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1、本科生URP论文论文题目学生姓名专业指导教师学院园艺种植机械化、智能化配套技术集成XXX 学号 XXXX农业建筑环境与能源工程年级2008级张天柱 职称 教授水利与土木工程学院中国农业大学教务处制2011年5月中文摘要随着现代农业的发展，实现设施农业综合生态信息自动监控、对环境进行自动控 制和智能化管理，是工厂化农业生产的必然趋势。本文通过对园艺种植机械化、智能 化配套技术的研究，主要介绍温室多功能耕作机、园区农业环境远程监控系统及温室 生产智能控制系统等设施、设备的集成和试验。进行国内外发展现状等资料的收集， 对机械化、智能化设备进行集成和总结。关键字：设施园艺 机械化 智能化 温室 控制系
2、统AbstractWith the development of modern agriculture, agricultural facilities, ecological information to achieve automatic control, automatic control of the environment and intelligent management, will be the inevitable trend of industrialized agricultural production. Based on the research of mechani
3、zed gardening and intelligent technology, multi-function greenhouse farming machines, the agricultural environment, remote monitoring system, intelligent control greenhouse production facilities, equipment integration and testing are introduced. Present development of domestic and international data
4、 on the mechanization of intelligent devices are summarized.Key words: Horticultural Mechanization Intelligent Greenhouse Control System目 录中文摘要I英文摘要 II目 录III引 言 51、关于设施农业与设施园艺的概念解析52、设施园艺的特点 52.1 设施农业主体研究对象 52.2关于设施农业相关设备、技术与保障体系62.3 设施农业机械化设备技术 72.4各种类型能源利用技术72.5设施农业品种的选择工作72.6专家支持系统72.7设施农业网络信息支持系
5、统技术研究 73、国外设施农业发展概况84、我国设施园艺的发展94.1 蓬勃发展的现实 94.2愿意发展中存在的问题104.3中国设施园艺行业总体发展方向探讨 115、农业机械与设施农业 125.1 设施栽培的机械设备 125.2设施内的耕作机械135.3适宜日光温室及大棚生产的小型农业机械 155.4设施农业机械化存在的问题165.5发展对策176、设施农业智能化 176.1 设施农业智能化技术的发展 186.2智能化系统中的模拟技术 186.3计算机综合控制管理系统的研制196.4智能化农业信息技术的研究与示范应用196.5 人工智能化农业机械 197、设施园艺实用智能化温室217.1主体
6、结构217.2组合降温系统217.3 混合式通风系统 237.4温室控制系统与管理软件237.5作物栽培管理系统 238、设施农业灌溉量控制模型和营养液供给自动控制系统248.1控制系统研制 249、设施农业智能化的启示 259.1发达国家设施农业智能化的基本经验 269.2推进中国设施农业智能化的总体思路、发展重点和关键技术 279.3推进中国设施农业智能化建设应注意的几个问题 28结 语28参考文献29艺种植机械化、智能化配套技术集成0引言设施园艺是我国农业领域一个重要的方面。蔬菜、花卉、果品是人民生活不可或缺的农产品， 随着人民生活水平的日益提高，对设施园艺产品的需求日益增长，产品的附加
7、值也不断提高，经 济效益显著；其内容涵盖了建筑、材料、机械、自动控制、品种、栽培、管理等多种学科和多种 系统，因而科技含量高，所以设施园艺的发达程度，往往是一个国家或地区农业现代化水平的重 要标志之一。我国是人口众多的农业大国，在耕地资源、水资源和农业能源相对短缺的条件下，要想保证 食品安全，解决“三农”问题，增加农民收入，大力发展设施园艺，实行农业高度集约化经营， 应是我国农业发展道路的战略性选择之一。同时发展有中国特色的设施园艺是我国农业的战略性 任务。1关于设施农业和设施园艺业的概念解析“设施农业”和“设施园艺业”是外来词汇，对应英文为：protected agriculture或fac
