[要約]現在、住宅植え付け装置は通常、統合された設計を採用しており、動きと荷重と荷降ろしに多くの不便をもたらします。都市住民の生活空間の特徴と、家族植物生産の設計目標に基づいて、この記事では、新しいタイプのプレハブ植栽装置の設計を提案しています。このデバイスは、サポートシステム、栽培システム、水と肥料システム、および軽いサプリメントシステムの4つの部分で構成されています（ほとんど、LED Grow Lights）。小さなフットプリント、高いスペース利用、新しい構造、便利な分解とアセンブリ、低コスト、強力な実用性があります。それは、セロリ、速い野菜、栄養のあるキャベツ、ベゴニアフィンブリズプラのためのレタスについての都市住民のニーズを満たすことができます。小規模な変更後、植物科学実験の研究にも使用できます

栽培装置の全体的な設計

デザイン原則

プレハブ栽培装置は、主に都市住民を対象としています。チームは、都市住民の生活空間の特徴を完全に調査しました。面積は小さく、スペース使用率が高くなっています。構造は斬新で美しいです。分解して組み立てて、簡単で学習しやすいと便利です。コストが低く、強力な実用性があります。これらの4つの原則は、設計プロセス全体を通じて実行され、家庭環境との調和、美しくまともな構造、経済的で実用的な価値の究極の目標を達成するよう努めています。

使用する材料

サポートフレームは、長さ1.5 m、幅0.6 m、高さ2.0 mの市場の多層棚製品から購入されています。材料は鋼鉄で、スプレーされ、錆びたもので、サポートフレームの四隅にブレーキユニバーサルホイールが溶接されています。リブ付きプレートは、スプレープラスチックのアンチラスト処理を備えた厚さ2 mmの鋼板で作られたサポートフレームレイヤープレートを強化するために選択されています。栽培トラフは、10 cm×10 cmのオープンキャップPVC水耕角四角チューブで作られています。材料は硬いPVCボードで、厚さは2.4 mmです。栽培穴の直径は5 cmで、栽培穴の間隔は10 cmです。栄養溶液タンクまたは水タンクは、壁の厚さ7 mmのプラスチックボックスで作られており、長さ120 cm、幅50 cm、高さ28 cmです。

栽培装置の構造設計

全体的な設計計画によれば、プレハブのファミリー栽培装置は、サポートシステム、栽培システム、水と肥料システム、軽いサプリメントシステム（主にLED Grow Lights）の4つの部分で構成されています。システム内の分布を図1に示します。

図1、システム内の分布を示します。

サポートシステム設計

プレハブファミリー栽培装置のサポートシステムは、直立したポール、ビーム、層プレートで構成されています。極とビームは、蝶の穴のバックルに挿入されます。これは、分解して組み立てるのに便利です。ビームには、補強されたrib骨層プレートが装備されています。栽培フレームの四隅には、ブレーキ付きのユニバーサルホイールが溶接されており、栽培装置の動きの柔軟性を高めます。

栽培システム設計

栽培タンクは、オープンカバーデザインを備えた10 cm×10 cmの水耕角四角チューブで、洗浄が簡単で、栄養溶液栽培、基質栽培、または土壌栽培に使用できます。栄養溶液栽培では、植え付けバスケットを植え付け穴に配置し、苗は対応する仕様のスポンジで固定されています。基板または土壌が栽培されると、スポンジまたはガーゼが栽培トラフの両端の接続穴に詰められ、基板または土壌が排水システムのブロックを妨げないようにします。栽培タンクの両端は、内径が30 mmのゴムホースによって循環システムに接続されており、これにより、PVC接着剤結合によって引き起こされる構造凝固の欠陥を効果的に回避します。

水および肥料循環システムの設計

栄養溶液栽培では、調整可能なポンプを使用して、トップレベルの栽培タンクに栄養溶液を追加し、PVCパイプの内側のプラグを介して栄養溶液の流れ方向を制御します。栄養溶液の不均一な流れを回避するために、同じ層栽培タンクの栄養溶液は、単方向の「S字型」の流れ方法を採用しています。栄養溶液の酸素含有量を増やすために、栄養溶液の最低層が流出すると、水タンクの水面と液レベルの間に特定のギャップが設計されています。基板または土壌栽培では、水タンクが最上層に配置され、水散水と受精が点滴灌漑システムを介して行われます。メインパイプは、直径32 mm、壁の厚さ2.0 mmの黒いPEパイプで、分岐パイプは直径16 mm、壁の厚さ1.2 mmの黒いPEパイプです。各ブランチパイプは、個々の制御用のバルブを取り付けます。ドロップアローは、栽培穴の苗の根に挿入された圧力補償のストレートアロードリッパー、穴ごとに2つの穴に挿入されます。余分な水は排水システムを介して収集され、ろ過され、再利用されます。

