2023年连栋温室机械化生产案例分析.docx

连栋温室机械化生产案例分析 郑刚 李跃洋 刘佳 李旭 ||中国南和设施农业产业集群采用世界一流农业设施、先进栽培模式和智能设备，应用工业化质量管理思想，进行生产全过程的质量管理和标准化管理，聚集现代生产要素，建设“生产+加工+科技〞的现代农业产业园，文章主要介绍南和产业集群工程中的温室机械化生产技术及配套设备。 中国南和设施农业产业集群规划总占地面积140 hm2，100 hm2连栋温室用于设施农业高产高效生产和工厂化育苗，一期建设高效生产温室11.3 hm2，以鲜食型水果番茄、黄瓜、彩椒等果菜的高效生产为主，年产果菜总产量可达560万kg。产业集群通过设施高效栽培和合理的茬口安排，提高了蔬菜产品的品质、商品性和市场价值，实现周年不间断持续高产，增加产品的市场竞争力。通过设施农业的供应侧结构性改革，实现转型升级，使设施生产由传统的低投入、低产出、低质量、高劳动强度转变为高效率、高产出、高质量、低劳动强度的集约化生产形式。通过引进国外一系列先进的设施生产设备和管理系统，大大提高了生产效率，降低了后期的运营本钱。工程的建设有利于该地区经济建设和环保事业的开展，更好地拉动当地需求和经济开展。 连栋温室机械化生产配套设备介绍 南和设施农业产业集群工程引进借鉴了荷兰的优良种源、先进的农业设施设备、成熟的管理技术及运营模式，从荷兰引进的装备运用于育苗、生产、运输、产后包装等各个环节。采用机械化、自动化机械装备使连栋温室内实现了快速、优质、高产、高效生产。 育苗 工程育苗环节的自动播种线〔图1〕是由完全可编程的自动育苗机〔图2〕等装备组成的，通过可编程计算机可以进行多种设置并存储在内存中。该套设备配备自清洗式吸嘴，当每个播种周期完成后可自动进行清理，防止堵塞，减少播种过程的损失。并通过配置不同规格的针头对不同大小形状的种子进行播种，托盘最大尺寸为600 mm×400 mm，播种速度最大可达220盘/h[1]。 分块机 分块机〔图3〕减轻了种植黄瓜、彩椒和番茄等蔬菜的劳动密集型工作。分块机适用于从播种线上装载播种好的岩棉块，还可以在混凝土地面上收集和别离岩棉块，一般多用于潮汐灌溉系统上。由于该设备独特的构造，两个岩棉块之间的宽度距离可以在0～15 cm之间变化，整个平台的最大展开宽度为3 m，岩棉块之间在纵向方向上的间隔距离可以自由调节到任何所需的距离。系统可以将岩棉块沿一条直线相邻放置[2]。 生产 轨道升降车 轨道升降车〔图4～5〕一般是在进行吊挂、打叶工作的时候使用，配备了稳固、布置合理的仪表板，其技术参数见表1。该设备的开关和控制旋钮的数量很少，方便员工的操作，载荷重量为250 kg。 运输 地磁车 地磁车〔图6～7〕是一种感应引导式牵引车，采后运输车在牵引车后面连接，可在连栋温室内部运输。地磁车中的传感器通过感应线遵循规划好的路线行驶，而且可以通过控制面板上的触摸屏进行操控。地磁车带有实心轮胎，可以自动和手动操作，由于平安原因，速度受到限制。平安保险杠与激光扫描仪结合使用，还可以确保在牵引车前部有障碍物时，就会立即停止。 采后运输车 采后运输车〔图8〕是人工采摘后，将采收后的蔬菜放入到一个塑料筐内，然后将筐依次放在这种采后运输车上，这种车移动的时候阻力低，可以兼顾在轨道上和地面上行驶，底盘的设计简单、稳固、轻巧，保证在轨道上运行的时候不会对农作物造成损害。转向容易，可以进行模块化管理。该运输车配有不同类型长度、宽度和高度，比拟适合于全自动系统使用。一般来说是有两种类型，分别为普通型和带高架型，带高架运输车〔图9～10〕上方支起的平台上一般用来放空箱子或者工具。 植保车 手推类型的植保车〔图11〕可以选择电动发动机或者是汽油发动机这两种。根据不同作业的要求，喷嘴位置的高度可以进行调节。它可以容纳200 L的水，电动机类型的植保车配有一个隔膜泵，每分钟可以输出13 L的水;汽油机类型的植保车配的隔膜泵每分钟输出25 L的水，压力都可以到达20 bar。每个单独的喷头都可以进行开关操作，不影响独立使用。 另外，还有自动化较高的温室打药机器人〔图12〕，自动化程度更高，自行在轨道上进行作业，可以通过触摸屏定制打药的程序，指定路径长度，每公顷所需水量，打药的方式等。这种机器人容量约为300 L，可以自动计算所需速度和压力，也可以根据需要进行人工修改，轨道上行走的速度在0～110 m/min，可以选择自动也可以选择手动，同时满足混凝土路面和轨道上行驶。 驾驶式扫地机 地面清扫用的是这种扫地吸尘二合一的驾驶式扫地机〔图13〕，其主要技术参数见表2。