8、ility agriculture、protected horticulture，字面意思即为可保护农业和保护园艺业。设施农业是指通过采用现代化农业工程和机械技术，改变自然环境，为动、植物生产提供相 对可控制甚至最适宜的温度、湿度、光照、水肥和气候等环境条件，而在一定程度上摆脱对自然 环境的依赖进行有效生产的农业。它是一种集约化程度较高的现代农业，由环境设施和技术设施 相配套，具有高投入、高技术含量、高品质、高产量、高效益等特点，是最有活力的农业新产业。2设施园艺的特点2.1设施农业主体研究对象设施农业研究的主体对象主要是温室，学术上从不同的角度出发，对温室有各种分类方法， 但生产中通用的温室
9、分类还是按照其使用性能来区分，同种类型中不同的变型按覆盖材料的不同 来区分。目前国内常用的温室类型主要有塑料大棚（禽中小拱棚）、日光温室和连栋温室。2.1.1塑料大棚是指以塑料薄膜作为透光覆盖材料的单栋拱棚，一般跨度在6.0-12.0m。脊高2.4-3.5m，长 度30-100m以上。它主要在我国南方地区使用，功能是冬季保温，夏季遮用、防雨；在北方地区 使用的主要是起春提早、秋延后作用。一般比露地生产可提早或延后一个月左右。由于其保温性 能较差，在北方地区一般不用它做越冬生产。2.1.2日光温室是我国科技工作者在一面坡温室的基础上不断完善提高开发出来的一种具有中国特色的温 室形式。它是以太阳能
10、为主要能源，夜间采用活动保温被在前屋面保温进行越冬生产的单屋面塑 料薄膜温室。该类温室的东、西、北三面墙体和后屋面采用高保温建造材料，在我国北方地区使 用，正常条件下不用人工加温可保持室内外温差达20-30C以上。此类温室现已推广到北纬30-45 。地区，是北方地区越冬生产园艺产品的主要温室形式。2.1.3连栋温室是将多个单跨的温室通过天沟连接起来的大面积生产温室。是当今世界和我国发展现代化设 施农业的趋势和潮流。连栋温室根据结构型式和覆盖材料不同，分为连栋玻璃温室、连栋塑料温 室和聚碳酸酯板温室（Pc板温室）。其中连栋塑料温室又根据覆盖塑料薄膜的层数分为单层塑料薄 膜温室和双层充气温室。Pc
11、板温室也根据聚碳酸酯板材料的不同。分为Pc中空板温室和Pc浪板 温室。温室的屋面型式有拱圆形、锯齿形和人字形等。上述谈及了几种温室类型，形式给人感觉单一，不多样化，温室建设的关键问题是应遵循切 实可行、低成本、高效、高产等原则进行。对成熟温室全链条构建过程应象其它产品生产一样， 针对某一地域配套组装式批量生产，形成产业化，这样可在广大设施保护地中推广。目前弄清设 施农业主体研究对象很重要，我国设施农业主体研究对象就是温室经济，就是研究温室内外、地 上和地下最适宜种植和养殖的环境，研究温室里面-种植和养殖什么，怎样更好的种植和养殖所 选品种，研究温室里面出产的产品是否能效益最大化、所建温室是否可
12、持续发展等问题。当然也 不应仅包含温室内种植和养殖业生态环境调控。只要通过控制技术调控农业生产环境以达到最佳 农业生产所涉及的相关行业都应考虑在内。2.2关于设施农业相关设备、技术与保障支撑体系2.2.1设施农业、设施园艺产业的应用基础研究重点开展设施作物生长发育规律及其调控机制；设施作物抗逆性和光能转化效率以及水分、 养分利用效率；设施作物的品质形成和调控规律；设施作物的安全优质生产的调控途径与质量控 制；设施土壤障碍机制及可持续利用调控机制；设施环境变化规律及其优化调控等方面的研究。2.2.2环境调控技术是采用计算机技术实施自动监测、自动调控的技术。自动测量要素主要包括环境因子和生物 因子
13、。其中环境因子有温度、湿度：风速、光照、CO2浓度、土壤营养、营养液成分等，生物因 子有叶温、光合速率、气孔阻抗、蒸散、植株含水量等。生态环境因素自动控制主要是保温、降 温、除湿、加湿、增施CO2、通风、充分采光、补光、遮光、土壤湿度、矿质养分等。多因素综 合控制是把各种作物在不同生长发育阶段需要的适宜环境条件要求输入计算机程序，当某一环境 因素发生变化时，其余因素自动作出相应的修正或调整。2.2.3无土栽培技术无土栽培(Soilless Culture)是指不用自然土壤.而用营养液或营养液与基质栽培作物的 方法。无土栽培系统包括作物生长保护设施，如温室、塑料棚等；容纳基质或营养液的槽、筒、盆
