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近日，大連理工大學(xué)力學(xué)與航空航天學(xué)院(以下簡稱“力航學(xué)院”)“航宇助農(nóng)——航天溫控技術(shù)賦能冰溫冷庫引領(lǐng)者”項(xiàng)目亮相中國國際大學(xué)生創(chuàng)新大賽(2024)全國總決賽，并獲大賽金獎(jiǎng)。這一項(xiàng)目以延長冷庫保鮮時(shí)間、助力果農(nóng)實(shí)現(xiàn)反季節(jié)銷售為落腳點(diǎn)，將流體力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)用于冷庫精準(zhǔn)控溫，實(shí)現(xiàn)冷庫保鮮技術(shù)革新。該技術(shù)將蜜桃保鮮期延長30至60天，使其擁有超長“甜蜜期”。

1℃溫差決定蜜桃保質(zhì)期

團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人夏博涵在本科階段參與研制遼寧省首顆衛(wèi)星——大連1號(hào)—連理衛(wèi)星，并參與了衛(wèi)星與貨運(yùn)飛船對接聯(lián)調(diào)以及衛(wèi)星羽流分布情況的分析計(jì)算工作。

在這一過程中他發(fā)現(xiàn)，流體力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)不僅可以用于航天，也可以應(yīng)用于室內(nèi)流場智能分析與控制，從而對冷庫進(jìn)行精準(zhǔn)控溫，輔助冷庫設(shè)計(jì)。

在社會(huì)實(shí)踐時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員了解到，倉儲(chǔ)問題是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的一大難題。“在實(shí)地調(diào)研中，我們看到過大量農(nóng)產(chǎn)品因腐爛被賤賣的情況，這也讓我們下定決心用自己的力量幫助鄉(xiāng)親們。”夏博涵說。

目前，國內(nèi)多數(shù)冷庫能把溫度波動(dòng)控制在1℃之內(nèi)，但實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示，成熟的蜜桃在溫度波動(dòng)1℃之內(nèi)的環(huán)境下存儲(chǔ)20至40天，腐爛率高達(dá)35%;而溫度波動(dòng)在0.1℃之內(nèi)時(shí)，腐爛率只有8%。因此，縮小溫度波動(dòng)范圍是行業(yè)共同努力的方向。

“冷庫對水果反季節(jié)銷售有關(guān)鍵作用，我們期望用所學(xué)知識(shí)幫助農(nóng)民致富。”團(tuán)隊(duì)成員、力航學(xué)院2022級本科生王浩說。

為此，團(tuán)隊(duì)調(diào)研了甘肅、遼寧等5省的冷庫。他們發(fā)現(xiàn)農(nóng)村大部分冷庫保鮮效果不佳，閑置率高達(dá)70%。“以秦安蜜桃為例，其存儲(chǔ)20天腐爛率已超30%，而反季節(jié)銷售至少需存儲(chǔ)2至3個(gè)月。因此我們聚焦于如何延長冷庫保鮮時(shí)間。”團(tuán)隊(duì)成員、力航學(xué)院2022級本科生劉星彤介紹。

航天技術(shù)改造鄉(xiāng)村冷庫

在調(diào)研中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)閑置冷庫主要存在三大痛點(diǎn)：難以精準(zhǔn)控溫、消殺機(jī)制不成熟、智能化程度低。針對這些問題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、等離子體推進(jìn)技術(shù)和開源鴻蒙實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)應(yīng)用于冷庫改造升級，并制定了傳統(tǒng)冷庫的低成本改造方案：在原有冷庫的基礎(chǔ)上加裝新型冰溫噴口和等離子體滅菌箱，并結(jié)合自研MetaFoam計(jì)算平臺(tái)對冷庫進(jìn)行智能運(yùn)維。

針對溫控問題，團(tuán)隊(duì)基于航天技術(shù)中的霍爾推力器緩沖腔和流場反演計(jì)算技術(shù)，研發(fā)了新型可伸縮冰溫噴口，再結(jié)合智能算法對噴口工作狀態(tài)進(jìn)行精確計(jì)算和綜合調(diào)配。最終，他們成功將溫度波動(dòng)控制在0.1℃之內(nèi)，并保證了冷庫內(nèi)各點(diǎn)溫度場均勻，還可定點(diǎn)精準(zhǔn)控溫。

針對消殺問題，團(tuán)隊(duì)基于等離子體推進(jìn)技術(shù)開發(fā)出低溫等離子體滅菌箱，全面、精準(zhǔn)消殺高抗致腐細(xì)菌，并引入電磁鎖鮮技術(shù)，保持生鮮鮮度。

針對冷庫智能化低、能耗高的問題，團(tuán)隊(duì)自研自動(dòng)控制終端，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)效果可視化顯示，降低運(yùn)維難度，同時(shí)增加了報(bào)警機(jī)制。“基于成熟的航天技術(shù)，冷庫擁有了航天級別的控制精度，并且改造成本也大幅降低。”團(tuán)隊(duì)成員、力航學(xué)院2022級本科生袁珩軒說。

為驗(yàn)證效果，團(tuán)隊(duì)挨家挨戶探訪農(nóng)戶和街道辦。他們首先在甘肅省秦安縣進(jìn)行智慧冷庫技術(shù)改造試點(diǎn)應(yīng)用。改造前，蜜桃在8—9月按每斤最高6元的價(jià)格售賣，收入為38萬元;改造后，蜜桃在冷庫中存儲(chǔ)3個(gè)月，在11—12月反季節(jié)以每斤15元的價(jià)格售出，增收至81.5萬元。隨后，團(tuán)隊(duì)將這一模式推廣開來，改造冷庫超1800立方米。2023年，他們已幫助上百位農(nóng)戶和兩家企業(yè)實(shí)現(xiàn)增收。

目前，團(tuán)隊(duì)已與多家企業(yè)達(dá)成合作意向，訂單金額預(yù)計(jì)超過百萬。