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设施农业属于一个高投入、劳动密集型的现代农业产业，必然需要高产出才能获得长久的生命力。然而温室内种植的作物对环境就像人一样，非常敏感，过去粗放、简单的管理模式经常使得作物受冷受热，稍有不慎就会减产，导致农民受损严重，因此温室种植者常年劳作在日光温室内，劳动持续时间特别长，属于非常辛苦的职业。随着劳动力成本的不断升高以及农民群众对舒适作业环境的迫切需求，日光温室生产也面临着提档升级的需要。因此，如何为温室种植作物创造舒适的生长环境获得持续的高产以及如何降低劳动力的投入和减轻从业者的劳动强度是摆在设施农业面前的两个重要难题。在今天的节目时间里，我们就邀请到了北京市农林科学院智能装备技术研究中心的魏晓明老师，来给大家介绍一下日光温室智能化环境调控方面的屋脊智能顶通风装备以及能够降低劳动者工作强度的轻简化物料运输设备。
主讲嘉宾
北京市农林科学院智能装备技术研究中心魏晓明研究员
乡村讲堂
魏老师，上面提到的两个设备，大家都不是很了解，那您先给大家讲讲屋脊智能顶通风设备？
在了解这个设备前，首先需要知道，什么是屋脊通风。我们把日光温室通风口位置设置在温室前屋面骨架底部叫温室前屋面通风，而把通风口设置在温室屋脊骨架顶部位置的称为温室屋脊顶通风。
您刚才介绍的这两种通风方法，屋脊通风和屋脊顶通风，具体什么情况下采用呢？
当外界气温较高时，采用温室前屋面通风和温室屋脊顶通风相结合；当外界温度较低时，一般只采用温室屋脊顶通风，在冬季主要使用屋脊通风方式。日光温室的通风一般都是自然通风，因此通风口大小和通风口位置是影响温室整体自然通风能力的重要指标参数，也是日光温室设计考虑的重点。
魏老师，日光温室主要追求的是保温，为什么还要进行屋脊顶通风，它的主要作用是什么，您能不能给大家介绍一下？
日光温室是农民的“钱袋子”，可是，养个大棚，就像养了个没满月的孩子，冷也不行，热也不行，天天守着护着，一会开，一会关，稍有不慎，这一年就白忙活了。因为日光温室是相对封闭的一个结构，以太阳能为主要热源，冬季不加温或只进行少量补温，完成蔬菜的周年生产。早晨，随着室外光照强度的增加和温度的升高，温室内温度也迅速提升，这是温室内作物光合作用的最佳时段。由于这个时候温室处于封闭状态，在作物的强烈光合作用下，室内二氧化碳浓度迅速降低。当室内二氧化碳浓度降低到一定程度后，再不进行人工二氧化碳补充，作物光合作用将会减缓甚至停滞。所以，为了保持温室内适宜的二氧化碳浓度，当室内温度升高到一定程度后（一般不超过25℃）应及时开窗通风，引进新鲜空气（因新鲜空气中含有约3%的二氧化碳），同时排出温室中的湿气，降低空气的相对湿度。
所以啊，日光温室通风的主要作用就是降温、排湿、补充二氧化碳，防止温室产生病害。冬季气温较低，日光温室的自然通风主要采用屋脊顶通风，是因为屋脊通风能使得冷空气从屋脊处沿着后墙进入，到达温室作物前，已经与温室内气体进行充分交换，这样就可以避免强冷空气直接吹到作物，防止温室冻害的发生，对提高温室种植收益作用巨大。
魏老师，您刚才讲到温室屋脊顶通风可以避免冻害的发生，那现在这种技术的应用状况怎么样呢？
当前屋脊顶通风已经成为生产实践运用的主流，从作业方式来看，分为人工直接操作和简单机械辅助操作两种方式。人工直接操作主要有手动扒缝通风，而机械辅助通风主要是引入简单机械减速装置，带动通风口绳索往复运动，带动风口膜的开启与关闭。