14、、 床等；提供作物营养液系统，如营养液的制备、贮存、消毒、注入等；监测调控系统.包括监测 调控温度、湿度、光照、CO2浓度、气流速度、pH值、电导度、营养液成分及水位等。无土栽培 大致可分为：水培、喷雾(或喷淋)栽培和基质栽培3种。2.2.4安全无公害栽培技术安全无公害栽培技术是设施农业技术中的重要技术，设施农业生产最终要达到环境安全无公 害、产品安全无公害目的。2.2.5温室主要性能评价体系研究技术2.2.5.1温室的透光性能透光率是评价温室透光性能的一项最基本的指标。它是指透进温室内的光照量与室外光照量 的百分比。透光率越高，温室的光热性能越好。2.2.5.2温室的保温性能衡量温室保温性能
15、的指标除了温室围护结构的保温热阻外，温室的保温比是一项最基本的指 标，保温比越大，说明温室的保温性能越好。2.2.5.3温室的耐久性影响温室耐久性的因素除了温室材料的耐老化性能外，还与温室主体结构的承载能力有关。 透光材料的耐久性除了自身强度外。还表现在其透光率随时间的衰减程度上，往往透光率的衰减 是影响透光材料使用寿命的决定性因素。2.2.5.4温室的造价温室造价是影响温室投资和效益的最重要因素之一。2.3设施农业机械化设备技术设施农业机械化设备技术应包括农业产品生产及后加工处理到产品上市全过程中涉及的硬 设施的研发与生产技术。2.4各种类型能源利用技术主要包括太阳能、地热、废热、空间差分能
16、源等。2.4.1太阳能 太阳能供给温室夜间采暖，即可行又有实效。在一定程度上解决了温室的高耗能 问题。2.4.2地热 适用于设施园艺采暖的地热能主要有地下热水、温泉等。地热加温的温度稳定，可 靠性较高，不受突变天气的影响。2.4.3废热 在工业化地区，有多种可以再利用的废热源，这些热源以热水形式加温温室土壤或 空气，既廉价又利用了当地的资源。2.4.4空间差分能源 空间差分能源指利用空间存在的各种能差。通过能差采集设备、转换设备、 输出设备等为设施农业调控主体塑料大棚、Et光温室、连栋温室等提供降温升温支持。其包括太 阳能、风能、辐射能、磁能、静电、位能、生物能源、化学能源等。2.5设施农业品
17、种选择工作设施农业品种选择是设施农业的关键所在，如选择不好品种，投入资金再多、技术再先进、 规模再庞大也不能产生可观经济收益，所以设施农业项目建设要选择成本低、产量高、品质高、生产周期短、可持续发展、市场价格高、市场销售快的品种，总之要寻求适应市场需要的品种。2.6专家支持系统专家系统是计算机近年来应用于设施农业的最新技术，它应用知识工程的方法总结特定领域 中专家的知识和经验，使之规范化、系统化并形成专家系统软件。它可以完成与专家水平相当的 咨询工作。并可为用户提供建议和决策。2.7设施农业网络信息支持系统技术研究主要是为设施农业生产全过程提供网上技术信息、产品信息、供求信息、相关法规与标准等
18、 相关内容传播与发布网平台建设、络化管理、模式化运行、远程服务等构建技术。3国外设施农业机械化发展概况在日本、韩国等根据资源短缺、从农人员减少、老龄化等现实，提高管理水平和劳动生产率， 实现省力化，研究开发了多种小型、轻便、多功能、高性能的设施园艺耕作机具；播种育苗装置； 灌水施肥装置；通风窗自动开闭温湿度调节装置；CO2施肥装置以及自动嫁接装置等。以色列利用 温室冬季生产花卉、蔬菜大量出口创汇，享有“冬季欧洲厨房”美称。其温室结构先进，装有幕 帘、天窗及遮阳网，可根据光照强度自动移动调节，温室温度、湿度、通风、施肥、灌水实行自 动化、机械化、每公顷年产玫瑰花300万支、可产番茄500t。最新
19、开发弥雾气候控制技术，使温 室降温需能减小。以色列温室设施由20世纪80年代到90年代已更新3代，面积由当时的900ha扩展 到今天的3000ha，促进了工厂化农业大发展。在国外，机器人的研究、开发应用已被广泛重视，并取得初步成果。日本、韩国研究开发了 瓜类、茄果类蔬菜嫁接机器人。日本开发了育苗移栽机器人，有触觉和视觉，能将苗盘小苗孔中 的幼苗移栽到了大苗孔的苗盘中去，每1.2s移栽1株，辨别力很强，能把坏苗扔到一边。移栽几 十万株苗的繁重作业，对机器人而言非常轻松。机器人能指挥灌溉，可根据光反射和折射原理准 确测定出苗盘基质的含水量，根据需要适量灌溉，达到节水、防病、保持环境整洁的目的。日本
20、 研制了可行走的耕耘、施肥机器人；可完成多项作业的机器人；能在设施内完成各项作业的无人 行走车；用于组织培养作业的机器人；柑桔、葡萄收获机器人。4我国设施园艺的发展4.1蓬勃发展的现实全国以蔬菜栽培为主体的设施园艺面积居世界第一位，在一些大中城市郊区，蔬菜设施栽培 面积已超过当地菜田总面积的10%以上，某些地区已接近30%，与发达国家的差距明显缩小。 设施栽培分布的地域不断扩大，80年代设施园艺主要在“三北”地区发展，而现在正向南方迅速 扩展，发展势头已超过北方。设施园艺工程的总体水平有了明显提高，具体表现在园艺设施逐步向大型化发展，小型简易 类型比重下降约20%。通过大型现代化温室及配套设施
