科技日報記者 張?zhí)N

近日，大連理工大學力學與航空航天學院“航宇助農(nóng)——航天溫控技術(shù)賦能冰溫冷庫引領者”項目亮相中國國際大學生創(chuàng)新大賽（2024）全國總決賽。這一項目以延長冷庫保鮮時間、助力果農(nóng)實現(xiàn)反季節(jié)銷售為落腳點，首創(chuàng)將流體力學和空氣動力學用于冷庫精準控溫，實現(xiàn)冷庫保鮮技術(shù)革新，獲大賽金獎。

從“連理衛(wèi)星”到鄉(xiāng)村冷庫，“航宇助農(nóng)”項目從“天”而降，穩(wěn)穩(wěn)“落地”，“航宇助農(nóng)”團隊匯聚了來自力航、生物工程、機械等多個學院和專業(yè)的成員，多學科交叉助力項目落地，利用航天溫控技術(shù)將蜜桃保鮮期有效延長30至60天，使其擁有超長“甜蜜期”。

較真±1℃溫差 到底有多大作用

2019年，團隊負責人夏博涵考入大連理工大學，并在本科階段參與研制遼寧省首顆衛(wèi)星——大連1號—連理衛(wèi)星，參與了衛(wèi)星與貨運飛船對接聯(lián)調(diào)以及衛(wèi)星羽流分布情況的分析計算工作。  

在這一過程中他發(fā)現(xiàn)，流體力學和空氣動力學知識不僅可以用于航天，也可以應用于室內(nèi)流場智能分析與控制，從而對冷庫進行精準控溫，輔助冷庫設計。

在參加校團委組織的社會實踐時，夏博涵與隊友們了解到，倉儲問題是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的一大難題?！霸趯嵉卣{(diào)研中，我們看到過大量農(nóng)產(chǎn)品腐爛被賤賣的情況，下定決心用我們青年學子的力量幫助鄉(xiāng)親們?！毕牟┖f。

目前，國內(nèi)多數(shù)冷庫能把溫度波動控制在±1℃，但實驗報告顯示，成熟的蜜桃在溫度波動±1℃的環(huán)境下存儲20至40天，腐爛率高達35%；而溫度波動在±0.1℃時，腐爛率只有8%。因此，縮小溫度波動范圍是行業(yè)共同努力的方向。

“冷庫對水果反季節(jié)銷售有關鍵作用，我們期望用所學知識幫助農(nóng)民致富?！眻F隊成員、力航學院2022級本科生王浩說。

團隊借助社會實踐和紅旅活動等機會，調(diào)研了甘肅、遼寧等5省的冷庫，發(fā)現(xiàn)大部分農(nóng)村冷庫保鮮效果不佳，閑置率高達70%?！耙郧匕裁厶覟槔鎯?0天腐爛率已超30％，而反季節(jié)銷售至少需存儲2至3個月，因此我們聚焦于如何延長冷庫保鮮時間?！眻F隊成員、力航學院2022級本科生劉星彤介紹。

能讓衛(wèi)星上天 也能讓冷庫落地

在調(diào)研中，團隊發(fā)現(xiàn)閑置冷庫主要存在三大痛點，難以精準控溫、消殺機制不成熟、智能化程度低。團隊創(chuàng)新性地將力學與航空航天方面知識和技術(shù)——流體力學、空氣動力學、等離子體推進技術(shù)和開源鴻蒙實時操作系統(tǒng)應用于冷庫改造升級上，最終推出傳統(tǒng)冷庫的低成本改造方案：在原有冷庫的基礎上加裝新型冰溫噴口和等離子體滅菌箱，并結(jié)合自研MetaFoam計算平臺對冷庫進行智能運維。

針對溫控問題，基于航天技術(shù)中的霍爾推力器緩沖腔和流場反演計算技術(shù)，團隊研發(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)進行精確計算和綜合調(diào)配，成功將溫度波動控制在±0.1℃，并保證了冷庫內(nèi)各點溫度場均勻，還可定點精準控溫。

針對消殺問題，團隊基于等離子體推進技術(shù)開發(fā)低溫等離子體滅菌箱，實現(xiàn)了針對高抗致腐細菌殺得全、殺得準；引入電磁鎖鮮技術(shù)，對存儲生鮮實現(xiàn)鮮度保持。

針對冷庫智能化低、能耗高的問題，團隊自研自動控制終端，實現(xiàn)存儲效果可視化顯示，降低運維難度，同時增加了報警機制?！俺藫碛泻教旒墑e的控制精度，基于成熟的航天技術(shù)，冷庫改造成本也能控制到很低?！眻F隊成員、力航學院2022級本科生袁珩軒說。

為驗證效果，團隊挨家挨戶探訪農(nóng)戶和街道辦。團隊首先在甘肅省秦安縣進行智慧冷庫技術(shù)改造試點應用。改造前，蜜桃在8到9月按最高6元每斤價格售賣，收入為38萬元；改造后，蜜桃在冷庫中存儲3個月，在11到12月反季節(jié)以15元每斤高價售出，增收至81.5萬元。隨后，團隊將這一模式推廣開來，改造冷庫超1800立方米。2023年，他們已幫助上百個農(nóng)戶和兩家企業(yè)實現(xiàn)增收。

目前，團隊已與多家企業(yè)達成合作意向，訂單金額預計超過百萬，讓“航天級”保鮮技術(shù)守護千家萬戶豐收的笑臉。

（大連理工大學供圖）