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2005年3月17日 作者:root [返回]
芽苗菜智能化调控方式

6.1.    概述

    芽苗菜智能化生产主要是通过环控设备与控制计算机系统来实现的,计算机系统的开发是芽苗菜生产实现高效节能的技术所在。

    不同品种的芽苗菜对于萌芽及芽体发育所需的温度、湿工、光照、二氧化碳浓度都有不同的要求,对于温差的变化也有不同的范围,只有摸索清楚每种芽苗菜对这些参数的不同需求,才能实现计算机的最佳化环控。只有全面了解栽培过程最佳生理模式,才能按品种需要进行智能化专家系统的开发,所以掌握与了解每种芽苗菜品种的最佳生物模式是实现芽苗菜优质生产的技术关键。 
   

    芽苗菜计算机系统包括,各个栽培空间的微气候传感器及外界大环境的气候传感器,以及计算机芯片部分的专家系统与控制程序,自动控制主要由各种继电器及执行设备组成,如电阀阀、水泵、补光灯、二氧化碳发生器、通风交换扇、电场发生器及发场网、灭菌灯、加热线等。
    专家系统主要是由研究所提供的各种芽苗菜最佳生物环境模式所编写的计算机程序然后固化到芯片中,起到控制中枢之作用。由传感器、控制芯片、自动控制设备三者组成了芽苗菜智能化栽培的计算机系统。 
    有了它,就能实现栽培过程环境管理的精确化数字化自动化智能化无人化。

6.2.    分区管理对于芽苗菜工厂化智能化生产的必要性


不同的消费市场,不同的人群对芽苗菜的品种种类有不同的要求,甚至同一种类也有不同的生产方法与不同的培育目标,为了实现品种多样化,种类品种多元化,需创造不同的栽培环境,与不同的栽培空间,需对生产车间进行分区管理,需对不同分区进行不同的环境创造。


所以研究不同栽培目标(黄化型、绿化型、半绿化型等)对不同环境因子的不同需求,也就是不同生物模式的建立研究,需要研究分控器对不同的分区进行分区管理,一个区代表一个环境,或代表不同的栽培阶段。所以在环控技术上及车间区划上要进行分区控制与分区管理。

此外,不同的消费销售区域,特别是一些人口密集、消费量大的城市,需要规模化的生产。利用计算机系统的集散控制与分区控制方法来实现不同区间的管理就显得极为重要。

6.3.    系统检测与控制要求:

共有8个栽培室,需8个智能叶片(按标准的基地配置,具体的场地可能有不同的配置)进行每个栽培室的空气温度,空气湿度检测.水池一个,要求系统进行水温及水位的控制与检测.泡沫房外大棚内要求检测大棚空气温度,走廊空间要求检测走廊空气温度,并与大棚的空气温度进行检测对照,以确定对流加温方式.

6.4.    智能化系统简化了芽苗菜栽培的流程



 

6.5.    温度的控制


温室的高低与种芽苗菜的产品形成有密切的关系,若温度过高,则芽苗生长速度加快、产品形成周期缩短,芽苗细弱、产量降低;反之,若温度过低,则芽苗生长缓慢、产品形成周期延长,芽苗菜多纤维、产品易老化。此外,温度突然过高或突然过低均将影响芽苗菜均衡供应上市的正常销售秩序,造成短期的产品积压或不足;同时,在过高或过低温度下,尤其当浇水也过量时,刚极易发生种芽霉烂等病害,并导致产量和产品质量的严重下降。


通风是栽培室最常用的温度调节措施之一,但同时又具有另外一些重要的作用,即经常保持栽培室内的空气清新,交替地降低室内空气相对湿度,以避免种芽霉烂和室内空气中二氧化碳的严重失缺。
因此,在栽培室的室内温度能得到保证的前提下,每天应至少进行通风换气1一2次以上,即使在室内温度较低时也要进行“片刻通风”,但通风时应避免寒风直接吹芽苗。
所以温度的调控对芽苗菜的正常生产极为重要。

6.5.1.    温度管理的具体温度指标


各种种芽苗菜在产品形成期对温度的要求各不相同,其温度范围虽然没有催芽温度控制的那样严格,但为了使种芽苗菜能良好生长,应该以最适温度作为栽培室温度调控的指标。
图 10.    几种芽苗菜产品形成期适温范围
种芽苗菜种类    品种    最低温℃    最适温℃    最高温℃
豌豆苗    灰豌豆    14    18-23    30
种芽香椿    武陵山红香椿    16    20-23    27
萝卜苗    国光萝卜    14-16    20-25    35
荞麦苗    山西荞麦    16    20-25    35
苜蓿芽    清水河苜    16    18-23    27
赤豆苗    红小豆    16    20-25    30
花生芽    河南花生    18    18-25    30
注:最适温度还考虑了节约能源等因素。

6.5.2.    智能化系统的最显著特点:自然能源的充分利用与科学调节:


6.5.2.1.    冬季的太阳能源

冬季利用太阳能以增温,夏季利用地下水以降温,才能实现节能化的生产。芽苗菜生长对于温度要求较高,大多数品种一般要求达到18度以上,28度以下,才能最适生长,否则都会对它的发育造成影响。而在冬季我国大多数地区的气温都较低,常达零度以下,夏季高温常超过30度以上,如果不采用合理的环控技术难以实现周年生产。