21、的引进，促进了我国温室产业的发展，使 我国新型优化节能日光温室和国产连栋塑料温室得到进一步推广，由于设施结构设计建筑更加科 学合理，使得设施内的光温水气环境得以优化，有利作物生长发育，为高产优质奠定了基础。例 如我国日光温室黄瓜的最高亩产已达2. 5万kg/年，接近或达到设施园艺发达的荷兰、日本等 国的水平。设施栽培作物种类日渐丰富，除蔬菜外，花卉也占有相当比重，果树设施栽培也正在 迅速发展。随着城市建设的发展，大中城市近郊区的耕地不断减少，于是近年来提出了 “都市农业”的 概念，都市农业的定位是在城市周边，与大都市的二产、三产密切结合，融合服务于大都市，保 证都市多元化、高质量消费的需要，要
22、做到可持续发展，且有利生态环境的化，因此往往把设施 园艺作为首选项目。4.2园艺发展中存在的问题和过去比较，我国的设施园艺工程事业正处在新中国成立以来最兴旺发达的时期，令人欢欣 鼓舞，但也必需冷静地看到其中存在的问题及与世界发达国家的差距。4.2.1科技含量低中国的设施园艺无论是在温室设施本身，还是在配套的栽培管理方面，大多数设施结构简易， 栽培管理以传统的经验为主，距离数量化和指标化的要求还有相当大的差距。中国温室市场上目 前使用的不少产品，在高品质领域主要以国外产品为主。遮荫网的生产上以瑞典、以色列的高品 质产品为主，薄膜的生产上以希腊、西班牙、以色列的高品质产品为主，优良的传动机构以荷兰
23、 的产品为主，温室环境控制系统领域上国内的产品同样与国外有相当的差距，国内现有的一些科 研成果与真正地推广应用之间还有一段距离。在设施专用品种的选育国内目前尚没有专用型、系 列化的温室栽培品种，设施农产品的产量和品质始终在低水平上徘徊。4.2.2设施水平低下从统计的数字字面上看来中国设施面积很大，人均16m2的面积也达到了发达国家20世纪80 年代的水平，但是中国的设施90%以上以简易型为主，对风雨等自然灾害的抵御能力差，设施栽 培生产的风险也就相对高。这种低水平的设施在夏季最热的季节只能够停止使用，在冬季低温冻 害的事件屡见不鲜，南方地区夏季的台风总能破坏相当大数量的设施。对于温度、光照、水
24、分、 肥料等环境因子的综合调控，在这样的设施里更是不可能了。中国南方地区的单栋塑料大棚和北 方地区的目光温室的发展，一方面是适应了比较落后的农村经济状况和人民群众较低的物质生活 要求，另一方面也反映了中国较低的设施水平。随着经济社会的发展、人民群众生活水平的提高、 以及当前加入WTO后农产品出口面临的竞争压力，这种低水平的重复建设必然会遇到设施水平提 升的要求。4.2.3运行管理水平低中国的设施建设上盲目性很大，大量的项目在相应的配套设备、人才不到位的情况下，盲目 地从国外引进高新技术、盲目地低水平仿制国外产品。温室种植管理上，产品种植前经过市场考 察的很少，往往造成产品积压，带来不应有的损失
25、。相关的种植管理方面的研究距离理论化、科 学化、系统化地指导生产实践还有不小的差距。温室企业在产品的售后配套服务方面尚不够完善， 企业的品牌意识、诚信意识还不够，相关温室控制软件的研究上与国外企业相比还有相当大的距 离。此外，中国设施农业行业目前还存在着农业园区规划、设施结构不合理，设施技术不配套， 能源浪费严重等问题。4.3中国设施园艺行业总体发展方向探讨近年来。随着农业环境工程技术的突破。集成了现代生物技术和工程技术的设施农业，其内 涵越来越丰富。技术含量越来越高，朝着自动化、智能化和网络化方向发展。具体地说，设施农 业应朝以下方向发展：4.3.1设施标准化、大型化我国应根据当地的自然条件
26、、农业资源情况、气候和栽培特点等因素，设计适合当地条件， 能充分利用太阳辐射的标准型设施、装置及构件。实现了农业设施的系列化和标准化。与此同时， 为了节省材料、降低成本，提高采光率、栽培效益及经济效益，生产型温室不断向大型化方向发 展。此外，普遍推广连栋温室，温室的室高在4. 5 m以上。温室空间扩大后。可进行立体栽培， 便于机械化作业。4.3.2作业机械化设施内生产管理的机械化是设施农业的重要方面。应在设施农业中广泛使用小型、轻便、多 功能、高性能的设施园艺耕作机械、播种育苗装置、灌溉施肥装置以及自动嫁接装置等，普遍实 现了播种、育苗、定植、管理、收获、包装、运输等作业的机械化。4.3.3设
27、施环境监控自动化、智能化、网络化设施农业的核心是对设施内环境能够有效地调控.营造适于生物生长发育及农产品储藏保鲜 的最佳环境条件。为此，许多学者对控制器和控制方法进行了卓有成效的研究，并取得了丰富的 成果。如：美国开发了能够辨别秧苗质量并能分拣的温室移苗作业机器人；日本开发了可行走的 耕耘施肥机器人、能在设施内完成各项作业的无人行走车，用于组织培养作业的机器人，柑橘和 葡萄收获机器人等。目前。无线传感器网络技术、现代通信技术、智能控制技术、计算机视觉技 术和空间技术等不断应用于设施农业领域，这些技术的有机整合，使得设施环境监控系统朝着自 动化、智能化和网络化方向发展。设施管理水平不断提高。4.
