高璇

摘要：通過分析馬鈴薯脫毒小薯（原種）生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，分析馬鈴薯栽培技術(shù)、馬鈴薯生長與營養(yǎng)液之間的關(guān)系，進而分析溫室氣霧法工廠化栽培馬鈴薯硬件系統(tǒng)設(shè)計和過程控制設(shè)計實現(xiàn)供應(yīng)業(yè)控制裝置和遠程監(jiān)控設(shè)計，所建立生產(chǎn)設(shè)置滿足霧化法工廠化生產(chǎn)需求，將其運行成分，經(jīng)過測試，結(jié)果表明設(shè)備運行穩(wěn)定，能夠加快馬鈴薯脫毒小薯（原種）繁殖速度，為我國馬鈴薯脫毒小薯工廠化生產(chǎn)和管理提供便利參考。

關(guān)鍵詞：氣霧法;馬鈴薯;生產(chǎn)設(shè)置;自動化

中圖分類號：S532文獻標(biāo)識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190215025

馬鈴薯產(chǎn)量高、耐旱，是國家重點扶持農(nóng)業(yè)發(fā)展，馬鈴薯雖然屬于高產(chǎn)作物，但并不代表穩(wěn)產(chǎn)，很多病毒病害都會引起馬鈴薯產(chǎn)量的下降，為避免出現(xiàn)馬鈴薯病毒病，開始采用無病毒植株和脫毒薯來種植，能夠提高馬鈴薯產(chǎn)量約30%～50%，目前在脫毒薯的種植中，大多集中在營養(yǎng)液的配置等方面，并沒有解決設(shè)備成本問題，不適合工廠化生產(chǎn)，在本組研究中，以馬鈴薯脫毒小薯為對象，分析工廠化生產(chǎn)設(shè)施的研究。

1氣霧栽培法硬件系統(tǒng)組成

分析制約馬鈴薯脫毒小薯氣霧栽培工廠化主要原因，生產(chǎn)設(shè)施發(fā)展是主要原因，只有相關(guān)設(shè)備的先進性和穩(wěn)定性才能促進氣霧栽培的發(fā)展。

1.1氣霧栽培生產(chǎn)設(shè)施整體設(shè)計要求

隨著控制技術(shù)高速發(fā)展，馬鈴薯脫毒小薯生產(chǎn)工藝開始與自動化技術(shù)相結(jié)合，因此氣霧栽培得到了快速發(fā)展，我國目前所采用的氣霧生產(chǎn)馬鈴薯脫毒小薯自動化程度普遍不高，對管理以及技術(shù)要求很高，因此氣霧栽培生產(chǎn)設(shè)置需要朝著自動化方向發(fā)展。

氣霧栽培工程化生產(chǎn)馬鈴薯脫毒小薯生產(chǎn)設(shè)施的自動化應(yīng)該包括通風(fēng)系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等，保證馬鈴薯脫毒小薯的生產(chǎn)條件，能夠根據(jù)外部環(huán)境的變化自動條件溫度、濕度以及光照等，整個軟件系統(tǒng)應(yīng)該有溫度和濕度控制，并實現(xiàn)相關(guān)設(shè)施的調(diào)節(jié)。在硬件設(shè)置方面需要安裝溫度傳感器，實現(xiàn)工作控制功能，能夠快速改進外部環(huán)境，準(zhǔn)確進行溫度控制。供液營養(yǎng)系統(tǒng)需要包括營養(yǎng)液池、管理系統(tǒng)以及回液管路系統(tǒng)等。

在氣霧栽培系統(tǒng)的設(shè)計中，還需要能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)設(shè)置的可視化，在重要設(shè)備旁邊安裝監(jiān)控設(shè)備，及時發(fā)現(xiàn)氣霧栽培存在的故障點，有效監(jiān)督設(shè)施執(zhí)行情況，全面條件系統(tǒng)自動化執(zhí)行情況。同時能夠觀察馬鈴薯脫毒小薯在不同周期的生產(chǎn)情況，實現(xiàn)掌控全局的管理模式。