ライトサプリメントシステム

栽培装置がバルコニーの生産に使用される場合、バルコニーからの自然光は、補足光または少量の補足光なしで使用できます。リビングルームで栽培するときは、補足照明デザインを実行する必要があります。照明器具は、長さ1.2 mのLED成長ライトであり、ライトタイムは自動タイマーによって制御されます。軽量時間は14時間に設定されており、非補足の軽度は10時間です。各レイヤーには4つのLEDライトがあり、レイヤーの下部に取り付けられています。同じ層の4つのチューブは直列に接続されており、レイヤーは並列に接続されています。異なる植物のさまざまな照明のニーズに応じて、異なるスペクトルのLED光を選択できます。

デバイスの組み立て

プレハブの家栽培装置は構造が単純で（図2）、組み立てプロセスは簡単です。最初のステップでは、栽培された作物の高さに応じて各層の高さを決定した後、梁を直立柱の蝶の穴に挿入して、デバイスの骨格を構築します。 2番目のステップでは、レイヤーの背面にある補強リブのLED成長光チューブを固定し、栽培フレームのクロスビームの内側のトラフに層を配置します。 3番目のステップである栽培トラフと水と肥料の循環システムは、ゴムホースで接続されています。 4番目のステップ、LEDチューブを取り付け、自動タイマーを設定し、水タンクを配置します。 5番目のステップシステムのデバッグ、ポンプの頭と流れを調整した後、水タンクに水を加え、水と肥料の循環システムと栽培タンクの接続を水漏れ、電源オン、LEDライト接続と動作を確認します自動タイマーの条件。

図2、プレハブ栽培栽培装置の全体的な設計

アプリケーションと評価

栽培アプリケーション

2019年、このデバイスは、レタス、中国のキャベツ、セロリなどの野菜の小規模な屋内栽培に使用されます（図3）。 2020年に、以前の栽培経験を要約することに基づいて、プロジェクトチームは、食品と医学の相同野菜の有機基質栽培と、ベゴニアフィンブリズプラハンスの栄養溶液栽培技術を開発しました。過去2年間の栽培と散布では、20〜25の屋内温度で栽培後25日後にレタスと高速野菜を収穫することができます。セロリは35〜40日間成長する必要があります。 Begonia Fimbristipula HanceとChinese Cabbageは、複数回収穫できる多年生植物です。 Begonia fimbristipulaは、約35日で上部10 cmの茎と葉を収穫することができ、キャベツの栽培のために若い茎と葉を約45日で収穫することができます。収穫すると、レタスと中国のキャベツの収量は、植物あたり100〜150 gです。植物あたりの白いセロリと赤いセロリの収量は100〜120 gです。最初の収穫におけるベゴニアフィンブリズプラハンスの収量は、植物あたり20〜30 gの低いものであり、サイドブランチの連続的な発芽により、約15日間、60日間の収量で2回目は収穫できます。植物あたり80 g;栄養メニューホールの収量は50〜80 gで、25日に1回収穫され、連続的に収穫できます。

図3、プレハブ栽培栽培装置の生産アプリケーション

アプリケーション効果

1年以上の生産と用途の後、このデバイスは、さまざまな作物の小規模な生産のために部屋の3次元スペースを最大限に活用できます。その積み込み操作は簡単で学習しやすく、専門的なトレーニングは必要ありません。水ポンプの揚力と流れを調整することにより、栽培タンクの過度の流れと栄養溶液のオーバーフローの問題を回避できます。栽培タンクのオープンカバーデザインは、使用後に簡単に掃除できるだけでなく、アクセサリが損傷したときに簡単に交換できます。栽培タンクは、栽培タンクのモジュール設計と水および肥料循環システムのモジュール設計を実現し、従来の水耕装置の統合設計の欠点を回避する水と肥料循環システムのゴムホースに接続されています。さらに、このデバイスは、家庭用作物の生産に加えて、制御可能な温度と湿度条件下での科学的研究に使用できます。テストスペースを節約するだけでなく、生産環境の要件、特に根の成長環境の一貫性も満たしています。単純な改善後、栽培装置は根圏環境のさまざまな治療法の要件を満たすこともでき、植物科学実験で広く使用されています。

記事ソース：wechatアカウント農業工学技術（温室園芸） 

参照情報：Wang Fei、Wang Changyi、Shi Jingxuan、他プレハブ家庭栽培装置の設計と適用[J] .Agricultural Engineering Technology、2021,41（16）：12-15。