28、3.4生产体系专业化、产业化、国际化在设施农业发达的国家。设施农业生产完全走专业化、产业化、国际化发展道路。这主要体 现在：温室围绕市场需要生产。温室产品的商品化率非常高。采用规范有序的市场经营模式， 以市场为导向和生产的拉力源，形成完整的体系。种苗专用，栽培产品多样化与特色化。设 施农业生产迈入国际化市场体系。形成健全的市场销售体系。我国更应加入此行列，朝着此方 向迈进。4.3.5农业生产工厂化对于工厂化农业，以下2个问题亟待解决：营养液及养殖用水的净化处理及重复利用。解 决思路是建立循环水系统，实现封闭式内循环生产。降低设施、设备成本及能量消耗。4.3.6无土栽培将成为主要的栽培方式无土栽
29、培具有节水、节能、省工、省肥、减轻土壤污染、防止连作障碍、减轻土壤传播病虫 害等多方面优点。在西方发达国家，无土栽培技术的研究取得较大进展，已经成功开发计算机控 制的营养液配制和供给的闭路循环系统；目前。无土栽培技术正得到广泛应用，并逐渐成为主要 的栽培方式。4.3.7设施生产向节能方向转移由于能源危机，导致设施农业能源成本不断增加，产品的生产成本提高，经济效益下降，削 弱了与露地生产的竞争力。因此，发展风能、太阳能、地热资源及工业余热利用技术；改善温室 结构与覆盖材料、小气候控制等成为设施园艺中提高能源利用效率的措施；针对大型温室夏季室 温过高的问题，对其结构形式进行了一系列分析研究，已开发
30、通风换气效率高的温室，并获得推 广应用。通过以上对国内外设施农业的较少分析，采取各种有效措施改善我国设施园艺的发展已经刻 不容缓，而在此主要对设施园艺机械化、智能化进行剖析。5农业机械与设施农业5.1设施栽培的机械设备设施栽培的机械产品大体可分为：(1) 栽培(育苗)用各种棚、室的装配式金属骨架及骨架的附属机装置，如开窗机、拉幕机、 卷帘机等。(2) 棚、室内环境控制设备。如各种加温设备、补光设备、机械通风设备、喷雾滴灌设备、 气体施肥设备以及检测和自动控制成套设备等。(3 )棚、室内作物栽培(育苗)机械设备和各种作业机械。如小型土壤耕作机具、地膜覆盖机具、种植机具、植保机具、育苗播种成套机械
31、设备、嫁接 机具、栽培基质制备机械设备、营养液制备及供给(循环)机械成套设备、平面或立体栽培用基质、 盆及固定式可变位支撑架系统设备等。综上所述，设施农业对我国的社会经济、农业生产的发展及人民群众生活的改善都有十分重 要的意义，我们的政府部门及科研机构应加大投入力度，逐步实现设施农业工厂化。生产过程机 械化，产品销售市场化，促进设施农业健康发展。5.2设施内的耕作机械耕作机械主要具备三大功能，即整地、管理和收获。整地功能可以实现旋耕、犁耕、培土、 开沟、作畦、起垄等作业，管理功能则实现中耕、喷水、喷药、施肥、除虫除草等作业，部分旋 耕机械具备收获功能。用于设施内的旋耕机，在发达国家的应用已经普
32、及，其技术发展趋势是多功能集成化，同时 具有体积小、重量轻、能耗低、污染少、噪音小、行走灵便等优点。小型旋耕机的动力源多数采 用汽油发动机，也有采用柴油发动机，但是，从降低污染的角度考虑，电力驱动机型将成为未来 努力发展的方向。为适合大棚内作业，小型旋耕机的扶手一般设计为高低、左右可调，配套的发动机噪声很低， 整机振动小，排气污染小。无驱动轮型小型旋耕机旋耕刀直接布置在箱体两侧驱动轴上，不需另 装驱动轮，传动系统采用带、链传动，不用齿轮传动以简化整机结构，主、副刀滚采用插接式， 便于调整耕幅。但是，由于没有驱动轮，无驱动轮型小型旋耕机一般功能单一，不能实现多功能 作业。双驱动轮型旋耕机由于双轮
