上海市工廠化育苗智能化設(shè)備主要性能以及應(yīng)用中存在的問題_薛萬新.pdf

JOURNAL OF CHANGJIANG VEGETABLESJOURNAL 特約欄目主持 陸春勝 上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所推廣研究員 總工程師 從事園藝設(shè) 施 農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)開發(fā)與農(nóng)機(jī)先進(jìn)適用技術(shù)的推廣工作目前主 攻蔬菜收獲機(jī)械研發(fā) 先后主持與參加 完成國家與上海市科技興農(nóng)項(xiàng)目等 10 余項(xiàng) 曾獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 1 項(xiàng) 國家級(jí)新產(chǎn)品獎(jiǎng) 1 項(xiàng) 上海市科技 進(jìn)步獎(jiǎng) 2 項(xiàng) 上海市優(yōu)秀新產(chǎn)品獎(jiǎng) 2 項(xiàng) 發(fā)表論文10余篇 導(dǎo)讀 為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展 智能化設(shè)備設(shè)施無疑將發(fā)揮重要作用 本文就近年上海市工廠化育苗中 引進(jìn)的主要智能化設(shè)備 包括基質(zhì)加工流水線 全自動(dòng)播種流水線 全自動(dòng)苗床物流系統(tǒng) 國產(chǎn)多功能 自走式灑水車 補(bǔ)苗流水線 移栽流水線 上盆流水線 扦插流水線等 進(jìn)行主要性能的介紹 并且結(jié)合 應(yīng)用實(shí)踐對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估 最后針對(duì)智能化設(shè)備使用過程中6個(gè)方面的矛盾 談了一些體會(huì)和建議 對(duì)今后工廠化育苗設(shè)備引進(jìn)和應(yīng)用具有重要借鑒意義 上海市工廠化育苗智能化設(shè)備主要性能以及 應(yīng)用中存在的問題 薛萬新 宋磊 錢海忠 為加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展 2021年上海市制 訂了 上海市推進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案 2021 2025 年 方案提出 上海農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展應(yīng)以推 進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展為核心 深入貫徹落實(shí) 人民城市 人民建 人民城市為人民 重要理念 努力實(shí)現(xiàn) 五 高 高品質(zhì)生產(chǎn) 高科技裝備 高水平經(jīng)營 高值化 利用 高效益產(chǎn)出 的宏偉目標(biāo) 其中高科技裝備提 升行動(dòng)是 五高 目標(biāo)的核心內(nèi)容之一 尤其是要建 設(shè)一批農(nóng)業(yè)智能化生產(chǎn)基地 夯實(shí)數(shù)字農(nóng)業(yè)發(fā)展基 礎(chǔ) 提升全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化管理水平 工廠化育苗對(duì)于實(shí)現(xiàn) 五高 目標(biāo)具有重要意 義 上海市工廠化育苗走在全國的前列 從20世紀(jì) 80年代開始陸續(xù)建立了數(shù)個(gè)育苗工廠 在生產(chǎn)上發(fā) 揮了重要作用 經(jīng)過 40 年的發(fā)展已經(jīng)在諸多領(lǐng)域 形成一定的積淀 包括育苗技術(shù) 基質(zhì)配方 營養(yǎng)管 理 環(huán)境控制 包裝運(yùn)輸 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等 1 2 尤其 在進(jìn)口設(shè)備引進(jìn)利用和消化吸收方面也取得了長 足的進(jìn)展 3 5 全國其他一些省市工廠化育苗也初見 成效 6 8 成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的朝陽產(chǎn)業(yè) 新形勢下 上海如何發(fā)揮高科技裝備方面的引領(lǐng)作用 實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)化 數(shù)字化和信息化的高度融合成為時(shí)代賦予的 