科创中国

高新技术改造传统产业

霜冻是我国农业生产中面临的最主要低温灾害。由于长期缺乏有效的试验霜冻指标的野外试验仪器，科技人员只好采用离体（将植物体与母体分开带回实验室）开展低温冷冻试验，这样就造成研究的低温对植物影响结果与田间实际有一定较大出入，严重制约了冷冻害研究的深入开展。便携式霜冻自动化设备匮乏已成为制约霜冻灾害深入研究的主要瓶颈。 本项目在宁夏气象科学研究所前期技术积累的基础上，开发了适用于野外作业的便携式霜冻实验箱，使用液氮制冷剂，设计了三循环对流热交换箱体结构，采用了增量式PID温度控制方法和阶梯PWM信号完成了霜冻过程的模拟，恒温控制超调量<***℃，测量精度±***℃，平均控制精度误差±***℃，感知相应<100秒。并试制了自动化便携式霜冻实验箱样品，申请专利2项。 野外霜冻试验箱成为葡萄、苹果等果树，玉米、马铃薯等粮食作物，以及瓜菜幼苗霜冻指标研究的利器，可以模拟-10～10℃任意温度区间冷冻条件的自由设置，实现了作物霜冻指标的原位实验，使得实验结果更符合田间实际，研究成果可广泛应用与霜冻监测、预报、评估、防御，野外霜冻试验箱将成为科技人员在田间做冷冻害试验必备科研设备。

使用液氮制冷剂，设计了三循环对流热交换箱体结构，采用了增量式PID温度控制方法和阶梯PWM信号完成了霜冻过程的模拟，恒温控制超调量<***℃（图4），测量精度±***℃，平均控制精度误差±***℃（图5），感知相应<100秒。并试制了自动化便携式霜冻实验箱样品，申请专利2项。 运用了自动化控制技术，基于STM32建立了温度采集、存储，状态监测、温度闭环反馈定时阶梯（升温、降温、恒温）便携霜冻试验箱自动控制系统，实现了用户自定义自然霜冻过程模拟控制。 野外霜冻试验箱成为葡萄、苹果等果树，玉米、马铃薯等粮食作物，以及瓜菜幼苗霜冻指标研究的利器，可以模拟-10～10℃任意温度区间冷冻条件，温度条件可自由设置，实现了作物霜冻指标的原位实验。 野外霜冻试验箱轻便，重量只有8公斤，便于携带，采用锂电池供电，方便野外无外接电源作业。

“气候资源开发利用与减灾”团队是宁夏自治区创新团队,带头人张晓煜,博士,正高级工程师,团队成员39人,正高级职称16人,博士8人,近年来,主持国家自然科学基金项目10项，科技部项目3项,省部级项目38项。出版著作6部，发表论文138篇,制定行业标准3项,地方标准12项,获授权专利9项.获省部级科技进步12项.有1人获全国五一劳动奖章,4人获省部级先进工作者,12人次享受人才津贴.18人次入选自治区或者中国气象局人才工程. 自主研发了果树防霜烟雾弹、防霜火墙、野外霜冻试验箱等，揭示了果树霜冻的形成过程和机理，研发了果树不同发育期霜冻指标，评估了不同防霜技术的防霜效果和防霜条件，开发了果园霜冻风险管理信息系统，发展了以果园为单元的防霜理论。

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