33、间距离不可能做得很小，导致转弯不灵活，不能用于窄垄中耕。 因此，目前单驱动轮小型旋耕机受到用户的普遍欢迎，它同时克服了上述缺点，由于驱动轮的配 台，旋耕机行走自如，附加驱动轴可以驱动植保、喷灌等作业附件。从而实现旋耕机多功能作业， 单一驱动轮使得旋耕机转弯灵活，旋耕刀安装幅宽可以做到很小，可用于窄垄中耕。5.3适宜日光温室及大棚生产的小型农业机械5.3.1温室卷帘机温室卷帘机，简称卷帘机，是用于温室大棚草帘自动卷放的农业机械设备，根据安放位置分 为前式、后式，根据动力源分为电动和手动，目前常用的是电动卷帘机，一般使用220V或380V 交流电源。卷帘机的出现极大的推动了温室大棚业的机械化发展，
34、其主机为减速机性质，目前常 用的为鼎立大棚卷帘机厂首创的五轴全钢壳，全钢壳的应用极大的提高了产品的使用寿命和使用 安全性，保障了菜农的人身安全和经济利益。1个标准日光温室，人工卷（放）帘作业1次需要2.5小时，而采用机械卷帘可在8-10分钟内 完成，比人工卷（放）帘提高工效10-25倍，每个温室每天卷（放）1次可节省0.4个工日，不但大 大减轻了劳动强度，而且温室每天可以增加光照时间1.2小时，有利于温室采光集热，提高温室 温度。5.3.2机械通风装置大型连栋温室的室内面积大、空间大、环境调控要求高，仅靠自然通风不能完全满足生产要 求，通常均需设置机械通风系统。温室的机械通风系统多采用负压排风
35、方式，即采用风机向室外 排风，并在适当的部位设置进风口。风机一般采用低压大流量轴流式风机，可适当分组控制开停， 以满足各种条件下不同通风量要求。在温室要求设置降温系统时，通常在进风口处安装降温湿帘 等降温设备，使室外空气进入室内前得到降温处理。日光温室、大棚通风时，1人转动摇杆，摇杆通过锥形齿轮转动横向卷膜杆，卷膜杆卷动棚 膜实现通风。采用机械通风装置的通风效率是人工通风的10倍，而且无需攀上温室、大棚作业， 快捷、安全。这种机械通风装置结构简单，可就地取材、自行制造，经济实用。5.3.3种子磁化机种子磁化机，它主要由：料仓、流量调节阀、磁化通道、磁块、出料口、底板、行走轮、轨 道、调整丝杠、
36、手柄、固定座、螺栓、螺母，箱体组装而成。料仓和出料口联为一体，形成一个 磁化通道。流量调节阀安装在磁化通道入口处。该机可根据不同籽种的不同最佳磁化场强来设定 各不相同的磁场，以达到最佳磁化效果目的。采用多级交变磁极处理，处理后的种子播种后可与 土壤形成生化、物理性质的相互作用，将周边的微量元素、顺磁性物质，如铁、镁、锌等，吸引 到种子表皮，促进种子萌发，提高种子出苗率，植株在生长过程中利用丰富微量元素可获得5% -25%增产效果。5.3.4控温保湿型光照发芽机以电能为能源，由外置式智能型高精度数字PID控温器、节能高效防水型加热器、温度传感 器及显示装置等组成，具有催芽温度可调、升温速度快（2
37、分钟可达需要温度）、温度恒定、温度 差偏小（不超过0. 5C）、种子出芽快、出苗率高、霉变率小等特点。5.3.5蔬菜自动嫁接机嫁接用的砧木苗直径和接穗苗直径都较小，仅几毫米，并且幼苗脆嫩细弱，所以手工嫁接很 耗费精力。而且，每个人所掌握的嫁接技术要领、手法及熟练程度不同，难以保证较高的嫁接质 量和较高的成活率。由于嫁接费工费时，有些地区出现了放弃嫁接栽培的现象，而靠大量施用 农药防病治病。这样，不但造成了资源和财物浪费，更严重的是污染了蔬菜，破坏了生态环境， 对人类健康构成威胁。蔬菜的手工嫁接技术，效率低、劳动强度大、嫁接苗成活率难以保证，因 此已远远不能适应我国农业生产的要求。在我国，发展机
38、械化、自动化的嫁接技术势在必行。机械嫁接技术，是近年在国际上出现的一种集机械、自动控制与园艺技术于一体的高新技术。 它可在极短的时间内，把蔬菜苗茎秆直径为几毫米的砧木、接穗的切口嫁接为一体，使嫁接速度 大幅度提高；同时由于砧、穗接合迅速，避免了切口长时间氧化和苗内液体的流失，从而大大提 高嫁接成活率。主要用于南瓜、黄瓜、西瓜、瓠瓜、茄子、番茄嫁接，每小时可接420株，成活率90%以上， 功率消耗3瓦，机体重2. 5kg。5.3.6多功能田园管理机多功能田园管理机。其结构包括发动机、机架、减速机、传动机构、播种器、开沟器及操纵 杆，发动机固定在机架前部，通过三角带、槽轮与减速机传动连接，其特征在
