1门,省教学成果特等奖1项,省级精品课程1门。建有国家级教学团队1个,江苏省科技创新团队1个。

 

  1. 近5年代表性科研项目


序号

项目来源

项目名称

负责人

起止时间

总经费(万元)

1

国家重点研发计划

大数据“云平台”构建

杨宁

2019-2022

90.95

2

国家重点研发计划

粮油食品供应链中危害物的波谱快速检测技术与装置研发

江辉

2018-2021

145

3

国家重点研发计划

茶叶品质的光谱成像化检测技术与装备开发

江辉

2017-2020

93

4

国家重点研发计划

特色高值农产品真伪和身份精准甄别技术研究

潘天红

2017-2020

40

5

江苏省自然科学基金(优青)

集成微流控有机磷农残检测误差传导机理研究

杨宁

2018- 2021

50

6

国家自然科学基金(面上)

混合动力拖拉机小电容多功率耦合与高效合成系统研究

张超

2021-2024

60

7

国家自然科学基金(面上)

黏弹性苹果采摘机器人夹持器抓持损伤机理与无损抓取研究

姬伟

2020-2023

58

8

国家自然科学基金(面上)

高地隙喷雾机4WID电动直驱关键技术及控制研究

沈跃

2020-2023

60

9

国家自然科学基金(面上)

基于荧光-可见光-近红外多源高光谱图像深度特征的油菜叶片重金属检测方法研究

孙俊

2020-2023

58

10

国家自然科学基金(面上)

基于计算机视觉的群养猪身份和进食行为识别方法研究

朱伟兴

2019-2022

60

11

国家自然科学基金(面上)

基于正交极化外差混频的CMOS太赫兹探测芯片研究

徐雷钧

2019-2022

63

12

国家自然科学基金(面上)

电动拖拉机多模式动力耦合复合电机系统研究

全力

2018-2021

63

13

国家自然科学基金(青年)

有机磷农残集成微流控光度检测非线性误差形成机理及补偿方法

杨宁

2018-2020

19

14

国家自然科学基金(青年)

乙醇固态发酵理化指标的显微振动融合光谱检测机理及方法研究

江辉

2018-2020

25

15

国家自然科学基金(应急管理)

基于压电介质材料天线的复合能量收集研究

白雪

2018

15

16

国家自然科学基金(面上)

旋转式心脏泵的多目标变转速控制

王芳群

2017-2019

63

17

国家自然科学基金(面上)

基于信息融合的微环境细胞活性传感与量化基础研究

张荣标

2017-2019

61

18

国家自然科学基金(面上)

基于快速视觉伺服控制的多照度环境苹果高效机器采摘方法研究

赵德安

2016-2019

61

19

国家自然科学基金(面上)

基于稀疏表示的大规模MIMO系统信道估计和传输方案设计的研究

戴继生

2016-2019

60

20

国家自然科学基金(青年)

激光探测多信息融合的果园变量喷雾模型与实时控制研究

刘慧

2016-2018

21

21

广东省重点领域研发计划

海水池塘生态工程化养殖技术与模式

孙月平

2020-2023

28

22

江苏省重点研发计划

无人驾驶精密变量喷雾机与农药减施关键技术研发

刘慧

2018-2020

50

23

江苏省自然科学基金(面上)

面向全天候行人检测任务的多源图像特征融合方法研究

沈继锋

2019-2022

10

24

江苏省自然科学基金(面上)

激光智能喷雾机实时混药与变量施药协调控制研究

沈跃

2018-2021

10

25

江苏省自然科学基金(青年)

池塘河蟹养殖船载自动均匀投饲方法研究

孙月平

2017-2020

20

26

江苏省自然科学基金(面上)

CMOS全相位高灵敏太赫兹探测器研究

徐雷钧

2016-2019

10

27

江苏省自然科学基金(青年)

基于“机地”双平台多源信息融合的作物氮素监测研究

汪沛

2016-2019

20

28

江苏省农业科技自主创新资金

类球形果蔬采摘机器人末端执行器设计研发与柔顺控制

姬伟

2020-2022

30

29

江苏省农业科技自主创新资金

基于气体微流控衍射指纹识别技术的水稻真菌病害早期预警监测关键技术研究

杨宁

2018-2021

40

30

江苏省渔业科技类项目

河蟹养殖池塘全覆盖自动均匀投饵作业船研发与应用示范

赵德安

2017-2019

35

31

江苏省农业科技自主创新资金

谷物品质检测用太赫兹探测仪器关键技术及集成创新

徐雷钧

2017-2019

30

32

江苏省政策引导类专项资金(国际科技合作)

自主导航精密变量施药机器人的联合开发

刘慧

2017-2019

40

33

江苏省农业自主创新资金项目

家猪精细养殖物联网系统研发及示范应用

刘星桥

2016-2019

100


  1. 寻求合作

近几年农业电气化与自动化学科不断拓展研究领域,创新研究成果,在农业电气装备、电能质量控制、农电网滤波检测装置和开关电器及控制保护装置、生物发酵工程、电力传动装置、液态和固态发酵设备、水产及畜禽规模化养殖的环境检测及控制、农业微生物生长环境的优化控制等方的研究取得了实质性的成果,可寻求进一步技术合作与产品开发。