1.2硬件系統(tǒng)設(shè)計

在氣霧栽培系統(tǒng)設(shè)計中，氣霧栽培裝置設(shè)備主要包括溫室、營養(yǎng)液溫控系統(tǒng)、定時供液系統(tǒng)以及遠程視頻控制系統(tǒng)等。氣霧栽培溫室系統(tǒng)設(shè)備主要包括溫室主體設(shè)計、通風(fēng)系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)以及遮陽系統(tǒng)等，為馬鈴薯脫毒小薯生長提供必要的外部氣候環(huán)境。氣霧栽培培養(yǎng)槽包括支架、回水部件以及保溫槽體等，為馬鈴薯氣霧栽培提供必要的根系生長環(huán)境。定時供液系統(tǒng)主要包括供液泵、電磁閥、回水管路、控制裝置等，為馬鈴薯生長提供必要的水分和氧氣等。營養(yǎng)液溫控系統(tǒng)主要包括加熱管、調(diào)溫器以及制冷機等，為馬鈴薯氣霧栽培提供必要的根系生長環(huán)境。遠程視頻系統(tǒng)主要包括顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器以及攝像頭等，主要為了解馬鈴薯生產(chǎn)提供條件支持。

測控裝置近幾年發(fā)展比較快，在氣霧栽培中主要包括定時供液系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)以及遠程視頻系統(tǒng)等。我國目前所采用的氣霧栽培控制系統(tǒng)絕大多數(shù)都是從國外進口，引進的設(shè)備花費非常高，而且在使用中，不少的控制設(shè)備并不符合我國國情，存在很大的資源浪費問題，而且這些設(shè)備比較復(fù)雜，需要專業(yè)人員操作。相對于國外引進設(shè)備而言，營養(yǎng)液定時定量供給系統(tǒng)，設(shè)計操作比較簡單，維護方面，也非常經(jīng)濟。供液泵在設(shè)計中，采用耐腐蝕潛水電泵，操作和維護都比較簡單，經(jīng)濟耐用，電磁閥選用NAC-1塑料交流電磁閥，交流電壓在24V，具有耐腐蝕性，工作安全性和可靠性都比較高，故障發(fā)生率很低。控制器采用JNY-5S型控制器，設(shè)計多路循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計，定時供液，并能夠?qū)崿F(xiàn)定時控制，依照不同時間標(biāo)準(zhǔn)自行控制運行，該控制器的設(shè)計操作方面，使用安全，無需專業(yè)編碼語言，能夠直接控制交流負載。

營養(yǎng)液環(huán)境包括營養(yǎng)液池、培養(yǎng)槽等，采用地下結(jié)構(gòu)設(shè)計，深度超過2m，依照馬鈴薯脫毒小薯生長所需營養(yǎng)液的多少確定深度大小，地下機構(gòu)設(shè)計能夠減少外環(huán)境變化對營養(yǎng)液溫度等的影響。根據(jù)馬鈴薯脫毒小薯生長低溫溫度控制營養(yǎng)液的問題，并實現(xiàn)遠程視頻監(jiān)控體系，通過加熱器來對營養(yǎng)液加熱，通過制冷劑對營養(yǎng)液降溫。遠程視頻系統(tǒng)包括傳感器、上位機計算機以及采集器等組成，主要為馬鈴薯脫毒小薯生長數(shù)據(jù)監(jiān)控提供幫助，實現(xiàn)一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)馬鈴薯溫室各個參數(shù)的變化。

2氣霧栽培法過程控制設(shè)計

氣霧栽培過程控制主要包括定時供液控制和營養(yǎng)液環(huán)境控制，定時供液控制采用了分布式順序供液控制，依照馬鈴薯脫毒小薯自身生長特征設(shè)計更加合理的工業(yè)設(shè)計時，采用噴射5s暫停20s的噴液方式，而且可以隨時調(diào)整生長階段噴灑時間和停止時間。根據(jù)噴灑時間將培養(yǎng)槽分為幾組，分別進行噴灑，直至噴灑技術(shù)，每組供液泵流量大小由噴頭總流量進行控制，均由電磁閥空性控制，脫毒小薯不同時間段所需要的呼吸作用也存在很大的差異，因此還需要采用時間控制器控制時間的轉(zhuǎn)換。營養(yǎng)液控制采用JNY-5S霧培控制武器，采用可編程控制順序器，TooX代表時間段，步進輸出代碼采用十六進制編碼。

