呂轉(zhuǎn) 周新淳

摘 ?要：為擴大園藝行業(yè)在經(jīng)濟市場下的發(fā)展，設(shè)計了用于陽臺農(nóng)產(chǎn)品種植裝配式立體栽培共生裝置。結(jié)合共生裝置的工作原理，設(shè)計對應(yīng)裝置整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)框架設(shè)計對應(yīng)的水分供應(yīng)裝置、溫控裝置、對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和農(nóng)作物生長狀況監(jiān)控裝置，一方面為農(nóng)作物的生長提供良好的環(huán)境，另一方面為用戶管理作物的生長發(fā)育提出便利的條件。

關(guān)鍵詞：共生裝置 ?農(nóng)產(chǎn)品種植 ?裝配式 ?立體栽培

中圖分類號：S723 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（b）-0055-02

早期便有農(nóng)產(chǎn)品研究學家進行陽臺園藝設(shè)計的研究，作為一種新型家庭時尚方式，如何為農(nóng)產(chǎn)品作物提供適宜的生長環(huán)境，成為農(nóng)學行業(yè)關(guān)注的熱點話題[1]。以下將結(jié)合農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境，開展用于陽臺農(nóng)產(chǎn)品種植裝配式立體栽培共生裝置的研究，對其共生裝置結(jié)構(gòu)、水分供應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)及對應(yīng)的家庭溫控裝置結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，構(gòu)建良好的陽臺農(nóng)產(chǎn)品植株綠色生長空間。

1 ?陽臺農(nóng)產(chǎn)品種植裝配式立體栽培共生裝置

1.1 共生裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

用于陽臺的農(nóng)產(chǎn)品植株裝配式立體栽培共生裝置包括植株培育槽、用于供應(yīng)水分的進水槽，為農(nóng)產(chǎn)品提供適宜溫度的補光燈等[2]，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，農(nóng)產(chǎn)品培育槽內(nèi)包含植株栽培管道，管道間由支架進行整體裝置的支撐，且每層培育裝置之間均可拆卸或重新安裝。對應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品種植在最頂層，為確保水分的實時供應(yīng)，將導(dǎo)水槽設(shè)置成“S”型，設(shè)置導(dǎo)水管內(nèi)部直徑為7～10cm，進水孔間隔13～18cm，管道上下間隔35～45cm，為保證農(nóng)產(chǎn)品有充足的陽光照射，對其進行定期補光，紫光燈燈線可對共生裝置內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品進行殺毒處理;有機玻璃管采用ABS樹脂材料制成，并與培育槽連接，為陽臺農(nóng)產(chǎn)品的種植提供良好的生長環(huán)境。百葉窗位于整體裝置的最下方，可排出澆灌的多余水分，并為農(nóng)產(chǎn)品根部結(jié)構(gòu)提供充足的氧氣[3]。滿足不同農(nóng)產(chǎn)品對于水分、陽光等外界條件的需求，實現(xiàn)種植過程中水分與養(yǎng)分之間的轉(zhuǎn)換。

1.2 水分供應(yīng)裝置設(shè)計

水分供應(yīng)裝置是陽臺農(nóng)產(chǎn)品種植裝配式立體栽培共生裝置的關(guān)鍵部分，一方面可為作物的生長提供水分，為農(nóng)作物提供可循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，另一方面可結(jié)合現(xiàn)代化互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)住戶在線監(jiān)測作物的生態(tài)狀況。水分供應(yīng)裝置由營養(yǎng)液供應(yīng)器、循環(huán)水泵、導(dǎo)水管等零件構(gòu)成，營養(yǎng)液及存水箱設(shè)置在裝置底部。住戶可設(shè)置水分澆灌時間，循環(huán)水泵內(nèi)部壓力逐步增大，當內(nèi)部壓力到達一定程度時，抽取水箱內(nèi)水分，水分流經(jīng)導(dǎo)水管，澆灌在培育槽內(nèi)，當作物吸收足夠的水分后，多余水分自動排出。

使用傳感器設(shè)備，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測技術(shù)，在共生裝置頂部安裝濕度檢測探頭，并將探頭與傳感器連接，將傳感器與用戶手機連接，當用戶手機處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時，便可接收傳感器的監(jiān)測信號。用戶可通過安裝的監(jiān)測設(shè)備在線查看植株生長狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)植株處于缺水狀態(tài)或水分供應(yīng)不足時，可通過操控手機為作物澆水，為用戶提供一系列可視化查詢及遠程操控指令。用戶在登陸遠程在線監(jiān)控首界面時，可設(shè)置對應(yīng)作物的相關(guān)水分參數(shù)，當裝置內(nèi)水分值超出設(shè)置的參數(shù)范圍時，可為用戶精準推送。用戶可結(jié)合終端設(shè)備收集的生長數(shù)據(jù)（例如水分參數(shù)、二氧化碳參數(shù)、光照參數(shù)等）進行農(nóng)作物生長狀況簡單分析，實現(xiàn)水分供應(yīng)裝置的設(shè)計。

