[Streszczenie]Obecnie domowe urządzenia do sadzenia roślin zazwyczaj charakteryzują się zintegrowaną konstrukcją, co wiąże się z wieloma niedogodnościami w zakresie przemieszczania oraz załadunku i rozładunku. W oparciu o charakterystykę przestrzeni życiowej mieszkańców miast i cel projektowy rodzinnej produkcji roślin, niniejszy artykuł proponuje nowy typ prefabrykowanego, rodzinnego urządzenia do sadzenia roślin. Urządzenie składa się z czterech części: systemu podtrzymującego, systemu uprawy, systemu nawadniania i nawożenia oraz systemu oświetlenia (głównie diod LED). Charakteryzuje się ono niewielkimi gabarytami, wysokim wykorzystaniem przestrzeni, nowatorską konstrukcją, wygodnym demontażem i montażem, niskim kosztem i wysoką praktycznością. Może ono zaspokoić potrzeby mieszkańców miast w zakresie sałaty, selera, warzyw szybko rosnących, pożywnej kapusty i begonii fimbristipula. Po niewielkiej modyfikacji może być również wykorzystywane do badań naukowych nad roślinami.

Całkowity projekt sprzętu uprawowego

Zasady projektowania

Prefabrykowane urządzenie do uprawy roli jest przeznaczone głównie dla mieszkańców miast. Zespół dokładnie zbadał charakterystykę przestrzeni życiowej mieszkańców miast. Powierzchnia jest niewielka, a wskaźnik wykorzystania przestrzeni wysoki; konstrukcja jest nowatorska i piękna; łatwa w demontażu i montażu, prosta i łatwa do opanowania; charakteryzuje się niskim kosztem i wysoką praktycznością. Te cztery zasady przewijają się przez cały proces projektowania i dążą do osiągnięcia ostatecznego celu, jakim jest harmonia z otoczeniem domowym, piękna i estetyczna konstrukcja oraz ekonomiczna i praktyczna wartość użytkowa.

Materiały do ​​użycia

Rama nośna jest zakupiona z wielowarstwowego produktu półkowego na rynku, o długości 1,5 m, szerokości 0,6 m i wysokości 2,0 m. Materiał jest stalowy, natryskiwany i zabezpieczony antykorozyjnie, a cztery rogi ramy nośnej są zespawane z hamulcami uniwersalnymi kołami; żebrowana płyta jest wybrana w celu wzmocnienia warstwy ramy nośnej płyta, która jest wykonana z blachy stalowej o grubości 2 mm z natryskową powłoką antykorozyjną z tworzywa sztucznego, dwa elementy na warstwę. Koryto uprawowe jest wykonane z otwartej kwadratowej rury hydroponicznej z PVC, 10 cm × 10 cm. Materiałem jest twarda płyta PVC o grubości 2,4 mm. Średnica otworów uprawowych wynosi 5 cm, a rozstaw otworów uprawowych wynosi 10 cm. Zbiornik na pożywkę lub zbiornik na wodę jest wykonany z plastikowej skrzynki o grubości ścianki 7 mm, długości 120 cm, szerokości 50 cm i wysokości 28 cm.

Projekt konstrukcji urządzenia uprawowego

Zgodnie z ogólnym planem projektowym, prefabrykowane urządzenie do uprawy rodzinnej składa się z czterech części: systemu podtrzymującego, systemu uprawy, systemu nawadniania i nawożenia oraz systemu oświetlenia (głównie lamp LED). Rozkład elementów w systemie przedstawiono na rysunku 1.

Rysunek 1 przedstawia rozkład w układzie.

Projektowanie systemów wsparcia

System nośny prefabrykowanego, rodzinnego urządzenia do uprawy roli składa się z pionowego słupa, belki i płyty montażowej. Słup i belka są mocowane za pomocą klamry motylkowej, co ułatwia demontaż i montaż. Belka jest wyposażona we wzmocnioną, żebrowaną płytę montażową. Cztery narożniki ramy uprawowej są przyspawane do uniwersalnych kół z hamulcami, co zwiększa elastyczność ruchu urządzenia.

