大棚清潔技術(shù)研究

王坤 張明辰

摘 要：對(duì)溫室大棚清潔技術(shù)進(jìn)行分析，從現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)型方面劃分技術(shù)分支——軌道式溫室大棚清潔技術(shù)、機(jī)器人式溫室大棚清潔技術(shù)及手持式溫室大棚清潔技術(shù)?；诖?，著重研究了三種溫室大棚清潔技術(shù)的發(fā)展歷程，并為國內(nèi)研究人員提供了技術(shù)研究方向的建議。

關(guān)鍵詞：溫室大棚;塑料棚;玻璃房;清潔

中圖分類號(hào)：S626 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）10-0043-03

Abstract： Through the analysis of greenhouse cleaning technology， this field was divided into technical branches from the prior art configuration - rail-type， robotic， and hand-held greenhouse cleaning devices. On this basis， the development history of three greenhouse cleaning devices was studied， and suggestions for technical research directions were provided for domestic researchers.

Keywords： greenhouse;plastic shed;glass room;cleaning

溫室也稱暖房，是用透光的覆蓋材料作為全部或者部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部安裝有環(huán)境調(diào)控設(shè)備，能夠抵御不良的天氣條件，保證作物正常生長發(fā)育的農(nóng)業(yè)建筑設(shè)施。其功能是在不適宜作物生長的季節(jié)創(chuàng)造適于作物生長發(fā)育的環(huán)境條件，進(jìn)行有效生產(chǎn)，多用于低溫季節(jié)喜溫蔬菜、花卉及林木等植物栽培或育苗等[1]。

面對(duì)溫室大棚的快速發(fā)展，如何清潔溫室大棚一直影響著溫室大棚的使用。溫室透光率的高低直接影響作物的生長，但由于溫室大棚一直處于風(fēng)吹、日曬、雨淋及塵土的自然環(huán)境中，棚頂和棚壁往往會(huì)被灰塵污染，日積月累后會(huì)有微生物繁殖形成青苔等附著在表面，一般不易被自然降雨沖刷掉，造成大棚透光率降低，影響棚內(nèi)氣溫和地溫的上升，進(jìn)而影響植物的光合作用及其生長發(fā)育，導(dǎo)致作物減產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益下降。因此，保持溫室大棚清潔，提高透光率尤為重要[2]。

近年來，霧霾天氣越來越多地出現(xiàn)在我國大部分地區(qū)，由最嚴(yán)重的京津冀地區(qū)擴(kuò)散至沿海地區(qū)。溫室大棚處在嚴(yán)重污染的環(huán)境中，透光率下降得非?？?，空氣中的顆粒物濃度嚴(yán)重影響溫室大棚的使用。為保證溫室大棚的正常使用，必須保證其透光率，需要定期對(duì)溫室進(jìn)行清潔。

技術(shù)分解是對(duì)所分析的技術(shù)領(lǐng)域作進(jìn)一步細(xì)化和分類，對(duì)行業(yè)狀況、檢索信息以及檢索結(jié)果處理都具有非常重要的意義，有助于了解行業(yè)整體情況以及選取研究重點(diǎn)。一般情況下，可按技術(shù)特征、工藝流程、產(chǎn)品或使用用途等進(jìn)行技術(shù)分解。針對(duì)溫室大棚清潔技術(shù)進(jìn)行分析，從現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)型方面劃分技術(shù)分支——軌道式溫室大棚清潔裝置、機(jī)器人式溫室大棚清潔裝置及手持式溫室大棚清潔裝置。本文將對(duì)三種清潔裝置的技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀作詳細(xì)闡述。

1 軌道式溫室大棚清潔裝置的技術(shù)發(fā)展

軌道式溫室大棚清潔裝置利用行走在天溝里的行走裝置帶著左右兩排清洗毛刷對(duì)溫室棚頂?shù)牟ＡнM(jìn)行清洗，毛刷清洗不干凈時(shí)行走裝置還可以載人直接用高壓噴水對(duì)棚頂玻璃進(jìn)行清洗。軌道式溫室大棚清潔裝置效率高，清潔效果明顯，一直是國內(nèi)外研究人員研究的重點(diǎn)。但是，該裝置體積大、重量重，只針對(duì)沒有遮陽網(wǎng)、天溝骨架牢固且寬度適中的玻璃溫室。因此，簡易設(shè)置、方便操作及降低成本是技術(shù)人員一直以來研究的課題。