新課題 薛萬新 上海源怡種苗股份有限公司 201318 E mail wanxinxue 宋磊 上海源怡種苗股份有限公司 錢海忠 通訊作者 上海源怡種苗股份有限公司 201318 E mail qianhaizhong 收稿日期 2023 03 21 2023 11設(shè)施蔬菜機(jī)械化 14 JOURNAL OF CHANGJIANG VEGETABLESJOURNAL 2021年 第十屆中國花卉博覽會(huì)在上海崇明召 開 在此背景下 上海源怡種苗股份有限公司旗下 的上海源怡生態(tài)科技有限公司應(yīng)運(yùn)而生 其園區(qū)占 地面積 20 67 hm 2 其中育苗中心區(qū) 2 hm 2 按照高 標(biāo)準(zhǔn)高規(guī)格的要求 對(duì)標(biāo)國際一流育苗企業(yè) 建成 了國內(nèi)領(lǐng)先的全程高度自動(dòng)化的育苗工廠 園區(qū)連 棟溫室 9 5 hm 2 并引進(jìn)了荷蘭 意大利 丹麥的先 進(jìn)育苗設(shè)施設(shè)備 包括基質(zhì)加工流水線 全自動(dòng)播 種流水線 全自動(dòng)苗床物流系統(tǒng) 國產(chǎn)多功能自走 式灑水車 補(bǔ)苗流水線 移栽流水線 上盆流水線 扦插流水線等 基于這些先進(jìn)設(shè)施設(shè)備的引進(jìn)與應(yīng) 用 工廠化育苗的產(chǎn)能和效率得到了大幅提升 數(shù) 字化管理融入到公司運(yùn)營管理的全過程 崇明智慧 生態(tài)花卉園年均育苗總量超過2億株 成為全國最 大的育苗企業(yè)之一 同時(shí) 作為上海崇明標(biāo)桿性現(xiàn) 代化農(nóng)業(yè)企業(yè) 每年接待大量專業(yè)人士和游客 起 到了重要的示范和傳播作用 上海源怡生態(tài)科技有限公司運(yùn)營2年多來 取 得了長足發(fā)展 在業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了一定的影響 因領(lǐng)先 的智能化裝備和設(shè)施占領(lǐng)了我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的制高 地 以下就公司引進(jìn)的智能化設(shè)施設(shè)備的主要性能 和使用過程的一些體會(huì)跟大家分享 以期與業(yè)內(nèi)同 仁進(jìn)行交流 給大家?guī)韼椭?1 工廠化育苗智能化設(shè)施設(shè)備主要性能以 及應(yīng)用評(píng)價(jià) 1 1 基質(zhì)加工流水線 圖1 設(shè)備型號(hào) 該設(shè)備從荷蘭進(jìn)口 型號(hào)為JAVO BIG BLAE JAVO MIXER JAVO BIG FILLER 包括 解壓 攪拌 儲(chǔ)存 輸送等部分 主要性能 可以解壓 1 2 m 寬 2 5 m 高的 大包壓縮泥炭基質(zhì) 將解壓后的基質(zhì)進(jìn)一步攪拌破 碎均勻并調(diào)節(jié)至合適濕度后傳送至下游設(shè)備 優(yōu)點(diǎn) 操作簡便 節(jié)省人工 提升效率 1 人 即可供應(yīng)3臺(tái)播種機(jī)基質(zhì)需要 缺點(diǎn) 如需在基質(zhì)中混入一定比例的椰糠 或珍珠巖等 缺少對(duì)應(yīng)料斗 無法精確計(jì)算 操作繁 瑣 另外 裝入大包基質(zhì)時(shí)解壓部分傾斜面每次都 會(huì)受到大包基質(zhì)的撞擊 會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生一定損害 解壓基質(zhì)較少時(shí)解壓效率偏低 解壓 攪拌 儲(chǔ)存部 分未實(shí)現(xiàn)與輸送部分相協(xié)調(diào)的自動(dòng)開啟和停止工 作 輸送帶基質(zhì)掉落造成周邊環(huán)境灰塵較大 1 2 自動(dòng)化播種流水線 圖2 設(shè)備型號(hào) 該設(shè)備從意大利進(jìn)口 型號(hào)為 DAROS LR 1200 主要性能 每1 h穩(wěn)定播種1 000盤 包含 穴盤解垛 裝土 打孔 播種 覆蓋 灌溉等相關(guān)過 程 優(yōu)點(diǎn) 對(duì)于丸粒化或規(guī)則種子 基本可實(shí)現(xiàn) 高速精確播種 缺點(diǎn) 無法進(jìn)行不規(guī)則種子的播種 穴盤解 垛過程對(duì)穴盤硬度和規(guī)格要求高 多數(shù)國產(chǎn)穴盤無 法適用 覆蓋部分運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生大量細(xì)塵 對(duì)播 