用于陽臺農產品種植裝配式立體栽培共生裝置

呂轉 周新淳

摘 ?要：為擴大園藝行業在經濟市場下的發展，設計了用于陽臺農產品種植裝配式立體栽培共生裝置。結合共生裝置的工作原理，設計對應裝置整體結構，根據裝置的結構框架設計對應的水分供應裝置、溫控裝置、對應的數據庫和農作物生長狀況監控裝置，一方面為農作物的生長提供良好的環境，另一方面為用戶管理作物的生長發育提出便利的條件。

關鍵詞：共生裝置 ?農產品種植 ?裝配式 ?立體栽培

中圖分類號：S723 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）03（b）-0055-02

早期便有農產品研究學家進行陽臺園藝設計的研究，作為一種新型家庭時尚方式，如何為農產品作物提供適宜的生長環境，成為農學行業關注的熱點話題[1]。以下將結合農產品的生產環境，開展用于陽臺農產品種植裝配式立體栽培共生裝置的研究，對其共生裝置結構、水分供應裝置結構及對應的家庭溫控裝置結構進行設計，構建良好的陽臺農產品植株綠色生長空間。

1 ?陽臺農產品種植裝配式立體栽培共生裝置

1.1 共生裝置結構設計

用于陽臺的農產品植株裝配式立體栽培共生裝置包括植株培育槽、用于供應水分的進水槽，為農產品提供適宜溫度的補光燈等[2]，具體結構如圖1所示。

如圖1所示，農產品培育槽內包含植株栽培管道，管道間由支架進行整體裝置的支撐，且每層培育裝置之間均可拆卸或重新安裝。對應農產品種植在最頂層，為確保水分的實時供應，將導水槽設置成“S”型，設置導水管內部直徑為7～10cm，進水孔間隔13～18cm，管道上下間隔35～45cm，為保證農產品有充足的陽光照射，對其進行定期補光，紫光燈燈線可對共生裝置內農產品進行殺毒處理;有機玻璃管采用ABS樹脂材料制成，并與培育槽連接，為陽臺農產品的種植提供良好的生長環境。百葉窗位于整體裝置的最下方，可排出澆灌的多余水分，并為農產品根部結構提供充足的氧氣[3]。滿足不同農產品對于水分、陽光等外界條件的需求，實現種植過程中水分與養分之間的轉換。

1.2 水分供應裝置設計

水分供應裝置是陽臺農產品種植裝配式立體栽培共生裝置的關鍵部分，一方面可為作物的生長提供水分，為農作物提供可循環的生態系統，另一方面可結合現代化互聯網技術實現住戶在線監測作物的生態狀況。水分供應裝置由營養液供應器、循環水泵、導水管等零件構成，營養液及存水箱設置在裝置底部。住戶可設置水分澆灌時間，循環水泵內部壓力逐步增大，當內部壓力到達一定程度時，抽取水箱內水分，水分流經導水管，澆灌在培育槽內，當作物吸收足夠的水分后，多余水分自動排出。

使用傳感器設備，結合互聯網在線監測技術，在共生裝置頂部安裝濕度檢測探頭，并將探頭與傳感器連接，將傳感器與用戶手機連接，當用戶手機處于聯網狀態時，便可接收傳感器的監測信號。用戶可通過安裝的監測設備在線查看植株生長狀態，當發現植株處于缺水狀態或水分供應不足時，可通過操控手機為作物澆水，為用戶提供一系列可視化查詢及遠程操控指令。用戶在登陸遠程在線監控首界面時，可設置對應作物的相關水分參數，當裝置內水分值超出設置的參數范圍時，可為用戶精準推送。用戶可結合終端設備收集的生長數據（例如水分參數、二氧化碳參數、光照參數等）進行農作物生長狀況簡單分析，實現水分供應裝置的設計。

1.3 溫控裝置設計

以下進行對應溫控裝置的設計。溫控即為對農作物的溫度控制，由溫度傳感設備、二氧化碳傳感設備及光照傳感設備等構成，將設備串聯連接并固定于共生裝置內壁，采用環形數據處理器進行數據的在線處理。

結合其數據處理功能，溫控裝置對農作物進行對應的加熱、光照等處理，設置循環風機及裝置百葉窗對農作物進行定期通風換氣，避免作物根部缺乏氧氣。在共生裝置內壁與外壁安裝溫度傳感器，將采集的溫度信息經過分析后形成有效的數據，為用戶提供精準的內外溫度差。若設備收集的數據顯示溫度差超出控制范圍，溫控裝置自動開啟紫光燈及恒溫加熱裝置，對農作物進行恒溫處理。設置紫光燈的光照范圍與照射強度，當溫度過于低或室外長期無陽關直射時，溫度裝置將打開全部補光燈對農作物進行補光處理，為作物的光合作用提供環境。

1.4 生長情況監測裝置設計

結合現代化技術的不斷革新，基于上述對溫控裝置及水分供裝置的設計，進行生長環境監測裝置設計。監測裝置應包含對農作物EC值的檢測及相關報警裝置，EC檢測儀安裝在裝置底部營養箱內，并與水分供應裝置連接，結合不同農作物對鹽濃度的需求量，設置不同的EC值參數。當儀器檢測的EC值濃度超過設置的參數范圍時，表示作物的營養液濃度過高，不利于農作物的根系發育;當EC值濃度過低時，營養液制度過低，農作物的生長缺乏營養，無法按照生長周期正常生長。

為解決上述問題，設置自動調節裝置對EC值進行調節，設置對應的數據庫用來管理生長數據，用戶可根據農作物對鹽溶液的缺乏程度，進入設備控制端，選擇相應的營養控制菜單，進行營養箱溫度設置、營養液濃度設置、鹽水濃度設置等。當數據處于非正常范圍內時，出發裝置給用戶手機推送報警消息，并將作物生長狀況自動存儲在數據庫內，為用戶提供作物的實時生長情況。

2 ?結語

文章開展了用于陽臺農產品種植裝配式立體栽培共生裝置的設計，通過對水分供應裝置、溫度裝置及農作物生長情況監測等裝置的設計，完善陽臺共生裝置功能。一方面美化住戶的環境，另一方面凈化室內空氣，提升了居家內涵。盡管陽臺共生裝置已經在一部分年輕人家中開始應用，但裝置的設計仍處于初級階段。隨著現代化科學技術的不斷革新，共生裝置將不斷完善并持續優化，后期將實現多元化共生裝置的設計，例如將魚、藻類、作物等相結合，構建相對完善的家庭生態系統，或擴大設備的種植空間，為居家住戶提出低成本的綠色蔬菜種植環境，滿足現代化城市生活居民的自給自足，建立良好的居家園藝生產體系。

參考文獻

[1] 鐘泳，王金偉，彭期祥.一種限制裝配式預制陽臺位移的新型裝置研究與應用[J].智能城市，2019，5（7）：66-67.

[2] 王春玲，宋衛堂，趙淑梅，等.追日式草莓立體栽培架改善光溫環境提高草莓產量[J].農業工程學報，2017，33（11）：187-194.

[3] 王春玲，宋衛堂，趙淑梅，等.H型栽培架組合方式對光照及草莓生長和產量的影響[J].農業工程學報，2017，33（2）：234-239.