1977年，德國的Fricke等人公開了一種溫室大棚棚頂?shù)囊苿?dòng)清洗裝置。該裝置使用弧形的噴射桿噴射清洗液和水到溫室大棚的頂部，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚頂部的清洗，增大溫室大棚的透光率。然而，大棚頂部的清洗裝置如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，并未得到解決，不能很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚頂部的清洗。1979年，蘇聯(lián)的B.H.Gyxbanob等人公開了一種溫室大棚棚頂?shù)那逑囱b置。該裝置使用了移動(dòng)小車，移動(dòng)小車在大棚中間的天溝中行走，進(jìn)而帶動(dòng)棚頂?shù)那鍧嵮b置移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚棚頂?shù)淖詣?dòng)清潔，清潔效果高，解決了人力清潔困難的問題。

1988年和1990年，蘇聯(lián)的A.H.Qpmar等人先后公開了一種溫室大棚棚頂?shù)那逑囱b置。A.H.Qpmar等人意識(shí)到了現(xiàn)有的溫室棚頂清潔裝置的移動(dòng)裝置并不能很好地帶動(dòng)棚頂清洗裝置穩(wěn)定地行走移動(dòng)，并且現(xiàn)有的使用液體噴洗大棚表面的方法只能清洗掉浮灰，對(duì)于一些黏附上的污漬并不能達(dá)到很好的清潔效果。A.H.Qpmar等人發(fā)明的清潔裝置在大棚兩側(cè)的天溝中均設(shè)置主要移動(dòng)裝置，弧形大棚的頂部設(shè)置輔助移動(dòng)裝置。該移動(dòng)裝置移動(dòng)平穩(wěn)，帶動(dòng)清洗裝置在大棚頂部移動(dòng)，且該裝置使用毛刷清潔裝置，毛刷接觸大棚頂部，可以有效去除一些黏附上的污漬，達(dá)到較好的清潔效果。

1998年，德國人Hoeymaker公開了一種溫室大棚的清潔裝置。該裝置設(shè)置旋轉(zhuǎn)的毛刷盤清潔大棚棚頂，多個(gè)毛刷盤分別由多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，以提高大棚棚頂?shù)那鍧嵭Ч?/p>

2006年，美國人Gedalyahu Manor公開了一種溫室玻璃房頂?shù)那鍧嵎椒āＴ撗b置擯棄了原有的大型清潔裝置，使用輕巧的毛刷輥清掃大棚棚頂，毛刷輥由大棚兩側(cè)及頂部設(shè)置的軌道帶動(dòng)在大棚頂部往復(fù)移動(dòng)，便于操作控制，使用時(shí)不需要額外的大型升降裝置，降低成本，具有較好的實(shí)用效果。2008年，韓國人JIN JUN也公開了一種溫室大棚的清潔裝置。該裝置也使用旋轉(zhuǎn)的刷輥清掃大棚棚頂，刷輥也由大棚兩側(cè)及頂部設(shè)置的軌道帶動(dòng)在大棚頂部往復(fù)移動(dòng)，方便使用。2008年，荷蘭人PETER公開了一種溫室棚頂?shù)那鍧嵮b置。該裝置可改變兩邊對(duì)稱清潔裝置的角度，以適應(yīng)多種型號(hào)的大棚棚頂?shù)那鍧?，提高了清潔裝置的適用范圍。