種人員健康不利 1 3 全自動(dòng)苗床物流系統(tǒng) 圖3 設(shè)備型號(hào) 該設(shè)備從荷蘭進(jìn)口 型號(hào)為荷 集 主要性能 可以實(shí)現(xiàn) 7 700 張苗床在溫室 內(nèi)部的自動(dòng)化循環(huán)移動(dòng) 優(yōu)點(diǎn) 移動(dòng)方便 移動(dòng)距離長 缺點(diǎn) 故障率高 軌道方向不可變等導(dǎo)致移 動(dòng)效率不高 因國內(nèi)沒有相應(yīng)配套專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行安 裝調(diào)試服務(wù) 導(dǎo)致施工標(biāo)準(zhǔn)不高 自動(dòng)化無法適應(yīng) 多品種工廠化育苗的需要 1 4 多功能自走式灑水車 圖4 設(shè)備型號(hào) 該設(shè)備從國內(nèi)河北省某公司購 買 主要性能 依照程序設(shè)定或依照遙控器的 指令進(jìn)行移動(dòng) 灌溉 施藥 優(yōu)點(diǎn) 可以簡便地更改灌溉速度 隨時(shí)切換 圖1 基質(zhì)加工流水線 圖2 自動(dòng)化播種流水線 圖3 全自動(dòng)苗床物流系統(tǒng) 設(shè)施蔬菜機(jī)械化2023 11 15 JOURNAL OF CHANGJIANG VEGETABLESJOURNAL 肥方 使用簡便 缺點(diǎn) 施工 組裝粗糙 對(duì)高度 跨度及穩(wěn)定 性考慮不周導(dǎo)致故障率高 會(huì)發(fā)生脫軌掉落 漏電 遙控器失控等故障 因?yàn)⑺嚲€路問題會(huì)導(dǎo)致溫室 斷電 1 5 補(bǔ)苗流水線 設(shè)備型號(hào) 該設(shè)備從荷蘭進(jìn)口 型號(hào)為TTA Combifix II 主要性能 可進(jìn)行高速精準(zhǔn)理苗作業(yè) 每1 h 理苗50 000株 優(yōu)點(diǎn) 效率 精準(zhǔn)性極高 理苗效率遠(yuǎn)高于 一般熟練工人 缺點(diǎn) 面對(duì)劣質(zhì)穴盤時(shí)設(shè)備部分配件容易 損壞 配件購買流程長 設(shè)備需頻繁日常清潔保養(yǎng) 和定期維護(hù) 理苗窗口期短 無法對(duì)葉片過于密集 的種苗進(jìn)行理苗 會(huì)產(chǎn)生2 左右的理苗損耗 1 6 移栽流水線 設(shè)備型號(hào) 該設(shè)備從荷蘭進(jìn)口 型號(hào)為TTA MIDIW 主要性能 可以完成 10 000 株 h 左右的種 苗高精度移栽 包含穴盤解垛 基質(zhì)準(zhǔn)備 打孔等配 套功能 優(yōu)點(diǎn) 效率 精準(zhǔn)性極高 移栽效率遠(yuǎn)高于 一般熟練工人 缺點(diǎn) 移栽窗口期短 無法移栽根系過于密 集的種苗 面對(duì)劣質(zhì)穴盤容易損傷部分配件 而國 內(nèi)獲取相關(guān)配件較繁瑣 1 7 上盆流水線 圖5 設(shè)備型號(hào) 該設(shè)備從荷蘭進(jìn)口 型號(hào)為TTA LINR POT ROBOT TTA MIDIW JAVO BIG BALE JAVO MIXER JAVO STANDARD2 0 主要性能 對(duì)花盆進(jìn)行解垛 裝土 配合移 栽機(jī)完成整個(gè)上盆作業(yè) 每1 h可上盆2 000盆 優(yōu)點(diǎn) 可以全自動(dòng)完成種苗上盆所有步驟 上盆整齊 更便于后期管養(yǎng) 缺點(diǎn) 劣質(zhì)基質(zhì)中的雜質(zhì)容易損壞該設(shè)備 質(zhì)地較軟或做工較差的花盆容易導(dǎo)致設(shè)備故障或 損壞 1 8 扦插流水線 圖6 設(shè)備型號(hào) 該設(shè)備從荷蘭進(jìn)口 型號(hào)為TTA STICKINGLINE DRILLUNIT 主要性能 協(xié)助人工進(jìn)行扦插作業(yè) 優(yōu)缺點(diǎn) 配合自動(dòng)循環(huán)移動(dòng)苗床系統(tǒng)的扦 插輔助設(shè)備 實(shí)用性不是非常高 2 工廠化育苗智能化設(shè)備應(yīng)用中的一些體會(huì) 2 1 種類繁雜以及碎片化的訂單與標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備之 間的矛盾 國外溫室生產(chǎn)專業(yè)化程度十分高 一個(gè)企業(yè)基 本只生產(chǎn)特定的幾種溫室作物 單個(gè)訂單體量較 大 因此整個(gè)溫室尺寸 苗床尺寸設(shè)計(jì) 設(shè)備配制偏 向于單一品種大訂單的生產(chǎn)模式 國內(nèi)育苗企業(yè)一 