[Резюме] В момента домашните устройства за засаждане обикновено имат интегриран дизайн, което създава много неудобства при движение, товарене и разтоварване. Въз основа на характеристиките на жизненото пространство на градските жители и дизайнерската цел на семейното производство на растения, тази статия предлага нов тип сглобяем дизайн на семейно устройство за засаждане. Устройството се състои от четири части: опорна система, система за отглеждане, система за вода и торене и система за допълнителна светлина (най-вече LED лампи за отглеждане). То има малък размер, високо оползотворяване на пространството, новаторска структура, лесно разглобяване и сглобяване, ниска цена и висока практичност. Може да отговори на нуждите на градските жители от маруля за целина, бързорастящи зеленчуци, подхранващо зеле и бегония фимбристипула. След модификация в малък мащаб, може да се използва и за научни експериментални изследвания на растенията.

Цялостно проектиране на оборудване за култивиране

Принципи на дизайна

Сглобяемото устройство за отглеждане е ориентирано главно към градските жители. Екипът е проучил подробно характеристиките на жилищното пространство на градските жители. Площта е малка, а коефициентът на използване на пространството е висок; структурата е новаторска и красива; удобна е за разглобяване и сглобяване, проста и лесна за научаване; има ниска цена и висока практичност. Тези четири принципа преминават през целия процес на проектиране и се стремят да постигнат крайната цел за хармонизиране с домашната среда, красива и прилична структура, както и икономична и практична потребителска стойност.

Материали, които ще се използват

Носещата рамка е закупена от многослоен рафтов продукт на пазара, с дължина 1,5 м, ширина 0,6 м и височина 2,0 м. Материалът е стомана, пръскана и устойчива на ръжда, а четирите ъгъла на носещата рамка са заварени с универсални спирачни колела; оребрената плоча е избрана за укрепване на слоя плоча на носещата рамка, която е изработена от стоманена плоча с дебелина 2 мм с антикорозионна обработка с пръскана пластмаса, по две парчета на слой. Култивационното корито е изработено от PVC хидропонна квадратна тръба с отворен капак, 10 см × 10 см. Материалът е твърд PVC картон с дебелина 2,4 мм. Диаметърът на отворите за култивиране е 5 см, а разстоянието между отворите за култивиране е 10 см. Резервоарът за хранителен разтвор или резервоарът за вода е изработен от пластмасова кутия с дебелина на стената 7 мм, с дължина 120 см, ширина 50 см и височина 28 см.

Проектиране на структурата на устройството за култивиране

Според общия проектен план, сглобяемото семейно устройство за отглеждане се състои от четири части: опорна система, система за отглеждане, система за вода и торене и система за допълнително осветление (най-вече LED лампи за отглеждане). Разпределението в системата е показано на Фигура 1.

Фигура 1 показва разпределението в системата.

Проектиране на поддържаща система

Носещата система на сглобяемото устройство за култивиране на семейството се състои от вертикален прът, греда и опорна плоча. Прътът и гредата се вкарват през катарамата тип „пеперуда“, което е удобно за разглобяване и сглобяване. Гредата е снабдена с подсилена оребрена опорна плоча. Четирите ъгъла на рамката за култивиране са заварени с универсални колела със спирачки, за да се увеличи гъвкавостта на движението на устройството за култивиране.

Проектиране на система за култивиране

Култивационният резервоар е хидропонна квадратна тръба с размери 10 см × 10 см и отворен капак, която е лесна за почистване и може да се използва за култивиране в хранителен разтвор, субстрат или почва. При култивиране в хранителен разтвор, кошницата за разсад се поставя в дупката за засаждане, а разсадът се фиксира с гъба със съответните спецификации. Когато субстратът или почвата се обработват, гъба или марля се пълнят в свързващите отвори в двата края на култивационния резервоар, за да се предотврати запушването на дренажната система от субстрата или почвата. Двата края на култивационния резервоар са свързани към циркулационната система чрез гумен маркуч с вътрешен диаметър 30 ​​мм, което ефективно предотвратява дефектите от структурно втвърдяване, причинени от PVC лепило, което не благоприятства движението.

Проектиране на система за циркулация на вода и торове

При култивиране с хранителен разтвор, използвайте регулируема помпа, за да добавите хранителния разтвор към резервоара за култивиране на най-горното ниво и да контролирате посоката на потока на хранителния разтвор през вътрешната тапа на PVC тръбата. За да се избегне неравномерното протичане на хранителния разтвор, хранителният разтвор в резервоара за култивиране на един и същи слой използва еднопосочен S-образен поток. За да се увеличи съдържанието на кислород в хранителния разтвор, когато най-долният слой хранителен разтвор изтича, се проектира определена междина между изхода за вода и нивото на течността в резервоара. При култивиране на субстрат или почва, резервоарът за вода се поставя върху най-горния слой, а поливането и торенето се извършват чрез система за капково напояване. Главната тръба е черна PE тръба с диаметър 32 мм и дебелина на стената 2,0 мм, а разклонителната тръба е черна PE тръба с диаметър 16 мм и дебелина на стената 1,2 мм. Всяка разклонителна тръба монтира клапан за индивидуално управление. Капковата система използва компенсирана с налягане права капкообразувател, 2 броя на отвор, поставени в корена на разсада в отвора за култивиране. Излишната вода се събира през дренажната система, филтрира се и се използва повторно.

