一文读懂设施管道式水培叶菜移植输送自动化技术装备

设施管道式水培叶菜具有节水、节肥、省药、农产品质量安全和环境友好等优势。目前，国内温室设施中的管道通常置于固定架上，在整个设施管道水培叶菜的生产过程中，其移植和采收环节均需要人工作业，或人为干预率较高，同时由于作业空间狭小，且人工作业劳动强度大、作业效率低，因此无法满足新常态下农业高效节能生产需求和高质量发展要求。为解决以上问题，广东省现代农业装备研究所团队设计了以下水培叶菜移植输送关键环节自动化技术及装备。

图 解决方案

水培叶菜移植环节自动化装备

目前，水培叶菜生产作业中的移苗环节主要依靠人工完成，随着蔬菜的需求量与日俱增、劳动力成本越来越高，蔬菜种植的高效化和机械化成为了蔬菜种植业的迫切需求。

移苗系统设计遵循的原则

水培叶菜移苗系统是针对水培叶菜生产的移苗环节，将穴盘苗自动移植到种植管内。因此，该移苗系统的设计需遵循以下原则：①针对水培叶菜育苗盘规格为72 穴；②移苗系统一次对叶菜育苗盘的整排进行移植，一次移植6 株叶菜苗；③移苗系统的进苗端与苗盘输送系统对接，需实现苗盘自动输送到移苗系统；④移苗系统的出苗端与种植管输送系统衔接，需针对单条种植管进行移植并输送。

图 移植机

水培叶菜种植管自动化输送装备

种植系统需求分析

随着水培叶菜生产规模逐渐扩大，其生产作业过程中的种植管、种苗及收获叶菜的输送用工量大的问题，正成为行业发展的瓶颈，针对以上问题，研制了水培叶菜种植管自动化输送装备。

种植系统设计遵循的原则

水培叶菜移苗系统是针对水培叶菜生产的种植管输送环节， 完成移植和采收环节种植管的自动化输送。因此，该种植系统的设计需遵循以下原则：①针对水培叶菜管道浅液流水培种植模式；②针对水培叶菜种植管尺寸为3750 mm×75 mm×50 mm， 种植管上分布有24 个直径为50 mm，间距为150 mm 的种植孔；③种植系统每次对1 根种植管进行输送；④种植系统的移植区与移苗系统对接，需提供空种植管等待幼苗移植；⑤种植系统需提供叶菜生长所需的肥液，实现肥液循环；⑥种植系统需实现种植管循环输送。

图 种植管自动输送装备

技术参数与技术指标

本研究要求种植管在水培叶菜自动化输送装备上的运行成功率大于98%，纵向运输机构运行一次时间小于5 s，横向运输机构输送一次种植管时间小于15 s，符合设备研制生产的技术要求。

种植系统软件

本研究设计的系统根据元件的控制要求和数量， 可编程序控制器的选型为FX3U-128MR-ES-A 以及扩展模块FX2N-32ER 等。根据系统的作业流程， 软件采用PLC 可编程序控制器进行编程实现。触摸屏控制界面由手动模式、自动模式、参数设置和开关状态区构成。

种植管输送装备样机测试

样机调试后进行了整机性能测试，样机验证试验表明样机的纵向运输成功率为100%，平均周期为2.09 s，横向运输成功率为98.67%，平均周期为12.17 s，满足设计要求与水培种植农艺要求。

总结

国外经验启示，水培叶菜生产中发展机械化、自动化成为一种趋势，可有效提高劳动生产率，降低生产成本，提高经济效益。针对中国设施园艺机械化需求，研发适用于中国设施园艺的水培叶菜移植输送关键环节自动化技术及装备对中国设施农业发展具有重要的意义，为设施园艺的水培叶菜生产的机械化、自动化和工厂化提供了基础。