Projekt systemu uprawy

Zbiornik uprawowy to kwadratowa rura hydroponiczna o wymiarach 10 cm x 10 cm z otwartą pokrywą, która jest łatwa do czyszczenia i może być używana do uprawy w roztworze odżywczym, w podłożu lub w glebie. W uprawie w roztworze odżywczym, kosz do sadzenia umieszcza się w otworze do sadzenia, a sadzonki mocuje się gąbką o odpowiednich parametrach. Podczas uprawy podłoża lub gleby, gąbkę lub gazę wkłada się do otworów łączących na obu końcach zbiornika uprawowego, aby zapobiec zatkaniu systemu drenażowego przez podłoże lub glebę. Oba końce zbiornika uprawowego są połączone z systemem cyrkulacji za pomocą gumowego węża o średnicy wewnętrznej 30 mm, co skutecznie zapobiega powstawaniu wad stwardnienia strukturalnego spowodowanych klejeniem PVC, które nie sprzyja przemieszczaniu się.

Projekt systemu cyrkulacji wody i nawozów

W uprawie na podłożu, użyj regulowanej pompy, aby dodać podłoże do górnego zbiornika uprawowego i kontroluj kierunek przepływu podłoża przez wewnętrzny korek rury PCV. Aby uniknąć nierównomiernego przepływu podłoża, podłoże w zbiorniku uprawowym jednowarstwowym wykorzystuje metodę przepływu jednokierunkowego w kształcie litery S. Aby zwiększyć zawartość tlenu w podłożu, gdy najniższa warstwa podłoża wypływa, między wylotem wody a poziomem cieczy w zbiorniku na wodę projektuje się pewną szczelinę. W uprawie na podłożu lub glebie, zbiornik na wodę umieszcza się na górnej warstwie, a podlewanie i nawożenie odbywa się za pomocą systemu nawadniania kropelkowego. Główna rura to czarna rura PE o średnicy 32 mm i grubości ścianki 2,0 mm, a rura odgałęziona to czarna rura PE o średnicy 16 mm i grubości ścianki 1,2 mm. Każda rura odgałęziona musi być wyposażona w zawór do indywidualnej kontroli. W systemie Drop Arrow zastosowano kroplowniki z kompensacją ciśnienia, 2 na otwór, umieszczane w korzeniu sadzonki w otworze uprawowym. Nadmiar wody jest zbierany przez system drenażowy, filtrowany i ponownie wykorzystywany.

System suplementów światła

W przypadku uprawy balkonowej, naturalne światło z balkonu może być wykorzystywane bez dodatkowego oświetlenia lub z niewielką ilością dodatkowego oświetlenia. W przypadku uprawy w salonie konieczne jest wykonanie projektu oświetlenia uzupełniającego. Oprawa oświetleniowa to 1,2-metrowa lampa LED do uprawy, a czas świecenia jest kontrolowany przez automatyczny timer. Czas świecenia jest ustawiony na 14 godzin, a czas świecenia bez dodatkowego oświetlenia wynosi 10 godzin. W każdej warstwie znajdują się 4 lampy LED, które są zainstalowane na dole warstwy. Cztery świetlówki na tej samej warstwie są połączone szeregowo, a warstwy są połączone równolegle. W zależności od różnych potrzeb oświetleniowych różnych roślin, można wybrać oświetlenie LED o różnym widmie.

Montaż urządzeń

Prefabrykowane urządzenie do uprawy domowej ma prostą konstrukcję (rysunek 2), a proces montażu jest prosty. W pierwszym kroku, po ustaleniu wysokości każdej warstwy zgodnie z wysokością uprawianych roślin, włóż belkę do otworu motylkowego pionowego słupa, aby zbudować szkielet urządzenia; w drugim kroku zamocuj rurę LED do uprawy na żebrze wzmacniającym z tyłu warstwy i umieść warstwę w wewnętrznym korycie poprzeczki ramy uprawowej; w trzecim kroku koryto uprawowe i system cyrkulacji wody i nawozu są połączone gumowym wężem; w czwartym kroku zainstaluj rurę LED, ustaw automatyczny timer i umieść zbiornik na wodę; w piątym kroku - debugowanie systemu, dodaj wodę do zbiornika na wodę. Po wyregulowaniu głowicy pompy i przepływu sprawdź system cyrkulacji wody i nawozu oraz połączenie zbiornika uprawowego pod kątem wycieków wody, włącz zasilanie i sprawdź podłączenie świateł LED oraz stan automatycznego timera.