般同一時(shí)間需要生產(chǎn)種類繁多的不同產(chǎn)品 客戶規(guī) 模大小不一 品種十分繁雜 訂單十分零碎 同一間 溫室內(nèi)可能要生產(chǎn)多種不同作物 數(shù)十種顏色系 列 如果考慮播種日期等因素最多有上百種組合 這些繁雜的組合給精準(zhǔn)的環(huán)境控制和灌溉控制造 成了不小的阻力 環(huán)境控制上 為兼顧多個(gè)品種生 長時(shí)段對(duì)環(huán)境條件的需求 在光照和溫度的控制上 只能相對(duì)模糊 無法發(fā)揮環(huán)控系統(tǒng)精準(zhǔn)控制的優(yōu) 勢 灌溉方面 同一輛灑水車可能面對(duì)不同品種 不 同生長狀態(tài)的種苗 這給灌溉參數(shù)設(shè)置以及操作帶 來了較大的挑戰(zhàn) 多數(shù)設(shè)備針對(duì)不同品種 規(guī)格的 作物需要更改參數(shù) 更換配件 十分影響效率 頻繁 更換配件會(huì)對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響 2 2 多國或多家公司采購及系統(tǒng)化運(yùn)作間的矛盾 這些設(shè)備主要來自荷蘭 意大利 丹麥等的多 個(gè)公司 而溫室設(shè)施又由2個(gè)不同的國內(nèi)公司施工 建造的 這種模式從設(shè)計(jì)到使用都埋下了不小的隱 患 各公司對(duì)彼此的設(shè)備性能缺乏了解以及缺乏系 圖4 多功能自走式灑水車 圖5 上盆流水線 圖6 扦插流水線 2023 11設(shè)施蔬菜機(jī)械化 16 JOURNAL OF CHANGJIANG VEGETABLESJOURNAL 統(tǒng)化的設(shè)計(jì) 整個(gè)溫室更像是一個(gè)個(gè)模塊牽強(qiáng)地組 合在一起而非一個(gè)有機(jī)的整體 比如地源熱泵系統(tǒng) 是環(huán)境控制最重要的一個(gè)組成部分 但是負(fù)責(zé)環(huán)控 軟件的公司與負(fù)責(zé)地源熱泵的公司并未進(jìn)行過必 要的溝通 在建設(shè)完成后的測試階段直接給出環(huán)境 控制軟件無法控制地源熱泵系統(tǒng)的結(jié)論 另外 理 苗機(jī) 播種機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備與苗床物流系統(tǒng)協(xié)同使用 后效率會(huì)降低至原來的一半左右 然而設(shè)計(jì)時(shí)顯然 沒有將這部分產(chǎn)能損耗考慮進(jìn)去 否則可以通過增 加設(shè)備數(shù)量來彌補(bǔ)產(chǎn)能損失等 2 3 進(jìn)口設(shè)備及國內(nèi)耗材之間的矛盾 國內(nèi)部分企業(yè)為追求成本 生產(chǎn)出的花盆 穴 盤容易出現(xiàn)硬度低 形狀不規(guī)則 毛邊等問題 基質(zhì) 容易出現(xiàn)石塊 樹根等雜物 這在人工作業(yè)中不會(huì) 產(chǎn)生任何問題 但在工廠化育苗智能設(shè)備應(yīng)用上 輕則影響設(shè)備運(yùn)行速度 故障率 重則直接損壞設(shè) 備 因此在使用進(jìn)口設(shè)備時(shí) 選擇可靠的常用耗材 供應(yīng)商十分重要 2 4 先進(jìn)的設(shè)施及本土化施工之間的矛盾 多數(shù)設(shè)施設(shè)備從國外進(jìn)口后由國內(nèi)負(fù)責(zé)溫室 建設(shè)的公司進(jìn)行安裝 而多數(shù)安裝又外包給施工隊(duì) 進(jìn)行 溫室主體結(jié)構(gòu)等基本能按照質(zhì)量要求完成 但是諸如天窗 側(cè)窗 苗床物流線軌道 灑水車軌道 等要求較高的往往難以達(dá)到要求的施工精度 或是 留下種種隱患或是直接影響使用 2 5 錯(cuò)綜復(fù)雜的外包關(guān)系與不及時(shí)的售后服務(wù)之 間的矛盾 由于項(xiàng)目工程巨大 施工涉及層層外包 給售 后服務(wù)帶來較大的困擾 售后問題主要分 2 類 第 一是糾纏不清 如甲灑水車廠家安裝的灑水車因線 路短路引發(fā)乙公司建造的溫室斷電 造成由丙公司 提供的環(huán)控系統(tǒng)因此斷電 此時(shí)天降大雨 雖然丁 公司建設(shè)的溫室沒有斷電 但是由于環(huán)控系統(tǒng)斷電 天窗無法及時(shí)關(guān)閉 溫室內(nèi)作物遭受損失 丁公司 生產(chǎn)的溫室天窗全部損壞 會(huì)陷入一個(gè)互相推卸責(zé) 任 無人解決問題的窘境 第二是售后不及時(shí) 許多 設(shè)施 設(shè)備供應(yīng)商遠(yuǎn)在國外 國內(nèi)的代理商出于成 本考慮 很多并沒有準(zhǔn)備維修用的配件 依然以上 面的例子 4 家公司談好責(zé)任 丁公司開始進(jìn)行維 修 但是因?yàn)榕浼趪?