智能設(shè)備在葉菜工廠化生產(chǎn)中的應(yīng)用*

孫美艷 張 丹 華文煊 張 燕

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院基地管理處，江蘇 南京210014；2.江蘇明天農(nóng)牧科技有限公司，江蘇 南京210014）

江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所引進(jìn)一套葉菜工廠化智能栽培系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多次改良后，在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動(dòng)物科學(xué)基地示范推廣，取得了良好的效果。葉菜工廠化智能栽培改變了傳統(tǒng)的葉菜栽培方式，將葉菜種植在設(shè)施內(nèi)的種植架上，從播種、定植、采摘到基質(zhì)回收實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，充分利用設(shè)施環(huán)境可調(diào)可控的優(yōu)勢(shì)，用人工智能設(shè)備替代了勞動(dòng)力，減少了勞動(dòng)力投入，提高了生產(chǎn)效率和空間、資源的利用效率，保障了葉菜的產(chǎn)量及品質(zhì)。現(xiàn)將該智能設(shè)備的運(yùn)行方式介紹如下。

1 用播種機(jī)播種

選擇產(chǎn)量高、生長(zhǎng)周期短的葉菜品種，選用信譽(yù)好、品質(zhì)優(yōu)的商品基質(zhì)，選用定制的能重復(fù)使用的育苗穴盤(pán)（8列×10行）。用播種機(jī)播種，邊播邊檢查播種效果，保證穴盤(pán)內(nèi)每穴1粒種子。

2 用自動(dòng)移栽機(jī)移栽

改進(jìn)后的自動(dòng)移栽機(jī)將原來(lái)1次需8個(gè)育苗穴盤(pán)改為2個(gè)穴盤(pán)，縮小了移栽系統(tǒng)的空間需求。移栽苗要求株高2.5 cm、2葉1心。機(jī)器運(yùn)行時(shí)，由傳輸帶將成品基質(zhì)填滿(mǎn)基質(zhì)箱，將苗情符合要求的穴盤(pán)每2個(gè)為1組并排固定在頂苗器上，將空的栽培槽放置在基質(zhì)箱下方的自動(dòng)移栽傳輸帶上，當(dāng)栽培槽通過(guò)基質(zhì)箱正下方時(shí)，紅外探頭自動(dòng)識(shí)別將基質(zhì)裝滿(mǎn)栽培槽；當(dāng)裝滿(mǎn)基質(zhì)的栽培槽被傳輸至下苗口下方時(shí)，栽培槽被檔桿擋住，上方自動(dòng)頂苗器的頂桿逐個(gè)將苗頂出（每次頂出8棵）至下苗口上方的蓋板上，蓋板掀起可使苗根部朝下落至下苗口，同時(shí)下苗口落至栽培槽中，下口張開(kāi)，葉菜苗即落進(jìn)栽培槽完成葉菜移栽；栽培槽被繼續(xù)向前傳輸至種植緩沖區(qū)。

3 栽培槽自動(dòng)上架

收到種植任務(wù)的智能行走機(jī)器人（AGV）托舉著空的種植架在種植區(qū)固定位置等候，收到種植緩沖區(qū)有栽培槽的信號(hào)后，機(jī)械臂開(kāi)始工作，將栽培槽逐個(gè)抓起擺放到種植架。每列種植架分為左右2 面，每面可擺放5 個(gè)栽培槽，當(dāng)一面放滿(mǎn)后，AGV 旋轉(zhuǎn)180°，在種植架的另一面繼續(xù)擺放，全部放滿(mǎn)后機(jī)械臂發(fā)出擺滿(mǎn)種植架的信號(hào)給AGV，通知AGV 離開(kāi)。收到信號(hào)的AGV 托著種植架，邊掃描二維碼邊向前行駛，按照系統(tǒng)預(yù)設(shè)好的路線(xiàn)，將種植架擺放至指定區(qū)域，完成栽培槽自動(dòng)上架過(guò)程。也可用磁條代替二維碼，但鋪設(shè)磁條的前期工作量較大，需地面開(kāi)槽；用二維碼，地面平整度要求較高，落差一般不宜超過(guò)2～3 mm，否則AGV 行走時(shí)會(huì)鏟到二維碼，導(dǎo)致二維碼破損。

4 滴灌帶供水

每列種植架前端裝有水管支架，10 個(gè)栽培槽鋪設(shè)滴灌帶，開(kāi)啟水管支架處的開(kāi)關(guān)便能將水通過(guò)滴灌帶滴入每個(gè)栽培槽，完成灌溉。與噴灌相比，該滴灌方法不僅可節(jié)約水資源，還可降低設(shè)施內(nèi)的空氣濕度，減少病蟲(chóng)害的發(fā)生概率。

5 自動(dòng)采收

AGV 收到采收信息后按系統(tǒng)預(yù)設(shè)的路徑將葉菜生長(zhǎng)成熟的種植架搬至采收區(qū)。AGV 到達(dá)采收區(qū)后發(fā)出信號(hào)通知機(jī)械臂，機(jī)械臂將基質(zhì)槽從種植架上逐盤(pán)取出放置在采收緩沖區(qū)。負(fù)責(zé)采收的工作人員站在轉(zhuǎn)動(dòng)的采收緩沖區(qū)邊，將經(jīng)過(guò)的栽培槽搬出后剪出凈菜即可。

6 用篩分機(jī)回收基質(zhì)

葉菜采收后，基質(zhì)槽中的舊基質(zhì)被傾倒在傳輸帶上并被傳輸至篩分機(jī)，篩分機(jī)將殘根殘葉與基質(zhì)進(jìn)行分離，分離出來(lái)的基質(zhì)可回收再利用。

7 溫濕度管理

（1）溫度管理。葉菜生長(zhǎng)期間大棚內(nèi)溫度保持25 ℃左右。高于30 ℃時(shí)，應(yīng)及時(shí)打開(kāi)遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行遮陽(yáng)降溫，如有必要可同時(shí)打開(kāi)濕簾和風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫；低于0 ℃時(shí)，則需增溫防凍。（2）濕度管理。設(shè)施內(nèi)空氣濕度保持85%～90%，可采用增減溫度或通風(fēng)措施來(lái)調(diào)節(jié)；打開(kāi)防蟲(chóng)網(wǎng)進(jìn)行通風(fēng)換氣時(shí)，應(yīng)在大棚內(nèi)張貼黃光板，降低蟲(chóng)害的發(fā)生概率。