光譜識別 智能分揀，帶動當地長絨棉產業增收約1億元
發布時間：2022/7/8 9:01:44編輯：Ma Liang
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七月的新疆阿克蘇市，盛夏的烈日分外灼人，在一望無際的棉田里，李振業的衣襟早已濕透，但是他卻毫不在意。
今年剛放暑假，南京林業大學機械電子工程學院博士研究生李振業和團隊成員就來到阿克蘇，對長絨棉分揀設備進行維護和檢修，保證為棉農服務時不出差錯。
“太好了！很快就要到長絨棉豐收的季節，這樣棉農們收入就有保障了！”看著面前運行有序的分揀設備，李振業十分激動。
李振業帶領的“雙創”團隊，歷經5年研發成功長絨棉分揀設備，分揀效率達到人工分揀的20倍。帶動阿克蘇市阿瓦提縣拜什艾日克鎮的長絨棉種植面積增長到3600戶、超過5萬畝，當地長絨棉產業增收約1億元。
長絨棉遭受“白色污染”之困
新疆長絨棉作為棉花界的“白富美”，以棉鈴大、纖維長、顏色白而著稱，又被稱作“棉中極品”，做成衣被暖和、透氣、舒適，不僅是老百姓日常生產生活中不可或缺的物資，更是極為重要的戰略資源。
新疆是我國唯一的長絨棉生產基地，這里有著得天獨厚自然條件：夏季溫差大，陽光充足，光合作用充分，病蟲害發生較輕，棉花生長時間長。
近年來，地膜覆蓋栽培技術大面積推廣，這是一種用聚乙烯塑料薄膜作為掩蓋物的愛護性栽培技術，對棉花種植來說有著早熟、優質、增產、增收的顯著效果。目前，幾乎新疆全域的棉田都已實現了地膜全覆蓋，這為棉農帶來豐厚回報的同時，也帶來了不可避免的“白色污染”。
2016年，李振業跟隨南京林業大學研究生支教團，在新疆實地走訪棉農，了解到廢舊地膜在分揀、回收、加工再利用等方面的難題。
過去，當地主要靠人工撿拾廢舊地膜，每畝地需要70元左右的費用，成本太高。如果用簡易的釘耙式廢舊地膜撿拾機，回收作業時，棉花秸稈和地膜混合在一起，又會給后期地膜分揀加工帶來了很大麻煩。
“如果棉田里的廢舊地膜不撿拾干凈，棉花籽剛好長在殘留的地膜上，會直接影響棉花的出苗率。時間一長，遭到污染的土壤將無法耕種。”李振業告訴記者，由于地膜分揀困難導致種植成本增加，很多老百姓都不愿意再種植這個品種。
回到學校后，李振業在學院領導、老師的幫助支持下，成立了一支涵蓋本科生、碩士研究生和博士生的“雙創”團隊，先后走訪了200余戶棉農、30余家農村合作社、10余家棉花加工廠，從問題本身出發找尋破解之道。
經過長時間的摸索，團隊發明了一種專門針對棉花地膜雜質進行光譜識別的技術，該技術利用高光譜成像配合獨創的GWO-ELM算法，可以精準識別出傳統機器無法識別透明細小雜質。“傳統識別只能可見光譜段成像信息，地膜識別率僅為30%；而通過我們的技術可見近紅外光譜成像信息，地膜識別率高達98%，足足提高了3倍多。”團隊成員、南京林業大學機械電子工程學院學生劉晨暉說。
在這項技術的基礎上，團隊還首創了多級壓強自適應Smart Wind地膜剔除系統。該系統先“識別”再“剔除”，區別于傳統滾筒釘齒直接剔除，盡可能避免棉花長度、馬克隆值（棉花質量指標參數）遭到破壞。“這項技術不僅在剔除率上能達到97%以上，高于傳統機械80%左右的剔除效果，更能把剔除精度縮小到4平方厘米，成品棉花質量的含雜率小于3%。”團隊指導教師、南京林業大學機械電子工程學院副院長倪超說。
在核心技術取得突破后，李振業和團隊共同創立了南京潤疆智能科技有限公司。2020年，團隊研制的首臺長絨棉分揀設備在新疆阿克蘇市阿瓦提縣試點成功，分揀效率達到人工分揀的20倍。
“技術有保障，利潤能提高，還可以為國家做貢獻，我當然要種長絨棉了！”棉農卡哈爾艾麥提去年嘗試性地種植了5畝長絨棉，結果收成遠遠超過其他細絨棉。今年，他早早地將家里的28畝棉田全部換成了長絨棉。
為了要讓更多的棉農“眼見為實”，團隊成員們挨家挨戶地推廣宣傳，免費為棉農們提供棉花分揀除雜服務。2021年，僅在阿瓦提拜什艾日克鎮庫木霍依拉村就累計分揀了長絨棉700余噸，不僅保障了該村近150名棉農的收入，還為他們增加了2.4萬元的人均年收入。
如今，僅阿克蘇市阿瓦提縣拜什艾日克鎮的長絨棉種植面積已經增長到3600戶、超過5萬畝，可直接帶動當地長絨棉產業增收約1億元。
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（來源： 科技日報 ）
標簽：X熒光光譜儀
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