2011年，李延國等人公開了一種棚頂差別清潔裝置。該裝置在工作平臺(tái)上安裝了機(jī)械清潔設(shè)備，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸向上旋轉(zhuǎn)，卷動(dòng)牽引繩使機(jī)械清潔設(shè)備自下而上運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)清潔輥旋轉(zhuǎn)，沿著溫室棚頂表面清潔灰塵，克服了不同規(guī)格型號(hào)的大棚棚頂清潔的困難，通用性強(qiáng)，成本低廉。同年，王雙喜等人公開了一種壓雪輸送式連棟溫室屋面除雪機(jī)。該裝置集掃除、收集、壓縮及輸送四個(gè)過程于一體，能實(shí)現(xiàn)快速除雪。掃雪裝置包括掃雪支架及其下安裝的多個(gè)同向旋轉(zhuǎn)的掃雪盤，行走裝置安裝在天溝中，壓實(shí)的雪塊被推送到輸送裝置上，輸送到運(yùn)輸車上運(yùn)走，解決了刮雪式設(shè)備除雪不徹底、積雪難下滑及融化后雪水難處理的問題。2012年，荷蘭人PETER又公開了一種溫室棚頂?shù)那鍧嵎椒?。該方法在清掃過程中使用了傳感器，以檢測棚頂面是否清掃干凈，提高了棚頂清潔裝置的自動(dòng)化程度。

2013年，何培祥等人公開了一種清洗塑料大棚棚頂?shù)脑O(shè)備。該設(shè)備具有拱形懸架、噴水管及拱形彈簧刷，以更好地接觸大棚棚頂，提高清潔效率;使用輕質(zhì)材料制成，利用大棚桿承受重量，保護(hù)塑料大棚膜。2014年，何培祥等人又公開了一種磁力輪式塑料大棚清洗裝置。該裝置使用磁力輪吸附在大棚骨架行走，當(dāng)大棚骨架寬度發(fā)生變化時(shí)，可以改變兩端磁力輪的距離，輔助輪幫助清潔裝置回正。2015年，梁永江等人公開了一種塑料大棚棚頂清洗裝置。該裝置使用弧形支撐架，布輥旋轉(zhuǎn)方向相反，中間噴頭噴水，穩(wěn)定性高，提高了清潔效率，具有較好的實(shí)用效果。

2 機(jī)器人式溫室大棚清潔裝置的技術(shù)發(fā)展

機(jī)器人式溫室大棚清潔裝置的主要功能是在溫室大棚棚頂自動(dòng)移動(dòng)、清掃及吸塵，主要包括行走模塊、吸塵模塊及單片機(jī)控制模塊。該裝置的工作原理是利用旋轉(zhuǎn)毛刷將溫室棚頂?shù)幕覊m碎屑等掃到吸塵口，高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇在機(jī)體內(nèi)形成真空，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流，通過吸塵口將灰塵等吸入機(jī)體內(nèi)的塵倉。該溫室大棚智能清潔機(jī)采用遙控的方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，可以遠(yuǎn)距離控制機(jī)器的運(yùn)行;但是不用水，可能清潔效果一般，且操作要求較高，一旦操作不當(dāng)會(huì)造成機(jī)器跌落，增加成本。

機(jī)器人式溫室大棚清潔裝置的技術(shù)方案主要集中在兩個(gè)方面;機(jī)器人在棚頂?shù)囊苿?dòng)吸附裝置;機(jī)器人的控制裝置。

1984年，德國人Werder提出了一種機(jī)器人清掃溫室大棚棚頂。該裝置使用輥刷和噴頭實(shí)現(xiàn)對(duì)棚頂?shù)那鍧?，移?dòng)裝置可以帶動(dòng)機(jī)器人在棚頂移動(dòng)。但是，該裝置缺乏對(duì)移動(dòng)裝置和自動(dòng)控制裝置的具體設(shè)計(jì)，其移動(dòng)和清潔的效果有所欠缺。1995年，日本人本田哲男也公開了一種機(jī)器人清掃溫室大棚棚頂。該裝置使用各種齒輪傳動(dòng)連接，以驅(qū)動(dòng)清掃裝置在棚頂表面移動(dòng)，解決了機(jī)器人清掃裝置在棚頂平穩(wěn)移動(dòng)的技術(shù)問題，具有一定的實(shí)用性。