郵寄過來可能需要 3 4 周時(shí)間 這還沒考慮意外情形 所有溫室使用者都 不難想象天窗壞上 3 4 周會(huì)有什么影響 2 6 高能耗的溫室系統(tǒng)與國內(nèi)能源成本之間的矛 盾 國內(nèi)的能源價(jià)格遠(yuǎn)高于荷蘭 但是產(chǎn)品價(jià)格卻 遠(yuǎn)低于荷蘭 因此使用荷蘭人設(shè)計(jì)建設(shè)的溫室 不 會(huì)隨心所欲地應(yīng)用加溫制冷設(shè)備 因其能耗太高會(huì) 導(dǎo)致種苗生產(chǎn)成本攀升 3 結(jié)論 綜上 上海市推進(jìn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展 智能化設(shè) 備設(shè)施的提升必不可少 智能化設(shè)備與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) 發(fā)展的方向包括精準(zhǔn)農(nóng)業(yè) 設(shè)施農(nóng)業(yè) 數(shù)字農(nóng)業(yè) 農(nóng) 業(yè)信息化等 都密切相關(guān) 設(shè)施設(shè)備的更新與升級(jí) 無疑將為農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展插上騰飛的翅膀 6 這些 設(shè)施設(shè)備的引進(jìn)與應(yīng)用 使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量 會(huì)得到大幅提升 產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和達(dá)標(biāo)率也會(huì) 大幅提高 本文旨在提醒業(yè)內(nèi)同仁 引進(jìn)國外智能 化設(shè)備前需要進(jìn)行大量的調(diào)研和場景模擬測試 充 分考慮到這些設(shè)備到國內(nèi)以后 如何與上下游配套 資材以及信息化管理相融合 以最大限度發(fā)揮其效 能 上海源怡生態(tài)科技有限公司以其先進(jìn)的設(shè)施設(shè) 備和育苗規(guī)模為依托 已經(jīng)在國內(nèi)育苗企業(yè)中遙遙 領(lǐng)先 相信隨著這些先進(jìn)的設(shè)施設(shè)備的廣泛深入應(yīng) 用 不斷完善和改進(jìn) 上海工廠化育苗產(chǎn)業(yè)一定會(huì) 邁向一個(gè)新高度 為上海農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展做出應(yīng)有 的貢獻(xiàn) 并且充分發(fā)揮在國內(nèi)育苗產(chǎn)業(yè)中的引領(lǐng) 作用 成為中國發(fā)展農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的助推器 參考文獻(xiàn) 1 薛萬新 蘇恩平 王春濤 等 上海市工廠化育苗的發(fā)展及 建議 J 長江蔬菜 2007 9 4 5 2 施菊琴 孫卉 曹光甫 等 設(shè)施蔬菜工廠化育苗技術(shù)及發(fā) 展建議 J 上海農(nóng)業(yè)科技 2018 6 83 85 3 楊許琴 蔬菜工廠化育苗關(guān)鍵設(shè)備利用探討 J 農(nóng)技服務(wù) 2015 3 49 4 肖冰 白帆 王琦 等 幾種工廠化育苗設(shè)備與生產(chǎn)線 J 林 業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備 2015 12 4 10 13 5 丁桂英 王桂娟 劉愛玲 等 蔬菜工廠化育苗設(shè)施及關(guān)鍵 技術(shù) J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2009 12 87 90 6 袁華玲 張金云 張學(xué)義 蔬菜穴盤工廠化育苗技術(shù)及發(fā) 展策略 J 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2003 6 977 979 7 葉慶成 茄果類蔬菜嫁接苗工廠化穴盤育苗技術(shù) J 福建 農(nóng)業(yè)科技 2012 11 28 30 8 楊寧 設(shè)施番茄工廠化穴盤育苗技術(shù) J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2013 3 90 91 設(shè)施蔬菜機(jī)械化 2023 11 17