智能温室《给排水管网工程》课程实训内容探索

魏 闯，雷成霞，王青兰

（山西水利职业技术学院，山西 运城 044004）

随着现代农业高新技术的迅速发展，智能化温室生产技术作为现代农业的重要组成部分，其应用领域日益扩大。根据温室生产在现代农业生产中的重要作用，结合高职院校人才培养的目标要求，省水职院在2007年建成的农业节水灌溉实训基地即山西省农业节水灌溉示范园的基础上，结合智能化温室无土栽培设施与节水灌溉设施配套使用的新特点，于2011年10月在农业节水灌溉实训基地二区新建了一座576m2的智能温室大棚，将温室大棚的生产型节水灌溉技术与教学实训内容相结合，用真实的职场氛围为学生提供了良好的教学实训场所，为促进学生职业技能的提高发挥了重要作用。

1 智能温室水培系统设施简介

省水职院智能温室大棚由环境监测系统、信息控制中心、管道灌溉和排水系统、滴灌系统和无土栽培技术等五部分构成。环境监测系统主要对温室的温度、湿度、光照和CO2浓度等进行实时采集、传输和监测，为信息控制中心适时进行优化决策提供依据。信息控制中心主要根据监测参数对温室中环境调节设施如天窗、侧窗、内遮阳幕、外遮阳幕、湿帘、风扇系统、微喷降温加湿系统、灌溉系统、供暖系统和环流风机等实现智能化、自动化控制，以满足温室大棚作物生长所需的最适环境。智能温室生产技术真正实现了农业生产的工厂化、自动化和信息化。

智能温室大棚无土栽培形式有水培和基质培（基质培中用节水滴灌管道设施供给营养液）两种。水培系统设施由蓄水池（水源）、供水管道系统、营养液池、水培栽植管道、回水管道系统和自动化智能控制系统六部分组成。在自动化智能控制系统中通过设置电磁阀工作时间来确定水培营养液循环的时间，通过营养液的循环来满足蔬菜生长过程中根系呼吸作用的需氧条件，确保蔬菜的正常生长。

根据该温室的控制需要，采用WK-Z型温室控制器。用户根据种植品种和作物不同生长期需要的相应环境条件，简单设置目标值，温室控制器就可自动控制温室设备的动作，从而实现控制目标。

2《给排水工程》课程实训内容探索

根据《给排水工程》的教学内容，课题组充分利用智能温室的水培生产设施，从提高学生的实际操作能力和生产实践能力入手，开发了《给排水工程》中管道工程布设、管道工程安装和维修两项实训项目。

2.1 水培管道工程布设实训项目

2.1.1 了解管道工程布设技术

温室水培从水源地（蓄水池）用水泵提水后，通过输水管道系统将自来水引入营养液池（营养液池为引入的自来水与无土栽培专用肥按一定的配比溶解后形成满足蔬菜生长所需养分的水溶液），在营养液池通过微型水泵提水后使营养液首先输入最上层（第四层，高约2.5m）管道，通过不断循环流动逐步输入以下各层，随着营养液在各级管道中不断循环来保证栽植管道中营养液的供氧量，使根系在生长过程中有充足的氧气，因此蔬菜根系虽浸泡在水中但保证了根系呼吸作用的正常进行。营养液在通过各级管道循环流动后进入埋入地下的回水管道系统，再由回水管道回流入营养液池。学生通过认识地下供水管道、营养液输送管道、地上水培栽植管道、地下回流管道等管道布设工程，使营养液管道中的反复循环，将现代农业、设施农业与给排水管道设施布设的基本内容有机结合，通过真实的职场氛围学生认识到管道工程布设的线路、技术以及应用效果。

供液管道分为主管道、支管道和毛管，与栽培槽最高端供液口连接供液。供液管道采用PVC管道，主管道管径32mm，埋于地下，每个栽培架下设1个出地支管，支管管径20mm，分布在栽培架一端中间，向两侧均匀分配供液，每个栽培管首端设有PVC阀门，便于控制流量、日常维修和清洗。栽培架的另一端设有排液口，排液口设有控制水位的装置，主要控制管道内营养液液面深度，以保持作物的根系在不同生长阶段处于不同的液面深度。控制水位主要由一根高出出管底（槽底板）的水管高低来实现管内液位控制，高出排液口的营养液顺排液口进入排液管系统，汇集后流回营养液池，完成一个循环。