这两种通风方式均由种植农户依靠经验进行间断性操控，一方面不仅占用了种植农户的劳动时间，增加了劳动强度，另一方面导致温室内温度无法科学合理的控制，使得其受人为因素影响很大，有时变化缓慢有时变化剧烈，尤其是中午时间段，由于种植农户午休或午餐，往往不可能时时刻刻都在温室内，一旦有突发天气情况，往往需要来回折腾。
因而，仅仅依靠人工操作和简单机械操作是无法满足环境控制要求的，现实中往往存在开启过晚或关闭过早等情况，致使温室环境温度难以满足作物生长需要，导致生产损失。此外，温室内的环境温度是随着外界条件忽高忽低的，因此，通风的风口开启的时机、风口的大小等，都是需要科学控制和精确操作的，而以手动和简单机械为主的操作方式显然是难以胜任的。
也就是说现在手动操作和简单机械操作难以满足植物生长需要，那现在有没有更科学的新技术呢？
有的。一天中日光温室的温湿度是连续变化的，因此通风口的控制应根据环境参数的变化迅速做出相应调整，智能控制是解决这个问题的唯一出路。然而日光温室一般长度都很长，温室内不同区域温度存在较大差异，因此需要分段来进行控制。就是在日光温室的长度方向，我们把它分成几个可以调节的部分，这就是分段控制模式。这种分段控制模式可以有效解决温室内的温度差异，它是以温室内不同区域的实时温度为依据，进而控制通风口的开启尺寸，从而尽可能的实现温室环境温度的一致性。具体控制逻辑就是，将预设温度数据（即各种农作物的花期、坐果期、成熟期等不同的生长期所适应的不同温度）存储到控制器，当温室内温度发生变化时，温度传感器将数据收集并传输给控制器，并对数据进行简单分析，进而发出风口开合指令，通过控制通风孔开合尺寸，实现温室环境温度的自动调控。总的来说，温室屋脊顶通风分段控制技术是建立在智慧控制基础上的，智能装备是解决这个问题根本出路。
温室屋脊顶通风分段控制技术可以很好控制温室环境的变化，那现在有没有成型的设备可以被广大农民朋友使用呢？
当前日光温室智能通风设备已是行业研究的热点，也是温室设备制造厂家争夺市场的新焦点。其中有些产品已进入推广阶段，有的得到了农户的认可，有的设备还增加了手机控制功能，利用手机APP就能远程操作。当前日光温室通风设备，按驱动方式大致可分为两种，即钢管卷轴驱动型和链条钢缆驱动型。但设备主要由驱动主机、卷轴支座、温度传感器、换向滑轮及风口驱动绳等组成。其运动原理是：驱动主机为动力源，带动风口拉绳往复运动，固定于风口拉绳的屋脊通风膜也随即被开启或关闭，通风设备采用温度实时控制模式，即通风口的打开与闭合尺寸随温室环境温度的瞬时变化而改变，最终实现对温室环境温度的调控。可以说，温室智能顶通风设备是温室冬天的一个理想“保姆”。
温室屋脊智能顶通风设备作用确实很大，那这套设备价格怎么样，咱们农民朋友能用的起吗？
总体来说，一个60米的长，占地面积一亩的温室，安装设备2套，成本在-元，一次安装，多年利用，从节省劳动时间和管理成本来说，属于相当划算。安装了这个设备，温度完全是智能化自动调节，温室大棚从业者从频繁的放风操作中彻底解放出来，劳动时间得到了显著降低。以前，一个人看管一个大棚，一天来回跑7-8趟，累得半死。现在，一个人能管好几个，自动化的精准管理使得温室环境温度能够得到准确控制，不仅能增产，蔬菜产品还能早上市10天左右。
温室屋脊智能顶通风设备好不好安装呢？