39、于，在机架上设置 有支撑框架、驱动轮及引导轮，所述支撑框架固定在机架后端，驱动轮固定在支撑框架底端，引 导轮通过减震机构固定在机架中部，驱动轮与引导轮上设置有履带，播种器通过插接件固定在支 撑框架顶端，操纵杆与支撑框架固定连接，开沟器挂接在支撑框架后侧，所述传动机构由主传动 机构及辅传动机构构成，驱动轮通过主传动机构、减速机与发动机传动连接，播种器的动力轴通 过辅传动机构与主传动传动连接。与现有技术相比，具有经济、高效、实用，体积小、质量轻、 操作方便、安全可靠、功能多等特点，可在日光温室、大棚内进行旋耕、犁耕、培土、开沟、做 畦、起垄、中耕、喷水、喷药、施肥、除虫除草等作业。扶手可做360度
40、旋转，垂直方向可做30 度调整，耕深可达20cm，工作效率为每标准温室需40-50分钟，是人工耕作的30-50倍。配套动 力为5-6马力柴油机或汽油机，宽度可调，主把手可由控制手柄作上下、左右回转，共有5处定 位，具有结构简单、使用维修方便的特点。5.3.7多功能追肥枪由塑料和钢管制成的一种注射工具，由手动喷雾器药箱提供压力液体进行作业，可将液态肥 料、药液、水定量注入作物根部的土壤中。由于多功能追肥枪是将固体肥料配成一定浓度液体注 入土壤中，肥料不容易挥发，解决了日光温室、大棚施肥中肥料挥发对作物危害问题；进行地膜 覆盖栽培时，为了不破坏地膜的采光面，普通施肥方式不能将肥料施到有效位置，肥料
41、利用率降 低。而多功能追肥枪可穿过地膜将肥料施入靠近作物根部的地方，提高了施肥效果，减少了肥料 施人量；在防治作物土传病害及地下害虫时，使用多功能追肥枪灌根可使作业速度提高4-6倍， 大大节约了用工。5.3.8捆秧机主要用于蔬菜、葡萄、花卉等立架栽培作物引蔓上架、藤秧捆扎固定的一种工具，类似于订 书机，使用专用塑料带捆绑，操作简单、轻巧，提高了捆绑速度，与手工捆绑作业相比较提高效 率3-5倍。5.3.9静电场驱动离子系统该系统由控制器、场驱电源、上悬电极及放电腔组成。可在增补二氧化碳的条件下，确保植 物快速健壮生长所需要的营养平衡，提高产品品质；可迅速消除温室内的雾气而降低空气湿度， 同时可抑
42、制土壤水分蒸发，产生的高能量带电粒子和微量臭氧可将大部分病菌、病毒杀死和钝化， 有效地改善植物生长环境和防治病害，能减少化学农药的施用次数及施用量，可作为无公害蔬菜 生产的最佳技术保障系统；可有效地促进植物在阴天等弱光环境中的光合作用，提高植物在低温 条件下吸收肥料的能力。5.3.10温室气体调质机该装置为温室热量及二氧化碳共施装置，利用电除尘化学脱硫技术设计制造，能将燃煤产生 的烟尘、焦油及有害于植物的烟气成分脱除，而将植物光合作用所需的二氧化碳及燃煤产生的热 量全部投放到温室内的机电一体化设备。具有对大棚作物增温和增施CO2气肥的双重功能。25.3.11温室病害臭氧防治器该装置可将温室内气
43、体吸进该机器内形成可杀菌消毒的臭氧，并通过管道均匀散布到温室各 处，可杀灭空气中、植物表面、室内建筑结构表面的有害菌及钝化植物病毒；可替代或部分替代 农药，为生产无公害绿色果蔬开辟一条崭新的途径。其工作原理是采用臭氧灭毒的纯物化技术对 温室的病毒进行防治，工作时，通过放电激活空气中的氧气获得臭氧，几分钟到几十分钟后臭氧 还原为氧气，在这一过程中，臭氧会分解出一个单原子氧，单原子氧与温室植物病害的细菌、真 菌及病毒接触后，将其组织蛋白、氨基酸、硫醇类或低分子量肽以及不饱和脂肪酸氧化，使其活 性降低甚至死亡。具有无污染、无残留的特点，对黄瓜、茄子等蔬菜防效可达90%100%，可 节约农药60% 9
