溫室智能裝備系列之一百二十五溫室大麥芽苗栽培機營養(yǎng)液變量控制系統(tǒng)設計＊

張 梅，沙德建，鄒成俊，馬 偉，段發(fā)民（1.成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院，成都 611130；.成都農(nóng)業(yè)科技中心，成都 610000；3.成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院5G+智慧農(nóng)業(yè)技術應用研究中心，成都611130）

大麥芽苗是一種用途很廣泛的植物，其營養(yǎng)價值較高，可用來榨汁作為飲料，也可作為冬季鮮飼料提供給奶牛。富硒大麥芽苗是一種可以快速和高效補充人體硒元素的食物，在大麥苗生產(chǎn)過程中，通過精準控制溫度、濕度、水分等條件，并增加營養(yǎng)液硒元素濃度可以實現(xiàn)富硒大麥芽苗的規(guī)模生產(chǎn)。

富硒大麥芽苗采用噴霧葉面肥的方式，促進芽苗吸收更多的硒元素，生產(chǎn)的芽苗品質(zhì)更高。這種生產(chǎn)方式具有生長周期短，產(chǎn)量高的優(yōu)點。芽苗相比正常蔬菜植株體積小很多，所需空間少，因此，大麥芽苗的生產(chǎn)適合采用密閉栽培機這種工廠化栽培的模式。通過成套裝備為芽苗的生產(chǎn)提供一個高濕和遮光的環(huán)境，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)芽苗的連續(xù)生產(chǎn)。文章設計了一種大麥芽苗栽培機營養(yǎng)液變量控制系統(tǒng)，以富硒大麥芽苗栽培為目標，設計了機械結構及相關控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)采用柜式結構，分為6 層，每個穴盤可獨立控制水營養(yǎng)液噴灑的濃度和噴量，控制箱控制壓力泵將營養(yǎng)液母液抽出，在管路中通過壓力泵和水二次混合后，定量噴灑在穴盤的大麥芽苗上。關閉柜門后溫室富硒大麥芽苗栽培機內(nèi)部形成密閉空間，保持空間濕度和溫度在適合的范圍內(nèi)，促進大麥生長。圖1 是溫室富硒大麥芽苗栽培機結構示意圖。

系統(tǒng)設計

溫室富硒大麥芽苗栽培工藝設計

大麥芽苗品種采用‘川大麥2 號’‘福大麥1 號’等，浸種11 h。選用長50 cm、寬35 cm 的金屬穴盤，穴盤邊緣高1.7 cm，每個穴盤播種150 g。富硒營養(yǎng)液母液選用安徽“硒無憂”糧食專用葉面肥，營養(yǎng)液母液配置時稀釋500 倍，精準控制注入量每次35 mL，每天設定為3～5 次。噴霧噴頭選用TG 實心錐形噴嘴。

品質(zhì)指標設計

溫室富硒大麥芽苗栽培的外觀指標包含多次收割的芽苗的高度、密度、產(chǎn)量和顏色。生理指標包含麥苗葉片中的硒含量、葉綠素、蛋白質(zhì)含量和SOD 酶活性。每次生產(chǎn)富硒大麥芽苗抽樣在穴盤4 個角及中心分別取麥芽苗5 棵。

圖1 溫室富硒大麥芽苗栽培機結構示意圖

圖2 溫室大麥芽苗栽培裝置原理圖

系統(tǒng)結構設計

該營養(yǎng)液變量控制系統(tǒng)采用0.6 mm 的鍍鋅板折彎加工，兩層板間距為13 mm，采用隔熱泡沫填充，每層穴盤放置板之間的間隔22 cm，噴頭長度3.2 cm。整機高度為1.56 m，長為1.25 m，寬度為0.48 m。腳輪直徑為62 mm，共有6個腳輪。整機外部采用烤漆處理，顏色為象牙白，油漆厚度0.6 mm。營養(yǎng)液噴霧回收槽深度12 cm。圖2 為溫室大麥芽苗栽培裝置原理圖。

系統(tǒng)控制設計

營養(yǎng)液變量控制系統(tǒng)采用自制單片機電路板控制，營養(yǎng)液噴灑時，所用營養(yǎng)液的濃度調(diào)控采用PWM 方式調(diào)控。濃度值為百分比值，設定值范圍從30%～85%。系統(tǒng)總功率為165 W。營養(yǎng)液變量控制系統(tǒng)控制營養(yǎng)液噴霧開始有兩種模式：一是噴霧開始時間和結束時間采用星期+開關時刻的方式，時刻精確到秒；二是采用日期+開始時間+時間長度的方式。圖3 是系統(tǒng)控制原理圖。

圖3 系統(tǒng)控制原理圖

應用效果

營養(yǎng)液變量控制系統(tǒng)于2020 年11 月在成都溫江農(nóng)業(yè)科技園溫室基地開展了試驗，結果表明，相比較放置在溫室內(nèi)其他地方的大麥芽苗，放置在栽培機中的大麥芽苗的生長速度和產(chǎn)量均提高了2 倍以上。所生產(chǎn)的大麥芽苗硒含量也明顯增加。