生菜自动化生产方案设计

陈恒峰 郭辉 盛会 刘宇 杨相飞

摘要：为扩大有机生菜的生产规模、提高劳动生产效率，根据生菜生长周期特点设计一种生菜工业自动化生产方案。从农业生产中的土壤检测改良、植物生长环境控制等方面入手，阐述自动化控制方案的组成及工作原理，总结方案实用实施效果，为实现生菜无公害生产及周年均衡供应提供参考。

关键词：自动化生产；生菜；智能控制；种子处理

中图分类号：S127 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）07-0034-03

生菜富含丰富的矿物质与维生素，具有很好的营养价值与经济效益，加之其对病虫害有一定的免疫性，便于无公害生产，因此是一种优良的有机蔬菜。随着经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，有机无公害蔬菜的需求量急剧上升，导致以生菜为带代表的蔬菜供需矛盾突出。为扩大生菜生产规模，提高劳动生产效率，解决劳动力不足问题，减少农药对作业人员的危害，发展智能化控制系统与自动化技术势在必行。

农业自动化生产是用科学技术指导农业生产，旨在提高农作物的单位产量、节约资源、保证产品品质。用智能控制系统监控菜园二氧化碳水平与照明环境，发现问题精确处理，可使生菜的产量的品质得以保证。为此，根据生菜生长周期特点设计一套从种植、管理、收割到分销的自动化生产方案。

1 生菜自动化控制系统设计

生菜自动化控制系统设计主要包括：对土壤进行营养成份进行检测分析；对土壤运用微生物肥料进行改良；种植前对种子进行加工处理；对生菜生长过程中的环境进行智能控制；植物收获后的废物循环利用。

1.1 检测分析土壤营养成分

用YN型土壤肥料测定仪对土壤中的植物生长发育所必需化学元素含量进行检测，利用湿度传感器对土壤的温湿度进行数据采集。由计算机汇总数据，并与农产品生长标准数据进行对比分析，为土壤改良方案提供数据储备。

1.2 用微生物肥料改良土壤

此次方案基于有机无公害绿色食品生产标准进行，采用微生物技术改良土壤，一次提供土壤中植物生长发育所需的化学元素，在土壤中形成以微生物为主体的完整生态闭合环境链，在植物生长周期中不间断提供生长所需的各种微量元素，简化植物护理工作，仅需适当补充水分，无需施肥。

微生物肥料利用多种有益固氮菌、解磷解钾菌、益生菌分解土壤中的磷、钾元素，增加氮元素成分，促使有益微量元素释放，提高农作物吸收效率。微生物新陈代谢产生植物生长所需要的各种微量元素（如植物生长激素、小分子氨基酸等）；生菜收割后的根茎废料经过生物发酵处理后，是很好的微生物肥料。土壤营养检测分析与改良控制方法见图1。

1.3 种子播前加工处理

对种子进行丸粒化处理，使其表面光滑、大小均匀，形状不规则的种子能适用于快速播种机，提高播种效率、质量，减轻劳动强度。将种子发芽所需要的各种肥料、酵母与防虫配方药物混合后，均匀覆盖在种子表面，可以为种子发芽提供良好环境，从而提高种子出芽率，确保出苗整齐、植株茁壮、成活率高。

1.4 生菜生长环境智能控制

随着计算机技术的不断发展，将物联网监控系统与生菜大棚工业化生产相结合，通过数字传感技术设备对生菜大棚内的环境进行实时监控，采集光照射强度、空间温度、空气潮湿度、土壤湿润度、二氧化碳含量浓度等数据；集散控制中心将数据与农产品生长标准数据进行对比分析后，对棚内设备进行精确控制（如喷淋系统开关、通风系统关合、led植物生长灯系统开关、卷帘系统升降等），实现生菜生产过程中的自动化管理。植物生长过程中的环境控制见图2，自动控制系统工作原理见图3。

同时，通过实时监控中的溯源系统使植物生长过程中的信息公开透明化，生产者与消费者可以通过电脑控制系统或手机终端执行器了解生菜的生长全过程，对生产进行安全监控，消除消费者的使用顾虑，提升产品品牌认识度，解决后期销售中品牌知名度的问题。

1.5 生菜收获后废物循环利用

在生菜收获结束后，将落叶、根茎与使用过的营养土壤进行堆积发酵，加入家禽与牲畜的粪尿进行混合、过筛、晒干，可作为微生物培养土，实现废物循环利用，利于环境保护。循环生产程序见图4。

2 生菜自动化控制系统应用效果

在实际的生产过程中，设计方案达到的实际效果为：播种为机械播种、种植穴盘，效率为人工播种的10倍；种子种植前进行加工处理的同时，运用有机肥料发酵机对土壤进行微生物肥料改良，保证种子成活率达99.5%以上，利用高温灭草机对土壤进行除菌处理，使田间无杂草；植物生长过程中对环境进行智能控制，使植物生长周期缩减1/3，产量增加4倍，水资源使用量下降70%，经济效益大幅提升；对植物收获后的废物循环利用，减少环境污染的同时节约经济成本30%左右；使用led光源对生产进行补充照射，种植架上可以多层分布，生产效率提高60～70倍。

3 结论

生菜自动化生产方案可以在单位面积上大幅度提高产量，减少资源浪费；通过实时监控中的溯源系统可以使消费者了解植物生产全过程，更加放心消费；为实现数字智能化生产提供一种可以借鉴的模式，是发展经济节约型社会的优秀案例。

参考文献

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