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雾精灵智造

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农业雾培解决方案

  农业雾培,又称农业气培,是喷雾栽培的简称,无土栽培的方式之一。它不用固体基质而是直接将营养液喷雾到植物根系上,供给其所需的营养和氧。通常用泡沫塑料板制的容器,在板上打孔,栽入植物,茎和叶露在板孔上面,根系悬挂在下空间的暗处。每隔2-3min向根系喷营养液几秒钟。营养液循环利用。
  雾培种植是目前国际上最先进的无土栽培方式,它将以往无土栽培的水、肥、气之间的矛盾得到了最好的解决。
  但是雾培系统有别于以往的无土栽培,需要采用机械化、智能化技术,才能实现雾培的大面积应用。同时,由于大量采用机械、电气等设备,雾培系统对电能的消耗非常巨大,由些带来的种植成本比以往无土栽培有很大的增加。因此,作为最先进技术的雾培种植技术,必须要有先进的控制系统,除了实现完善的控制功能外,还要通过系统的合理控制,实现系统的节能运行。
   控制功能描述 本项目雾培控制系统包括雨水搜集系统、深井补水系统、营养液池系统、营 养液杀菌系统、营养液喷雾系统、大棚喷雾降温系统、数据分析系统、数据报警系统。这些系统协调工作,组成了整个雾培控制系统。


雾培各系统实现功能如下:

1、 雨水搜集系统

  项目采用温室大棚种植。由于大棚占地面积较大,为合理利用水资源,项目建设雨水搜集系统。将大棚雨水进行导流搜集,集中搜集在雨水池内。系统通过雨水池给雾培系统营养液池提供补水。当营养液池水量不足时,从雨水池抽水。同时监测雨水池水位,当水位不足时,停止从雨水池抽水。

2、 深井补水系统

  在干旱季节,为保证系统的稳定运行,建设深井补水系统。当雨水池水位不足时,停止从雨水池抽水。系统自动转换抽水点,从深井抽水。当雨水池水位足够时,系统自动切换至雨水池抽水。这样,充分利用了雨水这一水资源,尽量考虑少用地下水源。同时也保证了整个系统的稳定运行。

3、 营养液池系统

  雾培系统最关键的是营养液,营状液的成份稳定,对植物生长有至关重要的作用。本系统采用雨水或深井水补水,营养液循环使用后,其成份、浓度必然受影响。为保证系统营养液有充足的营养成份,系统设置工业级PH传感器、电导率传感器,通过监测营养液PH值、电导率等数据的变化情况,及时对营养液池进行营养液的配比添加。 同时,对营养液池水位、温度等情况作时实的监测,通过PCS-300控制系统控制营养液池的水位、水温满足雾培喷雾要求。

4、 营养液杀菌系统

  植物雾培营养液含有植物生长所需的各种营养成分,配比均衡。因此,营养液在蓄水、喷雾、回流这样的循环过程中,十分容易滋养各类细菌。细菌的繁殖对雾培植物的生长是非常不利的,也会消耗大量的营养液营养。所以,营养液循环过程必须设有杀菌设备。杀菌设备通常采用紫外杀菌设备,将设备设置于营养液循环。控制系统自动控制紫外设备灯管的开闭,在喷雾系统运行时打开紫外设备。根据系统水流量的不同,控制紫外杀菌设备的输出功率,达到最佳的杀菌使用效果,又兼顾了系统的电能消耗,节能降耗。

5、 营养液喷雾系统

  营养液喷雾系统是本项目的关键系统。系统采用一台3KW的循环水泵,从营养液池抽取营养液,直接送至大棚内各个喷雾头。本项目大棚区域大,喷雾分成9个不同的小区域,通过控制9个不同区域的电磁阀开闭,实现一个循环水泵对9个区域的喷雾控制。由于喷头要求在额定水压下,能喷出最佳的雾状营养液。而一台水泵不能保证每个区域都能供应出相同压力的水。所以,系统设置了水压检测,水泵变频控制。通过控制系统的闭环水压控制算法,实现了不同区域的相对水压控制。由于采用了精确控制的变频控制,又使得系统的电力能耗大大降低。对于农业生产来说,是降低生产成本,系统能得以推广的重要因素。

6、 大棚喷雾降温系统

  本项目温室通过大棚卷膜的通风控制、光照控制,基本实现了温控制要求。然而,在炎热的夏天,通过简单的通风、光照已经不能有效控制棚内温度了。因此,本项目还设置了一套大棚喷雾降温系统。系统监测大棚室内温度,当室内温度过高时,系统抽取地下水,经过过滤,在大棚内均匀喷雾,使大棚温度降至合理范围。

7、 数据分析系统 

  本项目是浙江大学农业科技示范及科研项目。项目运行数据对科研有着十分重要的研究价值。控制系统搭建实时数据显示平台的同时,建立了大型实时数据库、历史数据库,将所有系统运行的数据,包括设备开闭状态、温湿度、PH值、电导率等等数据记录在系统内,并形成实时的数据记录表及直观的曲线图。具有数据对比,方便直观地进行比较、分析不同条件下的数据情况。通过比较不同种植条件下的植物生长情况,综合种植成本分析,得出最优化的种植控制模型,用以指导生产。也可通过历史时间查询获取历史数据图表,可方便导出或打印历史数据,供研究分析。

 8、 设备报警系统 

  整个项目占地面积大,又采用了先进的自动化设备,基本实现了无人值守的运行方式。然而异常情况不可避免,如机械故障、供电故障、环境异常等不可预见的问题,需要管理人员及时获取并采取补救措施。系统在对各个设备、环境、供电等实放监测的基础上,通过各种报警提示管理人员。首先是就地或远程软件监控平台报警提示并记录,管理人员可通过查看报警并及时处理。系统还通过无线GPRS报警方式,向管理人员发送系统异常信息,使管理者能以最快的速度获得系统故障情况。
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