电动可调型补光系统的研制与应用

2015-03-04吴乐天张彩虹史慧锋

新疆农机化 2015年3期

吴乐天，张彩虹，王瑞，史慧锋

（1.新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆乌鲁木齐 830091；2.新疆设施农业工程与装备工程技术研究中心；3.农业部林果棉与设施农业装备科学观测实验站；4.新疆农业科学院农业工程公司）

电动可调型补光系统的研制与应用

吴乐天1,3，张彩虹2,4，王瑞1,2，史慧锋3

我区位于北纬35°～45°之间的农业生产种植密集区域，春、秋和冬三个季节太阳照射强度和太阳照射持续时间都普遍偏少，如遇到连阴天，严重影响作物的正常生长，造成农民经济损失严重。本文介绍一种温室电动可调型补光系统的构成、技术参数、主要特点及试验应用情况，该系统可以根据不同作物的需光量进行光照度、光周期的合理调控，从而控制植物生长的季节并彻底缩短植物生长的时间，达到增产增收的目的。

温室；电动可调型；补光

光是影响作物光合作用的必备要素，光照条件的好坏直接影响作物的产量和品质。我区位于北纬35°～45°之间，冬季温室种植的难点是温室内的光照状况受到浮尘、沙尘、连阴天等因素的影响，如进入11月份，月平均日照时数就锐减至5.9 h，温室生产关键的11月至次年的3月份，平均日照只有5 h，1月是3 h，特别是灾害性气候出现，影响面积大，经济损失十分严重，已成为制约温室生产发展的一大障碍。目前人工补光技术已经得到认可和广泛应用，有采用在温室中悬挂多个灯泡，控制开关时间实现补光的；也有采用外挂式反光幕为温室进行增光；还有通过主轴的旋转，调节绳索长短对补光灯组的高低位置进行微调，实现光照调节的。本文介绍一种温室电动可调型补光系统，通过无线遥控接收器实现单点驱动补光灯处于任意高度位置时的启停和多点的集群控制，能够精确调节与作物的距离，保证植物光合成有效光量子流密度分布均匀。

1 温室电动可调型补光系统介绍

1.1 系统构成

温室电动可调型补光系统主要由驱动升降器、无线遥控器、无线遥控接收器、高压压铸铝成型电器箱及高纯铝反射罩、整流器、触发器、电容、单端金卤灯等部分组成。

图1 电动可调型补光系统构成

电动可调型补光系统将驱动升降器的固定端安装于温室桁架的下方，另一伸缩端与高压压铸铝成型电器箱固定，电器箱内安装整流器、触发器与电容，通过法兰和螺栓将电器箱与高纯铝反射罩连接在一起，单端金卤灯安装在高纯铝反射罩的螺旋口内。MS-S/15驱动升降器作为动力部件，通过遥控器发出信号给电路控制中心，经机电传动变速齿轮驱动绞线盘控制伸缩端钢丝绳的上下，从而实现补光灯在垂直面的上升和下降。系统中的光源采用E40型单端金卤灯作为补光灯源，通过灯源高度和照射时间的调节实现光照度、光质以及光周期的合理调控模式，满足作物生长发育的需求，合理的对作物进行光照波长、光照时间和光合作用需光量进行补偿。

1.2 主要技术参数

1.3 系统特点

（1）温室电动可调型补光系统可以根据实际操作面积，对不同作物进行光补偿，番茄、黄瓜、辣椒的光补偿点分别为3000Lux、2000Lux和1500Lux，计算匹配单位平米补光灯源数量，通过人为手段创造出适宜种植期和作物生长的最佳光照需求环境。

（2）该系统的驱动升降机构灵活，使补光灯源始终布局在最有利于作物生长的位置，无线遥控控制器可实现远距离对补光灯组的高低位置进行微调，从而降低装配精度，节省人力。

（3）该系统可以实现每排独立升降，使用一个无线遥控控制器和多个无线遥控接收器实现单点驱动机构任意高度位置的启停和多点的集群控制。

2 试验应用

2.1 试验目的

（1）对温室电动可调型补光系统中驱动升降器的工作效率进行考证，确定该系统电动可调方案的可行性；（2）测试系统整体结构和线路的可靠性、稳定性、和安全性；（3）对补光灯的使用情况进行监测，确定能耗和系统经济性；（4）通过冬季生产调节作物的生长效果验证电动可调型补光系统的实用性。

2.2 试验方法

2014年冬季在新疆农业科学院农业机械化研究所院内的连栋智能试验温室中进行温室电动可调型补光系统的安装及生产试验。智能试验温室面积800 m2，热镀锌钢结构，跨度3.2 m，尖顶高6.25 m，天沟高5.5 m，温室长40 m，开间9.6 m，屋顶采用小尖顶结构，配备集露槽和排水槽，四周中空玻璃，顶部覆盖单层玻璃如图2。