1.3 溫控裝置設(shè)計

以下進行對應(yīng)溫控裝置的設(shè)計。溫控即為對農(nóng)作物的溫度控制，由溫度傳感設(shè)備、二氧化碳傳感設(shè)備及光照傳感設(shè)備等構(gòu)成，將設(shè)備串聯(lián)連接并固定于共生裝置內(nèi)壁，采用環(huán)形數(shù)據(jù)處理器進行數(shù)據(jù)的在線處理。

結(jié)合其數(shù)據(jù)處理功能，溫控裝置對農(nóng)作物進行對應(yīng)的加熱、光照等處理，設(shè)置循環(huán)風機及裝置百葉窗對農(nóng)作物進行定期通風換氣，避免作物根部缺乏氧氣。在共生裝置內(nèi)壁與外壁安裝溫度傳感器，將采集的溫度信息經(jīng)過分析后形成有效的數(shù)據(jù)，為用戶提供精準的內(nèi)外溫度差。若設(shè)備收集的數(shù)據(jù)顯示溫度差超出控制范圍，溫控裝置自動開啟紫光燈及恒溫加熱裝置，對農(nóng)作物進行恒溫處理。設(shè)置紫光燈的光照范圍與照射強度，當溫度過于低或室外長期無陽關(guān)直射時，溫度裝置將打開全部補光燈對農(nóng)作物進行補光處理，為作物的光合作用提供環(huán)境。

1.4 生長情況監(jiān)測裝置設(shè)計

結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)的不斷革新，基于上述對溫控裝置及水分供裝置的設(shè)計，進行生長環(huán)境監(jiān)測裝置設(shè)計。監(jiān)測裝置應(yīng)包含對農(nóng)作物EC值的檢測及相關(guān)報警裝置，EC檢測儀安裝在裝置底部營養(yǎng)箱內(nèi)，并與水分供應(yīng)裝置連接，結(jié)合不同農(nóng)作物對鹽濃度的需求量，設(shè)置不同的EC值參數(shù)。當儀器檢測的EC值濃度超過設(shè)置的參數(shù)范圍時，表示作物的營養(yǎng)液濃度過高，不利于農(nóng)作物的根系發(fā)育;當EC值濃度過低時，營養(yǎng)液制度過低，農(nóng)作物的生長缺乏營養(yǎng)，無法按照生長周期正常生長。

為解決上述問題，設(shè)置自動調(diào)節(jié)裝置對EC值進行調(diào)節(jié)，設(shè)置對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫用來管理生長數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)農(nóng)作物對鹽溶液的缺乏程度，進入設(shè)備控制端，選擇相應(yīng)的營養(yǎng)控制菜單，進行營養(yǎng)箱溫度設(shè)置、營養(yǎng)液濃度設(shè)置、鹽水濃度設(shè)置等。當數(shù)據(jù)處于非正常范圍內(nèi)時，出發(fā)裝置給用戶手機推送報警消息，并將作物生長狀況自動存儲在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，為用戶提供作物的實時生長情況。

2 ?結(jié)語

文章開展了用于陽臺農(nóng)產(chǎn)品種植裝配式立體栽培共生裝置的設(shè)計，通過對水分供應(yīng)裝置、溫度裝置及農(nóng)作物生長情況監(jiān)測等裝置的設(shè)計，完善陽臺共生裝置功能。一方面美化住戶的環(huán)境，另一方面凈化室內(nèi)空氣，提升了居家內(nèi)涵。盡管陽臺共生裝置已經(jīng)在一部分年輕人家中開始應(yīng)用，但裝置的設(shè)計仍處于初級階段。隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)的不斷革新，共生裝置將不斷完善并持續(xù)優(yōu)化，后期將實現(xiàn)多元化共生裝置的設(shè)計，例如將魚、藻類、作物等相結(jié)合，構(gòu)建相對完善的家庭生態(tài)系統(tǒng)，或擴大設(shè)備的種植空間，為居家住戶提出低成本的綠色蔬菜種植環(huán)境，滿足現(xiàn)代化城市生活居民的自給自足，建立良好的居家園藝生產(chǎn)體系。

參考文獻

[1] 鐘泳，王金偉，彭期祥.一種限制裝配式預(yù)制陽臺位移的新型裝置研究與應(yīng)用[J].智能城市，2019，5（7）：66-67.

[2] 王春玲，宋衛(wèi)堂，趙淑梅，等.追日式草莓立體栽培架改善光溫環(huán)境提高草莓產(chǎn)量[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2017，33（11）：187-194.

[3] 王春玲，宋衛(wèi)堂，趙淑梅，等.H型栽培架組合方式對光照及草莓生長和產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2017，33（2）：234-239.