Rysunek 2. Ogólna konstrukcja prefabrykowanego urządzenia do uprawy

Zastosowanie i ocena

Zastosowanie w uprawie

W 2019 roku urządzenie będzie wykorzystywane do uprawy w pomieszczeniach na małą skalę warzyw takich jak sałata, kapusta pekińska i seler (rysunek 3). W 2020 roku, na podstawie podsumowania poprzednich doświadczeń uprawowych, zespół projektowy opracował uprawę na podłożu organicznym homologicznego warzywa spożywczego i leczniczego oraz technologię uprawy w roztworze odżywczym Begonia fimbristipula hance, co wzbogaciło przykłady domowych zastosowań urządzenia. W ciągu ostatnich dwóch lat uprawy i stosowania, sałatę i warzywa szybko rosnące można było zbierać 25 dni po uprawie w temperaturze wewnętrznej 20-25℃; seler potrzebuje 35-40 dni; Begonia fimbristipula Hance i kapusta pekińska to rośliny wieloletnie, które można zbierać wielokrotnie; Begonia fimbristipula może zbierać górne 10 cm łodygi i liście w ciągu około 35 dni, a młode łodygi i liście można zbierać w ciągu około 45 dni w przypadku uprawy kapusty. Plon sałaty i kapusty pekińskiej wynosi 100–150 g z rośliny; plon selera białego i czerwonego z rośliny wynosi 100–120 g; plon Begonia fimbristipula Hance z pierwszego zbioru jest niski, 20–30 g z rośliny, a dzięki ciągłemu kiełkowaniu bocznych pędów można ją zbierać po raz drugi, w odstępie około 15 dni, z plonem 60–80 g z rośliny; plon pożywnego menu wynosi 50–80 g, zbierany jest raz na 25 dni i może być zbierany w sposób ciągły.

Rysunek 3. Zastosowanie produkcyjne prefabrykowanego urządzenia do uprawy

Efekt zastosowania

Po ponad roku produkcji i użytkowania, urządzenie może w pełni wykorzystać trójwymiarową przestrzeń pomieszczenia do produkcji na małą skalę różnorodnych upraw. Operacje załadunku i rozładunku są proste i łatwe do opanowania, a do ich obsługi nie jest wymagane żadne szkolenie. Regulacja wysokości podnoszenia i przepływu pompy wodnej pozwala uniknąć problemu nadmiernego przepływu i przepełnienia zbiornika pożywki. Otwarta pokrywa zbiornika jest nie tylko łatwa do czyszczenia po użyciu, ale także do łatwej wymiany w przypadku uszkodzenia akcesoriów. Zbiornik jest połączony z gumowym wężem systemu cyrkulacji wody i nawozu, co zapewnia modułową konstrukcję zbiornika oraz systemu cyrkulacji wody i nawozu, eliminując wady zintegrowanej konstrukcji tradycyjnego urządzenia hydroponicznego. Ponadto urządzenie może być wykorzystywane do badań naukowych w kontrolowanych warunkach temperatury i wilgotności, a także do uprawy roślin w warunkach domowych. Nie tylko oszczędza przestrzeń testową, ale także spełnia wymagania środowiska produkcyjnego, zwłaszcza w zakresie stabilności środowiska wzrostu korzeni. Po przeprowadzeniu kilku prostych ulepszeń urządzenie do uprawy może również spełniać wymagania różnych metod obróbki środowiska ryzosfery i jest szeroko stosowane w naukowych eksperymentach dotyczących roślin.

Źródło artykułu: konto WeChatTechnologia inżynierii rolniczej (ogrodnictwo szklarniowe) 

Informacje referencyjne: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan i in.Projektowanie i zastosowanie prefabrykowanych urządzeń do uprawy roli przydomowej [J]. Inżynieria Rolnicza,2021,41(16):12-15.