营养液的供应与计算机控制系统.doc

营养液的供应与计算机控制系统 [转贴 2009-05-22 22:18:05]   
字号：大 中 小
营养液是植物生长发育的矿质营养基础与水份基础，它除了配方合理营养元素间的比例匀衡外，还需有适合的浓度与适宜的酸碱度，也就是电导率EC值与PH值要做到科学调配，如果是水培方式还需对营养液的溶氧及液温进行控制，但在雾培情况下，溶氧可以不必考虑，液温的要求也没有水培这么严格，这样可使营养液的调控实现简易化。在生产中只需对养液的浓度及PH值进行控制即可，这些调控都可集中在一个回流的营养液池中完成。把相关参数调控适宜后再经营养液供给管道以弥雾的方式供应到栽培系统的根域空间内，实现根系的气雾培养。营养供给系统由动力系统、管道、喷头组成，其中管道又分供液管与养液收集回流管组成，供液管又由主管及各级的支管或毛管联接而成，动力系统是实现营养液雾化的动力源，它可以是水泵也可以是压力罐，配置功率或压力的大小由面积及喷头所需的压力来决定，面积大动力功率与压力就要大，可通过计算后确定配置。
在规模化生产或植物工厂中，营养液的调控、系统运行及各种执行动作都是通过计算机自动控制来实现，用于气雾栽培的计算机控制系统具有以下三方面功能，其一是对养液的科学调控，其二是对外环境的自动调控，其三是对根域环境的自动控制。这三者的控制构成了气雾培的自动控制系统。计算机控制系统由三大部份组成，传感器、运算中心、执行动作部件，三者之间的控制逻辑如下，传感器采集外环境、养液及根域环境的各种参数，比如营养液的EC值、PH值、液温、还有根域环境的温度与湿度，然后计算机按专家系统或植物生长模式进行运算判断发出执行指令，再自动开启相关的执行部件进行调控，如养液的EC值过低，就自动添加母液，过高就注入清水，通过开启相关电磁阀来实现启闭。用于雾培的计算机控制系统与水培及温室智能控制上有许多是类同的这里就不作介绍，本文就有异于其它栽培模式所不具有的控制部份进行说明。特别是养液的间歇弥雾控制与根域环境的二氧化碳与氧气供给控制，这两种控制是当前气雾培植物工厂有异于其它模式的关键所在，当然在常规气雾培中可以不需考虑二氧化碳气与氧气的根域控制，但这二种气体的科学供给能为植物的生长能发挥出更大的生产潜力，所以也被目前广大的气雾培生产科研单位所应用。

（1）如何实现弥雾的间歇控制，间歇弥雾控制最简单的方法就是在计算机程序中设定与外界环境温度相关的时间模块控制技术，也就是当外界温度升高时，弥雾越频繁，温度降低时，间歇时间越长，并可因植物生长的不同阶段进行频率及间歇时间的人为调整，这种方法是以采集的环境参数为参照来确定弥雾方式与间歇时间，虽也较科学但不是最精确。

（2）以茎胀速与昼夜变量为参数参照的精确控制方法。采用微米级的微位移传感器夹置于植株的茎干或叶片上，利用水份变化胀落对茎干直径产生影响的机理来运算确定弥雾方式与时间的控制方法。当植株失水时会使干茎甚至是叶片的厚薄发生微胀落，再按胀落的幅度参数为参照确定弥雾的强度与时间。达到精确控制科学供雾的目的，这种方式在日本的植物工厂中已被运用，它的技术关键在于不同植物生长模式或专家系统的科学建立，在于计算机的精确传感与控制。对于我国目前的生产力水平来说，大多是采用第一种控制方案较易被生产及科研所运用。但随着高新技术的不断发展一些以生理传感器采集数据，以精准生长模式为判断的更先进控制技术也将渐渐地被生产科研单位得以开发与运用。

（3）根域环境的供气控制技术。叶片是吸收二氧化碳进行光合作用的重要器官，这已是众所周知的常识，但其实植物的根系也具有强大的吸收与固定转化二氧化碳的能力，这对于加快生长速度及产量来说也是一项较为重要的辅助技术，特别是在气雾培中具有比其它任何一种模式更易实施的优点，可以向根域环境内直接施放二氧化碳气与氧气，也可以把氧气及二氧化碳气采用气液混合技术溶入营养液中，通过弥雾一起供给。对于根域环境的二氧化碳浓度一般以1000-1500ppm为量佳浓度，可以采用二氧化碳传感器进行精确控制，也可用间歇供给方式进行模糊控制。据生产表明这种基于气雾培的二氧化碳及氧气供给技术的实施对于设施条件下气雾培的增产效应极为明显。

气雾培是一种新型的栽培模式，它是基于工程技术、生物技术、计算机控制技术基础上的一种全新栽培模式，据专家分析预测，它将是未来高效农业模式中最为先进，对植物生长潜能开发最为有效的栽培模式，相信不久的将来也会在我国得以普及与运用。