在氣霧栽培中需要控制營養(yǎng)液的環(huán)境，包括溫度以及光照等。在營養(yǎng)池內(nèi)加裝加熱系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)等，由營養(yǎng)池內(nèi)的控制器控制溫度，在溫度低于加熱器開始出現(xiàn)的溫度時，由加熱器進行加溫，高于設(shè)計溫度最高點，由制冷機進行降溫。馬鈴薯脫毒小薯生長營養(yǎng)液的最高溫度和最低溫度有馬鈴薯生產(chǎn)發(fā)育溫度條件進行設(shè)計，最低溫度一般控制在2℃，最高溫度控制在29℃。管路系統(tǒng)設(shè)計采用不透光的PE管材，把整個管理系統(tǒng)安裝在地溝內(nèi)，并采用不透光的板材覆蓋，減少外界溫度變化對管路系統(tǒng)的控制?；匾汗嗔飨到y(tǒng)主要包括管理和回水過濾器。由聚丙烯泡沫支撐培養(yǎng)槽，減少外界環(huán)境溫度對培養(yǎng)槽的影響。遠程監(jiān)控系統(tǒng)包括溫度信號、光照信號以及計算機系統(tǒng)等，數(shù)據(jù)采集器將采集到的信號傳輸給遠程計算機，實現(xiàn)控制。

3發(fā)展前景

氣霧栽培與傳統(tǒng)土壤栽培相比，能夠節(jié)省50%以上水，另外氣霧栽培在減輕環(huán)境污染等方面存在很大的優(yōu)勢，還能夠提高蔬菜的品質(zhì)，因此氣霧栽培具有很大的發(fā)展空間。氣霧栽培與其他栽培方式存在很大的優(yōu)勢，能夠保證植物始終處于最佳根域狀態(tài)下生產(chǎn)，能夠縮短生育期，提高產(chǎn)量，目前國內(nèi)主要使用在科研領(lǐng)域中，發(fā)達國家已經(jīng)使用在植物工業(yè)化生產(chǎn)中，在提高設(shè)施利用率方面存在很大的優(yōu)勢。

氣霧栽培采用的供液方式可以說比較適合使用在失重狀態(tài)下，能夠保證根域空間環(huán)境以最合適的水分以及氧氣環(huán)境，為植物根系的生產(chǎn)創(chuàng)造便利條件。氣霧栽培適合使用在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培中，在科研上，氣霧栽培能夠為植物根系的研究提供便利，在生產(chǎn)上，氣霧栽培屬于一種重要栽培模式，具有很大的生理潛能，在投資上相對比較節(jié)省。在選中育苗培養(yǎng)中，氣霧栽培能夠促進植物離體催根，總之氣霧栽培是今后農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，目前還存在很多需要解決的問題，在實際應(yīng)用中需要充分把握氣霧栽培優(yōu)點，克服存在的不足，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)推向工廠化發(fā)展，加速農(nóng)業(yè)變革。

4結(jié)論

本文所建立氣霧栽培系統(tǒng)生產(chǎn)馬鈴薯脫毒小薯，擺脫了對外部環(huán)境的依賴，滿足氣霧栽培工廠化栽培需求，為馬鈴薯脫毒小薯生產(chǎn)提供環(huán)境控制系統(tǒng)和噴霧控制系統(tǒng)，運行成本大大降低，操作方面，運行穩(wěn)定，能夠縮短馬鈴薯的生產(chǎn)周期，同時也能夠加快馬鈴薯脫毒小薯原種繁殖速度，生產(chǎn)成本大大降低。通過該系統(tǒng)，能夠清楚看到馬鈴薯的根系以及結(jié)薯等具體生長情況，對研究馬鈴薯的生長有重要意義。氣霧栽培的成功為我國馬鈴薯脫毒小薯工廠化生產(chǎn)提供了條件，我國已經(jīng)建立塑料大棚和玻璃溫室，能夠為氣霧栽培提供良好的環(huán)境條件，能夠?qū)崿F(xiàn)氣霧栽培馬鈴薯脫毒小薯生產(chǎn)工廠化。氣霧栽培作為革命化的植物栽培模式，相信未來會在我國得到廣泛使用。

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