温室屋脊智能顶通风设备安装并不麻烦，我们以当前主流的类型，驱动钢缆型智能顶通风设备来描述下设备的安装过程，第1步是驱动钢缆固定支座的安装，安装高度大约1.8米处，方便人的操作；第2步是屋脊双向滑轮钢丝的安装，钢丝固定在屋脊骨架上，要张紧钢丝，两端要张紧；第3步就是安装通风膜拉绳工作所需的换向滑轮，把换向滑轮固定在安装的钢丝上；第4步就是驱动电机的安装，把电机支座安装在后墙上，然后把驱动钢缆安装在驱动电机上，电机控制的温室长度以30米左右；第5步安装驱动钢丝，把钢丝固定在驱动电机的链条上，然后把驱动拉绳固定在驱动钢丝上，并且要按照安装说明书，做好限位，最后就把手机卡放到安装控制器里面；第6步就是安装试运行，观察设备运行是否平稳，观察有无卡膜现象，如有需要，重新调整下滑轮位置，调整设备工作时间与驱动链条有效工作范围一致。
那农民朋友如何操作呢，会不会很麻烦呢？
智能顶通风设备的运行，包含两种模式，一种是正常通电下的自动运行模式，另一种是停电时的手动模式。运行前，我们只需要在控制器设置各项参数即可，参数的设置主要根据温室种植的蔬菜需求。主要包括，温度上限、温度下限、提前开启温差、总运行时间、提前开启时间、自动运行时间、操作模式、主机控制的温室序号。第一步和第二步为调整温室的上限下限温度，上限下限温度是温室蔬菜生长的最佳温度范围；第三步设置提前开启或者延时关闭温度，因为蔬菜对温度比较敏感，当检测温度太高或者太低时，再去通风或者关闭，可能对种植作物已经产生不利影响，因此设备都设定提前开启温度、延时关闭温度；第四步设置设备总运行时间，总运行时间就是打开全部通风口所需要的时间，比如您的风口宽度为厘米，设备每分钟运行10厘米，那么总运行时间就是/10=12分钟，设备运行到总运行时间后就不再运行，防止设备拉坏通风膜；第5步设定提前开启时间，由于风口部分有交叉重叠，因此提前开启时间需要加上重叠部分。比如提前开启风口为10厘米，重叠部分为30厘米，那么提前开启时间就是4分钟；第6步设定设备自动运行时间，由于设备每分钟运行10厘米，假如设定时间为30秒。风口已经打开后，设备每隔5分钟就对大棚内温度进行重新检测，温度高于设定温度下限时，设备就会自动运行设定的自动运行时间，把风口再拉开5厘米。如果检测温度低于温度下限，顶通风设备自动运行设定的自动运时间，则把通风口合上5厘米，这样做的好处保证了大棚内温度波动不再剧烈；第7调整自动与手动模式，正常工作状态为自动模式；第8步设置手机控制序号，因为一台主机号，可以控制多个大棚，设置完成后，所有功能都可以用手机远程操作。手机运行功能还可以用来应付一些特殊情况，比如下雨天时候，要赶紧设定成手工模式，强制关闭通风口，防止对温室产生不利影响，而且雨后容易在棚膜上产生积水，如果不处理掉就开启后，会把棚膜拉坏。设定完成后，在很长的一段时间内，设备就自动运行了，可以用手机来实现远程操作，也可以用手机来实时查看大棚内的温度状况。智能顶通风设备的采用，不仅解放了劳动力，让种植农户从频繁的通风操作中解放出来，拿出更多的时间和精力用于作物的生产管理作业，另一方面，科学合理的智能通风，通过延迟或提早设置不同的通风方式，准确的判断通风口的大小、通风的时间，为日光温室作物提供最优的生长环境，可以说,智能顶通风设备完全胜任温室的服务员角色。
魏老师，请您给我们介绍一下什么是日光温室轻简化物料运输设备？
日光温室正常的生产作业主要包括生产准备阶段土壤底肥的运进，定植期种苗的运输，日常管理中的肥料、农药的运输以及生产过程中果蔬产品的运出，拉秧阶段的植株叶、茎、根、秧及废果等的运出等等。很长一段时间，日光温室中的物资运输主要依靠人工搬运，室内的运输量大、劳动强度很大，很辛苦。随着劳动力成本的不断攀升、劳动力资源的短缺以及人们对舒适作业的不断追求，日光温室物料轻简化运输设备的需求越来越强烈。