这种扫地机清洗效率高，省时省力，其工作效率相当于12～15名清洁工人同时工作。目前地面清扫人工本钱较高，温室中配备扫地机可以降低人力本钱。 包装 包裝线 番茄处理系统是一种用于自动称量、包装和运输番茄的系统。根据种植者种植的番茄类型，自动化程度可能会有所不同，可以分为两种，全自动和半自动化：①全自动番茄处理系统采用的是可以自动行走的采后运输车，当蔬菜采摘好之后放入到运输车中，蔬菜装满之后，工人只需要简单的控制，运输车就会自动根据程序行驶到卸货单元。自动驾驶的地磁车牵引着相互搭接的采后运输车，主要牵引动力靠的是地磁车，随着地磁线自动行驶到卸货单元，完成卸货工作;②半自动化番茄处理系统是通过手动牵引车结合采后运输车。在这种情况下，需要人驾驶牵引车拖着采后运输车到达卸货单元相应的位置，完成温室中的运输工作。 包装线一般包括卸货-分拣-称重-包装和贴标-转台-码垛-运输或储存。①卸货：牵引车或者是地磁车驶入推杆单元，然后将收获的蔬菜筐通过剪刀式的推杆推到流水线上〔图14〕;②称重台：抓取器将采收筐中的蔬菜放在传送带上，传送带将蔬菜分配到称重站，员工在此称重并对蔬菜进行一定的分拣，将不同品类的蔬菜放入到包装盒中，包装盒的大小或者是每份的重量要根据客户的需要或者是市场的需求来定〔图15〕;③包装和贴标：称重好的蔬菜由员工放在传送带上，当包装盒通过包装机的时候会进行薄膜包装，然后经过贴标机进行贴标，这时候蔬菜包装盒的标签上会显示蔬菜生产的时间、产地等信息，方便进行销售、溯源等工作;④转台：转台可用于码垛之前的缓冲工作，完成包装的蔬菜会通过传送带传送到转台，进行分级和检查包装或未包装产品等工作〔图16〕;⑤码垛：检查后，人们可以将包装好的蔬菜放在收集带式输送机上，到达预堆垛机，然后是码垛机。这些码垛设备会将箱子或者是板条箱进行堆叠放置，再合理地排列放置到托盘上捆扎;⑥运输或储存：捆扎好的蔬菜会根据客户需要进行运输或者是在冷库中进行储存。 思考 荷兰设施蔬菜生产的主流理念是高投入、高产出、高收益，这也成为国内很多设施农业从业者的追求目标。但中国目前市场情况很难复制该模式，主要原因有两个：一是进口设备本钱过高;二是国内蔬菜价格与产量受多种因素影响，设施蔬菜生产难以实现高收益。以南和设施农业产业集群为例，该工程通过引进荷兰先进的生产设备和栽培模式已经到达了现代设施农业的较高水平，但在实际运营中仍存在一些问题[3]。 〔1〕育苗生产线整套设备专一性过高，只适用于使用岩棉块育苗，不能适用于草炭、蛭石等传统基质育苗，这样就制约了育苗生产线的生产能力。同样的分块车也就不能发挥其最大价值。该套生产线完全有能力为产业集群以外的更多农户生产优质种苗，但是由于只能使用岩棉块育苗，较高的育苗本钱很难满足老百姓的需求。 〔2〕地磁牵引车在采后运输过程中作为牵引工具，具备自动驾驶功能，本身自动化程度很高，但同时要求温室设备同样具备高度的自动感应能力，例如需要具备自动感应式卷帘门、需要足够宽的运行路线保证地磁牵引车有足够的转弯半径等，这些需要大量的资金投入和场地投入，目前设施农业产业集群还不能实现盈亏平衡的情况下，这些设备的使用有些得不偿失。 〔3〕南和产业集群的包装线完全具备每周分拣包装50 t蔬菜产品的能力，但是由于产业集群自身生产能力有限，周边农户蔬菜产品质量参差不齐，导致整条包装线不能完全发挥其真正价值。 由此可以看出，单纯地引进国外先进设备已经无法满足现阶段中国设施农业的开展现状，应该更多地学习国外兴旺国家的开展模式，融合更多的企业和科研单位，促进工业、农业的结合。当然这离不开国家的大力支持和政策的鼓励，结合中国实际国情和设施农业特点，让更多的科研成果和工业技术在农业领域充分结合，从而反哺农业，根据不同地区、不同设施类型、不同蔬菜类型研发出适宜的育苗机械、分苗机械、室内运输机械、包装机械等，才能促进农业机械化的健康、快速开展。 参考文献 [1] 姚彤宝，蔡峰，姜飛.中国工厂化育苗系统集成与开展趋势[J].农业工程技术〔温室园艺〕，2023，37〔4〕： 10-14. [2] 辜松.我国设施园艺生产作业装备开展浅析[J].现代农业装备，2023，40〔1〕：4-11. [3] 孙剑玲.我国设施农业开展现状及开展思路[J].种子科技，2023，37〔13〕：134. 作者简介：郑刚〔1990-〕，男，河北人，研究方向为农业机械。 [引用信息]郑刚，李跃洋，刘佳，等.连栋温室机械化生产案例分析——以河北省南和县现代设施农业产业集群工程为例[J].农业工程技术，2023，40〔19〕：19-22.