农业生产上对于太阳能源的利用大多是采用日光温室与塑料大棚,可是单一的大棚增温往往出现白天温度过高,晚上温度过低,不能把白天的能源进行有效的贮藏而在晚上加以利用,为了解决这个问题,我们把大棚与泡沫房进行了结合并进行科学的设计,就解决了上述问题。

6.5.2.2.    独特的走廊(贮热仓)设计

利用大棚的增温效应再利用泡沫的保温效果,就能够把白天多余的热资源调配到晚上运用,大大减少了晚上的幅射降温,使栽培室的环境温度能保持稳定。具体的设计就是把泡沫房建造在大棚内,并且泡沫房与大棚间设计有热对流交换系统,并且在车间设有2米宽的密封的大走廊通道。白天利用大阳能进行增温贮热,晚上利用贮藏的热量再与栽培室进行热对流,充分利用白天的贮藏热量来满足晚上栽培室的加温需要。这样就可节省大量的人工加温需耗的大量能源。

6.5.2.3.    夏季的地下水资源,

节能系统的研究最重要的是热的科学对热与贮藏。夏季利用泡沫房的隔热性,利于创造一个稳定的低温环境,如果栽培室温度过高,还可利用地下冷水进行微喷降温,因为地下深井的水温较低,调温效果好而无需空调降温,从而节省了电能消耗。

6.5.3.    走廊空气温度控制

当泡沫房内走廊(贮热仓)的空气温度低于计算机的设定值,而房外大棚(外环境)温度超出设定值时即开启总风扇进行对流加温,加温至设定值时停止对流,如果经预设时间(分钟)的对流还达不到设定值也即行强制停止通风. 


6.5.4.    栽培室气温的控制:

6.5.4.1.    当栽培室内空气温度低于芽苗生长所需的设定适宜值下限时,
首先系统进行检测确定是否低于走廊空气温度,如低于走廊空气温度即进行开启小风扇进行对流加温,在这加温过程中,达到适宜值上限时关闭对流;
如持续对流加温达到预设时间,还达不到设定的适宜值上限,也强行停止小风扇的对流通风,此时系统再次进行一次检测;
如栽培室内空气温度值在已达适宜值范围内,则不再开启空气加热线;
如果还在适宜值下限温度以下,则开启空气加温线加温,加温至适宜温的上限值时停止.
上述的加温方式可节省更多的能源,可最大地利用太阳能.
6.5.5.    栽培室高温极限的控制:
按智能叶片检测的空气温度为参照值,当温度高于高温极限设定值时时,开启喷雾系统(地下水)进行微喷降温.降至高温极限下线温度时停止.





 

6.9.    二氧化碳的控制:


芽苗菜的质量必好,产量是否最高呢?
这与空气中气体的含量有关,氧气,二氧化碳在空气中的含量是0.3%,氮气占空气当中含量的70%,而芽苗菜的生产当中,最适宜的含量是:10%的氧气、10%的二氧化碳、70%左右的氮气,所以如何去调整空气中气体的含量也是影响芽苗菜生长的关键因素。


芽苗菜的生产培育过程也参予了芽体细胞的光合作用绿化的过程,如何改变气体成分,增加二氧化碳浓度对于促进生物量产量的形成意义重大。经试验二氧化碳补充能大大提高产量与质量,能使在管理相同的情况下,表现完全不同的产量。


所以对栽培室如何进行科学合理的气肥补充,也是芽苗菜科学栽培的关键,在传统栽培下常因环境的关系难以实现二氧化碳气肥的及时精确而科学的补充,再加上没有智能化系统则更难实现精确及时的供应。采用智能系统后,能使气体成分进行科学调节,在缺氧时自动通风,在缺乏二氧化碳时自动供气,使芽苗呼吸代谢及同化代谢都达到最佳化。这是传统方式难以实现的。


以二氧化碳钢瓶的电磁阀开启与关闭作控制,开启补充的时间可人为设定(以分钟计),一般于每个栽培室对流通风后进行补充,补充的控制信号,以每个区的对流信号为控制参照,每区以当天补充一次为准.

 

6.10.    栽培室内的营养液控制:

营养的需求,原则上不用,但对于基本的营养元素需求,营养池可用日本的园试配方进行补充,激素范围在8到10ppm。计算机每隔一天到两天进行补充。
由总营养液池进行每隔2天喷雾补充,每天的晚上18:30后进行,以智能叶片见干见湿来控制补充量. 当开启营养液供应电磁阀时,供水池的总电磁阀应关闭,当天只补一次.


6.11.    水池水位及温度的控制:


冬季当水温度低于设定下限值时开启加温,达到上限值时停止(如20-25度),夏季当温度超过上限值时开始致冷,迷雾降温,降至下限值时停止(如28-30度).采用上下限的区间设定控制


6.12.    计算机系统的组成:

芽苗菜智能化计算机系统主要是由系统主机和分控器两个部分组成
主机实施总控的各项功能,如水位,水温、总营养阀、总水阀、走廊与泡沫房外大棚(外环境)空气的对流。
1)    分控器是一台独立的信息反馈与控制单元; 
分控器实施的各项功能,如每个栽培室的空气温度、空气湿度、光照、栽培室与走廊空气的对流、紫外线杀菌,二氧化碳的补充等都能分别独立控制。
2)    分控器将每个分区的数据信息反馈给总控计算机,实现集散控制;

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