轻简化物料运输设备是专门针对日光温室特殊结构设计的物料运输设备，其主要特点是简便省力，它的出现主要是温室结构设计逐步规范和人们对舒适作业的不断追求。按照安装部位，主要有地面式、悬吊式两类装备；按照有无动力配套，主要有电动式、手动式两类。
轻简化物流运输设备有好几种分类，它们各有什么不同呢？
按照有无动力配备，主要有电动式、手动式两类，这个大家比较容易理解，目前应用较广的是手动式，主要原因是成本低，但未来的发展方向肯定是电动式。按照安装方式分为悬吊式、地面式。悬吊式是运输轨道安装在距离地面有一定高度的温室骨架或后墙上，行走轮安置于运输轨道内，在受到驱动力作用时，行走机构可沿轨道行走，从而带动物料运行，实现物料的输送；地面式与悬吊式主要差别是指运输轨道是否与地面直接接触。
悬吊式与地面式的轻简化物流运输设备，它们各自有什么优缺点呢？
悬挂运输设备优点是投资低、不占用温室种植面积，缺点是运输能力低，安全性和稳定性差。悬挂式运输设备的承载机构是在温室内部的墙体结构上，因此墙体结构的承载能力显得非常重要，这对日光温室的后墙建造要求很高。
因此，悬吊式一般单次运输不超过50kg，而且随着温室长度变大，支撑越多，运输能力进一步降低。地面式物资运输设备的优点是运输量大、运行平稳可靠，并可以和打药机等联合应用，减轻劳动量。其主要缺点是地面式物流设备需要硬化的地面，安装轨道的安装需要一定的直线度，而且新兴的物流设备都开始聚焦地面式，现已涌现出多种新形式。目前日光温室的长度不断变大，单次运输量基本上达到kg以上，因此悬吊式应用范围已越来越小，有被淘汰的趋势。
地面式物料运输设备涌现出新的形式，魏老师，请您列举一下并简要的给大家介绍一下？
室内物流设备的安装和应用不应影响作物的正常生长，既要充分利用闲置空间，又要考虑设备的操作便捷性，同时还应尽可能提高日光温室的可利用面积来追求种植效益的最大化。为了解决这些问题，研发出地面侧置单轨式物料运输小车。侧置单轨物料运输装置以蓄电池为动力电源，通过操作控制器控制驱动电机的动作，经由传动装置带动驱动轮旋转，在轨道导向轮的限制作用下驱动轮沿轨道行走，完成物料输送功能。侧置单轨的主要好处，轨道铺设紧靠温室后墙，平时不用的时候，不影响温室作业。另外，可通过遥控器的操作，在距离米内，可让小车随叫随到；该装置避免了对稳定电力的依赖，很大程度上克服了临时停电致使温室物料运输作业中断的影响；运行安全，物料运输装置安装由凤鸣报警装置、红外光电蔽障开关和限位开关组成的智能控制系统，当运输装置运行过程中突遇作业人员或运行至极限位置时，装置会自动切断电源，停止运输作业，确保做作人员及设备自身安全；物料运输装置单次运输量达可Kg，大大提高了温室物料运输效率。
魏老师，地面侧置单轨物料运输装置，它的安装是不是很麻烦？
室内物流设备的安装其实并不麻烦。主要包括：温室路面施工、轨道安装施工、电动物流车安放、运行调试四个部分。温室路面施工要求日光温室后墙要有一定宽度的后走道，大约60公分左右；轨道施工时需要固定线桩，轨道中心位置对设计定位轴线的偏差5mm以内，否则影响小车的运行。运输轨道需要做防腐处理，一般刷防锈漆、银粉漆组成。涂刷时厚度要均匀、彻底。电动物流车安放很简单，将电动物流车驱动轮放置于轨道上，左右导向轮分别跨与轨道两侧。运行调试主要按照遥控器指示说明，触动按钮相应按键，观察物流车运行状态。日常操作使用中，长时间停用需保持蓄电池充满电状态；定期检查紧固件是否松动，如有松动及时紧固；驱动轮轴承座进行润滑油加注（半年加注一次）。
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