2006年，田真等人公開了一種溫室屋頂電動(dòng)清洗機(jī)。該電動(dòng)清洗機(jī)具有行走的車身，可邊行走邊清洗，滾刷可轉(zhuǎn)動(dòng)，噴水管噴水，可以對(duì)溫室屋面實(shí)現(xiàn)經(jīng)常化的清洗，操作簡單靈活。2012年，王紀(jì)章等人公開了一種溫室頂部清掃機(jī)器人。該機(jī)器人通過吸盤和氣缸聯(lián)動(dòng)，采用導(dǎo)向輪和驅(qū)動(dòng)牽引繩實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)四個(gè)氣缸的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人轉(zhuǎn)彎，通過吸盤吸放和氣缸的伸縮實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清潔;毛刷和吸塵器結(jié)合使用，提高了清掃效果，解決了機(jī)器人在棚頂穩(wěn)定行走的問題，具有一定實(shí)用性。2014年，劉榮勝等人公開了一種溫室頂棚清洗機(jī)器人。該機(jī)器人使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊行走，超聲波模塊和紅外線模塊具有壁障功能，圖像處理模塊識(shí)別臟污，利用滾刷及噴水清洗，提高了清潔效率，控制效果好，具有較好的實(shí)用效果。

3 手持式溫室大棚清潔裝置的技術(shù)發(fā)展

溫室大棚清潔裝置發(fā)展最初，廣泛使用的是手持式溫室大棚清潔裝置。手持式溫室大棚清潔裝置具有清掃頭，清掃頭有與其內(nèi)腔相通的出水孔，手柄管與清掃頭連接，毛刷安裝在清掃頭的凹槽內(nèi)。該類清潔裝置結(jié)構(gòu)簡單、容易制作、成本低廉且使用方便，但缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度和工作效率低，安全性差，費(fèi)時(shí)。手持式溫室棚頂清潔裝置的結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，使用方便，多為個(gè)人農(nóng)戶使用。

1998年，俄羅斯發(fā)明的手持式溫室棚頂清潔裝置包括可旋轉(zhuǎn)的清洗滾刷及手持部，人手持手持部將清洗滾刷放置于棚頂進(jìn)行清潔。2001年，唐增生也發(fā)明了類似的結(jié)構(gòu)，但其發(fā)明的清潔裝置可以噴水，提高了對(duì)棚面的清潔效果。2008年，日本人安井進(jìn)雄對(duì)手持式溫室棚頂清潔裝置進(jìn)行了改進(jìn)，具有多重滾刷結(jié)構(gòu)，既可以負(fù)責(zé)行走，又可以提高棚面的清潔效果。2011年，許文生發(fā)明的清掃器包括電機(jī)、刷及螺旋槳，清掃器上由于設(shè)有螺旋槳而產(chǎn)生向上的提升力，利用控制器及旋鈕方便地控制提升力大小，進(jìn)而控制清掃刷與大棚膜之間的壓力，有效地保護(hù)大棚膜。2015年，雷喜紅等人公開了一種棚膜清洗裝置，車體上有噴霧機(jī)，利用噴流孔將噴管帶上的棉布條潤濕，并擦拭干凈，避免大棚膜損傷。

4 結(jié)語

分析溫室大棚清潔裝置技術(shù)可知，該領(lǐng)域從現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)型方面劃分技術(shù)分支——軌道式溫室大棚清潔裝置、機(jī)器人式溫室大棚清潔裝置和手持式溫室大棚清潔裝置。由于基本清潔原理的技術(shù)研發(fā)已經(jīng)較為全面，因此近年來的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)多集中在各種構(gòu)型的優(yōu)化設(shè)計(jì)、多樣化切邊的方法以及如何滿足更多的個(gè)性化需求方面。國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究起步較晚，技術(shù)上仍不夠全面，不具有針對(duì)性，與國外尤其是歐美和日本還存在較大差距。今后的科研中，國內(nèi)申請(qǐng)人應(yīng)重視技術(shù)性改進(jìn)，同時(shí)結(jié)合多種手段實(shí)現(xiàn)技術(shù)效果的多方面性，以技術(shù)創(chuàng)新帶動(dòng)實(shí)際生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李寶聚.清潔棚膜新方法：棚膜清潔帶[J].農(nóng)村百事通，2009（14）：36.