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【奋进新征程·榜样⑱】南红生态科技创新学生团队:创新研制机器 助力红树林生态植被高效修复
发布时间:2022-11-29   编辑:梁缘   作者:校报记者 张瑜家 梁韦怡 刘培民 陈晓哲   审核:张艳梅   来源:宣传部   浏览次数:

红树林有“海岸卫士”和“海洋绿肺”之称,在控制海岸侵蚀、防御台风、净化海水和保护生物多样性等方面发挥着重要的生态作用。近年来,湛江市通过加大红树林保护修复投入,保护新增红树林人工造林、红树林补植抚育以及营造海岸带生态林等,逐步恢复红树林生态系统。

由华体汇app(中国)责任有限公司学生吴志安、陈俊延、刘大华、赖永朋和邹小田组成的南红生态科技创新团队,以湛江建设“红树林之城”,积极推进红树林保护和修复工作为契机,聚焦红树林种植修复的要点、难点,设计制作出一款可以实现自动规划路径、自动播种、巡航检测、水陆两栖行走、人机交互等功能的红树林生态植被修复机器。该项目在今年8月举办的第十届全国大学生机械创新设计大赛中荣获全国一等奖。


助力实现红树林生态植被的高效修复

“红树林种植作业领域目前以人工种植为主,具有效率低下、种植精度低、存活率偏低等问题,海边滩涂环境作业也存在一定安全隐患,影响红树林修复保护工作的进一步开展。”团队队长吴志安介绍:“为了使红树林的重要生态价值得到高效利用,保护优质种质资源,团队希望设计出一款适合滩涂作业的红树林种植机器,以实现红树林生态植被的高效修复。”

据介绍,该款红树林生态植被修复机器由控制系统、驱动行走系统、传送苗筒系统、种植系统四部分组成,四个部分各司其职,以自动传送代替人工种植,提高安全系数;以自动播种代替人工播种,提高种植密度;以自动巡航代替人工巡航,降低养护难度。

与辅助类机器有本质上的不同,该机器最大的优势是可以直接参与红树林滩涂种植。在机器结构方面,该机器采用独特的半履带半气垫船结构,既解决了滩涂作业时的塌陷难题,降低了人工成本,又为涨潮时机器作业提供了更强的助力,实现了水陆两栖作业。在软件功能方面,该机器配备摄像头,利用视觉识别算法进行实时监控,随时观测水中红树林树苗和周边情况。

为了提升用户体验,团队还研发了配套的网站和APP,方便用户通过APP查看机器自动种植作业的进度。此外,红树林生态修复机器集成了多种传感器,如温度传感器、TDS水质检测传感器、火焰传感器、无线烟雾传感器、热成像传感器等,将种植过程中出现的问题通过云端传输给工作人员,方便工作人员及时制定补救计划。

“机器集自动规划路径、自动播种、巡航检测、水陆两栖、人机交互等功能于一体,实现了从早期种植到后期养护的全自动化。”吴志安表示:“经过多次改进和迭代,目前该款机器已具有自动化程度高、种植效率高和稳定性高的特点。”


高效协作成就更优的项目成果

吴志安来自机械与动力工程学院机械设计制造及其自动化专业,他主要负责统领调度整个团队,以确保工作顺利进行,是团队的主心骨。来自相同专业的另一名成员陈俊延则主要负责机械结构的设计以及组装,来自电子信息工程专业的刘大华主要负责硬件选材和硬件设计,来自数据科学与大数据应用专业的赖永朋则负责软件设计及开发,来自机械电子工程专业的邹小田主要负责文案资料的收集及整理等。团队分工明确,配合默契,各成员在团队合作中都能尽其所能发挥专业优势,尽情施展专业才能,使团队有效实现跨学科优势互补的高效率合作。

项目从构思到成型到落地凝聚了团队所有成员的心血。“红树林生态植被修复机器属于近海种植机器,国内很少有人研究,在没有前人经验可借鉴,更没有捷径可走的情况下,团队完全是摸着石头过河。”吴志安说。

在构建传送苗筒系统时,团队多次请教红树林保护局的专家学者,收集红树林的种类、苗株的大小,才最终确定了以更为便捷的种植桶竖直运输代替传统的大型种植仓横向运输。

“在比赛前期的准备过程中,最困难的是机器的设计。由于红树林生长环境特殊,大部分传统机器无法完成红树林的种植任务。因此,我们在设计上要充分考虑环境因素的影响,并以适应红树林生长环境为目标来设计机器结构。”吴志安回顾道,“我们尝试了很多种方法想让机器适应环境,虽然一次次失败,但团队毫不气馁,不断总结经验、翻阅文献、查找论文,设计了一稿又一稿,尝试了一次又一次,终于设计出了结构合理的机器。”


为“红树林之城”建设贡献青春力量

“团队的设计灵感最早来源于一次红树林相关社会调研。”团队指导老师李德荣提到,在调研中,团队发现当前红树林种植中存在的问题,从而产生了打造全自动红树林种植机器,助力生态环境修复的念头。湛江提出打造“红树林之城”,团队成员们更希望能够利用自己的专业优势,为红树林生态修复贡献青春力量。

目前,红树林生态植被修复机器已经实现了传送、种植、监测等基本功能,接下来,团队还将对机器进行进一步优化,如提高种植效率、拓展树苗保护功能、完善水质检测功能等。“既然农业种植可以机械化,那生态修复也应该可以。”谈到项目的未来,吴志安认为,未来的红树林修复工作可以往智能机械化方面发展,因为机器种植更安全,更高效,更有保障。“红树林生态的建立和维护并不是一个团队,一台机器就能够完成的,我们还是希望能有更多人去了解红树林,大家齐心协力,才能‘点绿成金’,打造‘红树林之城’,我们也一定会继续坚持下去,帮助湛江打响生态保护的这张名片。”

 

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