44、0%。5.3.12电子式杀虫灯在夜间开启光源将害虫引诱飞来，在飞扑光源过程中，使之触到设在光源外围的高压电网， 高压电网瞬间放电将其击杀死亡，达到有效阻断害虫的生殖繁育链，降低危害农作物的虫口密度。另外，各种作物播种机、移栽机、收获机、温室节水灌溉设备、二氧化碳发生器、温室加热 器、燃煤热风炉、叶面施肥机械、果林喷雾机、草帘编制机、小型旋耕机、小型开沟机、地膜残 膜）回收机等的使用，大大提高了日光温室、大棚的生产效率，节约了劳动力，从而使产品附加值增加，农民经济效益得到提升。5.4设施农业机械化存在的问题5.4.1微耕机的多功能得不到充分的发挥如微耕机功率较小。旋耕、深耕作业在深度和效率上达不
45、到要求；加工工艺粗糙；旋耕刀不 耐磨等质量问题。另外，由于微耕机的销售价格偏高，农民难以配齐各种机具，使微耕机的扶垄、 覆膜、开沟、喷药、收获等多功能的发挥受到了限制。5.4.2棚内植保机械需要更新目前用于棚内植保作业的机械仍然是背负式手动喷雾器，劳动强度大，作业效率低，雾化程 度差，作业环境恶劣，尤其在病虫害多发年份，往往因工作效率低忙不过来而贻误了防治最佳时 期，造成经济损失。微耕机配备药泵后可以进行植保作业，作业效果也比较好。但据了解，购买 微耕机的农户很少有配备喷药泵进植保作业的。5.4.3已有设施农业机械的品种不能满足用户需要性能达到农艺要求、适合设施农业栽培和收获等环节的农机具研制
46、，在我国起步晚，有些还 是空白。如小型钵苗移栽机械、采摘机械和农产品深加工机械等在我市农业龙头设施企业中有很 好的应用前景，但市场上基本无此类产品。国外产品虽然技术成熟，具有性能稳定、功能齐全、 便于操作等诸多优点，但一般价格较高，而且配件供应、维修服务等方面由于由经销商负责，无 固定的售后服务部门，容易造成售后服务跟不上。既能体现国内产品低价格又能体现国外产品高 性能的中间产品不多。5.4.4大棚机械卷帘机械化程度和技术亟待提高目前全市安装手动卷帘设备的较多台套，而自动卷帘设备较少，已成为实现设施农业机械化 的一大障碍。影响大棚机械卷帘设备推广的因素主要有技术问题和份格偏高。5.5发展对策随
47、着农业产业结构的不断调整，我市的设施农业发展较快，农业机械化如何适应农业结构调 整。推进设施农业发展显得越来越重要。5.5.1重点发展的机具(1) 根据农户需要，引进和推广适宜大棚作业的体积更小、效率更高、价格便宜、适应可靠、 群众易于接受的微型耕作机。(2) 根据生产要求，配备开沟、扶垄、覆膜、育苗及移栽设备。(3) 对棚内植保机械进行更新。有微耕机的要将药泵及支架配齐，利用微耕机的动力进行植 保作业。也可以利用大棚内现有的电力，配套防治效果更好的小型植保机械。5.5.2强化政策引导，加大对设施农业机械化的投入设施农业要实现优质高效，必须实现机械化生产，提高机械化水平，这无疑是提高生产效率、
48、 降低劳动强度、提高产量和质量的必由之路。设施农业效益=机械化+优良品种+市场，三者的有 机结合，就一定能使设施农业发展成为现代化的高效农业。6设施农业智能化设施农业智能化是将现代生物工程技术、农业工程技术、环境工程技术、信息技术和自动化 技术应用于农业生产领域，根据动植物生长的最适宜生态条件在现代化设施农业内进行四季恒定 的环境自动控制，使其不受气候条件的影响，生产呈自动化、标准化和智能化，农产品周年生产、 均衡上市，实现生产高速度、高产出和高效益。设施农业智能化包括设施工程、环境调控以及栽培、养殖技术等方面标准化、自动化、信息 化，其核心是农业环境调控。设施农业环境调控智能化是在一定的空间内，用不同功能的传感器 探测头，准确采集设施内环境因子（光、热、水、气、肥）以及作物生育状况等参数，通过数字电 路转换后传回计算机，并对数据进行统计分析和智能化处理后形成专家系统，根据作物生长所需 最佳条件，由计