Система за леки добавки

Когато устройството за отглеждане се използва за производство на балкон, естествената светлина от балкона може да се използва без допълнителна светлина или с малко количество допълнителна светлина. При отглеждане в хола е необходимо да се изготви проект за допълнително осветление. Осветителното тяло е LED лампа за отглеждане с дължина 1,2 м, а времето на светене се контролира от автоматичен таймер. Времето на светене е настроено на 14 часа, а времето на осветление без допълнителна светлина е 10 часа. Във всеки слой има 4 LED лампи, които са монтирани в долната част на слоя. Четирите тръби на един и същи слой са свързани последователно, а слоевете са свързани паралелно. В зависимост от различните нужди от осветление на различните растения, може да се избере LED светлина с различен спектър.

Сглобяване на устройство

Сглобяемото домашно устройство за отглеждане е с проста структура (Фигура 2) и процесът на сглобяване е прост. На първата стъпка, след като определите височината на всеки слой според височината на култивираните култури, поставете лъча в отвора тип „пеперуда“ на вертикалния стълб, за да изградите скелета на устройството; на втората стъпка, фиксирайте LED тръбата за отглеждане на растения върху подсилващото ребро на гърба на слоя и поставете слоя във вътрешния жлеб на напречната греда на рамката за отглеждане; на третата стъпка, коритото за отглеждане и системата за циркулация на вода и тор се свързват с гумен маркуч; на четвъртата стъпка, монтирайте LED тръбата, настройте автоматичния таймер и поставете резервоара за вода; на петата стъпка - отстраняване на грешки в системата, добавете вода към резервоара за вода. След регулиране на главата и дебита на помпата, проверете системата за циркулация на вода и тор и връзката на резервоара за отглеждане за течове на вода, включете захранването и проверете връзката на LED светлините и работното състояние на автоматичния таймер.

Фигура 2, цялостен дизайн на сглобяемо устройство за култивиране

Приложение и оценка

Приложение за култивиране

През 2019 г. устройството ще се използва за дребномащабно отглеждане на закрито на зеленчуци като маруля, китайско зеле и целина (Фигура 3). През 2020 г., въз основа на обобщаване на предишния опит в отглеждането, екипът на проекта разработи технология за отглеждане в органичен субстрат на хомологичното зеленчуково растение, подходящо за храни и лекарства, и технология за отглеждане в хранителен разтвор на Begonia fimbristipula hance, което обогати примерите за домашно приложение на устройството. През последните две години на отглеждане и приложение, марулята и бързорастящите зеленчуци могат да бъдат събрани 25 дни след отглеждане при вътрешна температура от 20-25℃; целината трябва да расте 35-40 дни; Begonia fimbristipula Hance и китайското зеле са многогодишни растения, които могат да се събират многократно; Begonia fimbristipula може да събере горните 10 см стъбла и листа за около 35 дни, а младите стъбла и листа могат да бъдат събрани за около 45 дни за отглеждане на зеле. След прибиране на реколтата, добивът на маруля и китайско зеле е 100~150 г на растение; Добивът на бяла и червена целина на растение е 100~120 г; добивът на Begonia fimbristipula Hance при първата реколта е нисък, 20-30 г на растение, и с непрекъснатото покълване на страничните клони, може да се прибере за втора реколта, с интервал от около 15 дни и добив от 60-80 г на растение; добивът на подхранващата целина е 50-80 г, прибира се веднъж на всеки 25 дни и може да се прибира непрекъснато.

Фигура 3, Производствено приложение на сглобяемо устройство за култивиране

Ефект на приложението

След повече от година производство и приложение, устройството може да използва пълноценно триизмерното пространство на помещението за дребномащабно производство на различни култури. Операциите по товарене и разтоварване са прости и лесни за усвояване и не изискват професионално обучение. Чрез регулиране на повдигането и дебита на водната помпа може да се избегне проблемът с прекомерния поток и преливането на хранителен разтвор в резервоара за култивиране. Дизайнът с отворен капак на резервоара за култивиране е не само лесен за почистване след употреба, но и лесен за подмяна, когато аксесоарите са повредени. Резервоарът за култивиране е свързан с гумения маркуч на системата за циркулация на вода и тор, което реализира модулния дизайн на резервоара за култивиране и системата за циркулация на вода и тор и избягва недостатъците на интегрирания дизайн в традиционното хидропонно устройство. Освен това, устройството може да се използва за научни изследвания при контролирани условия на температура и влажност, както и за домашно производство на култури. То не само спестява тестово пространство, но и отговаря на изискванията на производствената среда, особено по отношение на консистентността на средата за растеж на корените. След просто подобрение, устройството за култивиране може да отговори и на изискванията на различни методи за третиране на ризосферната среда и е широко използвано в научни експерименти с растения.

Източник на статията: WeChat акаунтТехнология на селскостопанското инженерство (оранжерийно градинарство) 

Справочна информация: Wang Fei, Wang Changyi, Shi Jingxuan и др.Проектиране и приложение на сглобяеми домакински устройства за обработка на почвата [J]. Технологии за земеделско инженерство, 2021, 41 (16): 12-15.