Google+ 生物產業機械: 環控與肥灌數位整合系統

Friday, May 04, 2007

環控與肥灌數位整合系統

環控與肥灌數位整合系統應用於設施內火鶴花之精緻生產作業

•農試所 蔡致榮.梁連勝.陸龍虎.徐武煥•

一、前言
火鶴花係天南星科佛燄芋屬中最重要的觀賞作物,無論是從栽培或貿易角度來看,都是重要的熱帶花卉。民國91年栽培面積共約131公頃,近年來外銷出口逐年攀升,民國92年外銷出口量達113萬台斤,出口成長率177%,出口產值約1億元,為國內加入WTO後外銷主力花卉之一。
國內火鶴切花生產設施主要以兩層固定之簡易遮光網為主,將栽培介質舖撒於不織布上或填充於保利龍W型槽中(圖一),配以噴灌式肥培管理進行栽培,惟無覆蓋與環控易受環境(下雨、夏天高溫與冬天低溫)影響、固定遮光網易造成光度不足致使花色不佳、粗放噴灌式肥培管理不易達成節肥與環保需求,且易使葉片潮濕而罹患病蟲害等,致使切花產量與品質無法大幅提升。有鑑於此,行政院農委會農業試驗所整合設施(溫室)、環境控制系統、自動肥灌系統、即時視訊與遠端遙控技術,在設施內進行火鶴花精緻的離地栽培試驗與精準的監控,期能找出最佳生產應用模式,以厚植並提升農民設施栽培技術與火鶴花外銷之競爭力。

二、系統組成與使用軟硬體
本研究使用之溫室數位整合環控肥灌系統係紐西蘭AutoGrow Systems Ltd生產之AutoVent 3 (AV3) 與NutriDose II b (NDIIb)組成,如圖二所示,其包括環控微電腦、肥灌微電腦、溫室外氣象站(含溫度/濕度/照度/風速/風向/雨感/雨量)及溫室內微氣候感測器(含溫度/濕度/照度)所組成,

本研究為評估比較不同養液調配供給方式實際使用之優劣,規劃建立批次攪拌式與線上噴注式養液供給系統如圖三所示。批次攪拌式養液供給系統以100公升養液混合桶配合A液、B液與酸液加料電磁閥,以 NDIIb控制器進行特定EC與pH值之養液調配,待達到所需設定(EC與pH值或攪拌混合時間)時才開始進行肥灌。線上噴注式養液供給系統則以NutriDose II i (NDIIi)控制器直接控制A液、B液與酸液加料泵,進行線上即時噴注並同步施行肥灌作業。兩式養液供給系統各有個別之養液取樣器,分別檢取EC、pH與養液溫度值送個別之養液供給控制器,並協同AV3之氣象資料進行全自動之肥灌作業。

圖四顯示共用之肥灌管路系統,其主要以管徑40 mm 之PVC管承接從灌溉泵浦經砂濾與線上過濾器之肥灌養液,導入至溫室側邊中心位置後分走兩側,並以管徑27 mm之軟管接到植床上H型分佈管徑20mm之PVC管中,由於管上鑿有小孔因此養液得以管徑3mm之滴管接引至滴頭進行肥灌作業。實際作物以火鶴切花品種進行試驗,混合不同比率泥碳與珍珠石調配四種栽培介質,以口徑30cm之塑膠盆承裝,分別栽種在8個植床上,每床56株,共448株。

本研究使用之環控肥灌軟體可操控32個監測器與32個控制器,本研究之試驗只包括3個控制器,即AV3、NDIIb與NDIIi。無線連結性能之資料可由無線收訊檢測軟體LSM獲得,其提供接收到封包時信號品質與信號強度之圖形。本研究試驗所用之遠端遙控作業設定簡單而使用輕鬆方便,由於使用Java遙控核心可跨越不同作業平台,隨時隨地可利用就近之電腦,達到真正之行動遙控(圖五)。

三、結果與可能應用
目前本所已成功建立一套整合無線區域網路與即時視訊之溫室數位環控肥灌系統,含設施環境控制系統、滴灌式自動肥灌系統、即時視訊與遠端遙控系統等軟硬體,經試驗評估證實環控與肥灌性能良好,無線區域網路完全符合規劃之功能,除成功延展與擴大有線網路之基本服務至試驗溫室區外,可傳送即時影像與檔案資料,並進行遙控溫室環控與肥灌之操作,其技術應用不僅與先進國家並駕齊驅甚至已經超越。此系統創先導入即時視訊與遠端遙控技術,使溫室管理達到『管理者坐臥家中,溫室狀況與控制盡在彈指之間』的境界,除可將設施內外微氣候數據、作物生長性狀與環控設備之動作一目暸然的呈現在監控螢幕上(圖五),亦可記錄儲存有關數據與事件,有利作物生產歷程資料之建立,數日、數週前甚至整年氣候資料以及肥灌次數、肥灌量、養液酸鹼(pH)值與電導(EC)值等都可以圖形或資料表方式追溯呈現。
本套生產系統在應用方面除可更精準有效的進行火鶴花自動肥培灌溉管理,減低對環境的衝擊外(已開發國家的環保法規要求溫室業者在肥灌後要做到幾近零排放的標準),由於可掌握歷程資料準確性並節省試驗時程,亦可提供新興作物栽培試驗研究與全程監控使用,更可提供設施內其他高經濟作物或農業企業化栽培管理引用,以降低生產管理成本,其實用性不言可喻,且為未來必然之趨勢。(作者蔡致榮連絡電話:04-23302301-706)


圖五 遠端遙控操作栽種火鶴花之監視畫面



圖三 自動肥灌系統實景