全流程智能化土壤样品制备技术研发与产业化应用

2025-12-02

土壤生态环境监测是守护国家土壤生态安全、精准治污的科学基础。然而土壤样品制备环节目前仍以手工为主,面临着效率低、质量低、标准化程度低、质控难、管理难、转型难“三低三难”的突出性矛盾,这不仅是效率的瓶颈,更是数据质量与公信力的“黑箱”,严重制约了土壤环境管理数智化转型的进程。在此背景下,兰友科技毅然启动自动制样技术攻关,并于2019年成功研发出全球首台套全自动土壤样品制备系统,实现了从“0到1”的原始性突破,为我国生态环境监测的数智化转型补齐了关键一环,打通了全流程自动化的“最后一公里”。截止目前,该成果已取得了40余项知识产权,成功应用于土壤、底质沉积物、固废等不同固体样品检测领域,全面提升土壤环境监测数据的真实性、准确性和完整性,填补了国内外全自动土壤样品制备关键技术的空白。

本成果价值的体现,在于实现了三大核心业务场景的数智化创新:创建“自动化流水线”式的制样新场景; 打造“全过程数字化溯源”的质量控制新场景; 定义“智慧化敏捷响应”的监测业务支撑新场景。突破了五大核心技术: 负压协同温控管理的快速干燥技术; 快速低温研磨技术;气固两相流协同自清洁技术;基于多源信息融合的全生命周期质量溯源技术; 多轴协同智能机械臂作业技术。

兰友科技在成果转化进程中成功探索出一条 “政产学研用金”六位一体的科技成果转化高效路径:以国家战略需求为牵引(对接监测现代化);以企业自主创新为主体(兰友科技自主研发与投入);以顶尖科研机构为支撑(与中科院、浙大、中国农大等协同攻关);以多元化资金为保障(自筹+政策扶持+国家重点研发计划);以示范工程为突破口(北京密云样板示范点);以标准体系为护城河(牵头制定全球首个全自动制样设备标准)。

其中北京市土壤样品库密云分站的应用显示,该成果显著提升土壤样品制备的效率10倍以上,人力成本降低60%,年运营成本节约超300万元,减少碳排放0.7吨/年,为全国生态环境监测数智化转型提供标杆案例。该示范项目带动公司年产值增长超1500万元,形成新的市场增长点,并在全国多个省份实现转化应用。社会效益方面, 本成果已直接支撑全国10余个重大土壤监测项目,累计制备4万余份高质量样品。

全自动土壤样品制备系统的成功转化,不仅是一款产品的成功,更是一项关键“卡脖子”环节的突破、一种新兴产业形态的萌芽、一套现代化治理体系的构建实践。它完美契合了国家关于“打好关键核心技术攻坚战”的号召,是科技成果向新质生产力转化的优秀范例,具备作为国家级典型案例在全国范围内复制推广的重大价值,为构建人与自然和谐共生的美丽中国提供了强大的科技武器。