2.1.2 地埋式营养液池结构与功能实训

地埋式营养液池位于温室内地下，其容量大且不占用地面空间，同时营养液具有环保无污染和水温变化较小等特点。营养液池在运行过程中应满足不漏水、不渗水和不返水的功能要求，施工技术性强，施工中需使用防渗材料并在液池内外壁粉刷防水材料。

该营养液池设计时采用两个分开使用的形式，具有独立功能，单个池尺寸为1.50m×1.20m×1.40m，可容纳2.5m3的营养液，两个营养液池共计储存5m3的营养液。按照1亩地（667m2）的水培面积需要5～7t水的标准设计，可以满足温室576m2的水培和基质培使用。使用时，考虑到营养液不同浓度的使用功能，要求一个营养液池供给水培管道系统，另一个供给基质栽培系统，以配置不同的浓度，满足不同作物的生长需求。液池的池底建造有20cm见方的圆形泵坑，可确保水泵进口维持一定的供水量，便于液池的清洗、定期消毒和及时检修，营养液池开口处放置50cm见方的活动井盖。

使用这种地埋式营养液池必须靠泵的动力加压供液，采用单相多级潜水泵，功率1.5kW，可提供30m水头，每小时供给6m3流量的营养液。管道系统首部根据功能需要设有供给管道、减压管道、排水管道和注水管道。供给管道一端连接水泵，另一端连接供水管道系统，直接向水培管道供给营养液，管道设有过滤器，以防管道阻塞。减压管道一端连接供给管道，另一端连接水池，宣泄多余水压。排水管道一端连接水泵，另一端连接出地管，将需要更换清洗的水排出水池。注水管道一端连接清水管道，另一端连接营养液水池，将新鲜的水源注入营养液池配置营养液。

利用软件和配套电子设备控制水泵，可以根据用户和作物的需求合理设置启闭和持续时间。温室水培采用间歇式供液方式，这种方式可以节约能源，控制植株的生长发育，解决了根系供氧和供液的矛盾，其特点是在连续供液系统的基础上加一个定时器装置。

2.2 给排水管道工程安装和维修实训项目

在管道安装中，先安装首部设施及附属管道，再布设安装供、排液管道的干、支管地埋部分，管沟开挖深度要到位，管道下铺设沙土垫层。最后连接到栽培架的供液和排液系统。安装时，管道和管件阀门等使用PVC专用胶水粘结连接，注意管道和管件的清洁，胶水涂抹均匀，安装快速到位，并保持静止状态5min，确保粘结效果和质量。管道系统连接完成后，静止状态保持24h，带压试水，确保管道无漏水渗水时进行管沟回填，回填土分层压实，确保质量。

运行过程中，供排系统的维护工作至关重要，主要包括管道清洗和消毒等工作。首先要注意作物的根系或叶子等杂物不得残留在管道内，其次要勤洗管道，特别是夏季，水锈很多，清洗次数要增多，清洗时可以关闭一部分管道水流，逐个轮流清洗，水流清洗要辅助人工用刷子在管道内壁刷动，达到清洁目的。污物严重时，可以取下栽培管道，用细竹竿等一端固定海绵或抹布进行管道清洁。消毒选择1∶5000的高锰酸钾溶液，营养液水池内存储一半水，按比例兑好高锰酸钾溶液，开启循环水泵，循环消毒1h，或根据情况而定。除了栽培管的清洁消毒外，水泵的出水口和供排液管道与栽培管的进出口处要加上过滤装置，避免出现干、支管路的堵塞现象。

3 结语

目前，从实训学生反馈的情况看，效果很好，基本达到了实训目的。但智能温室的实训内容还处于初步开发与探索阶段，还需要更多的时间在实践中根据具体情况不断调整实训内容、要求和时间，以期达到更好的实训效果，更好地为学生创造真实的职场氛围和岗位技能。当然智能温室还有很多潜在的实训项目，仍需研究开发，从而为学生提供更全面的实训项目。