曹洪軍，黃操軍，石建飛

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，大慶 163319）

目前我國水稻催芽方式有很多種。如：人屯催芽、溫室催芽、保濕催芽、煤灰催芽法、溫水浸種電熱毯催芽、蒸汽催芽、淘種催芽、土坑溫床催芽、復(fù)合菌肥催芽等[1-2]。這些方法多數(shù)適合于農(nóng)戶自家使用或小批量供芽種。出芽率低，出芽不齊。不同農(nóng)戶之間的催芽時(shí)間，催芽方式、催芽經(jīng)驗(yàn)都有較大差異。若是大批量集中催芽，這些方法均不適合，且費(fèi)工費(fèi)時(shí)[3]。

水稻集中式浸種催芽技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、智能化水稻集中浸種催芽[4]，不僅能提高水稻出芽率，還能促進(jìn)幼芽生命力旺盛，增產(chǎn)增收[4]。我國水稻集中式浸種催芽自動(dòng)化研究還處于起步階段，我國作為水稻生產(chǎn)大國，尤其是黑龍江墾區(qū)，每年的水稻貢獻(xiàn)量是很重要的一部分，而水稻催芽率是墾區(qū)水稻生產(chǎn)最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，提高水稻出芽率是墾區(qū)現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)亟待解決的重要問題。需要制定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的水稻集中式浸種催芽工藝，來滿足水稻的產(chǎn)業(yè)化、智能化的水稻催芽系統(tǒng)。

1 自動(dòng)化、智能化控制

使用計(jì)算機(jī)技術(shù)與PLC 控制器協(xié)同完成浸種、破胸和催芽生產(chǎn)的控制過程[5]，全面實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化。采用主、從控制技術(shù)，在同一生產(chǎn)線內(nèi)的每個(gè)種箱都可以完成浸種、破胸和催芽功能。主控系統(tǒng)使用Windows 操作系統(tǒng)，上位機(jī)軟件為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專用軟件，下位機(jī)控制系統(tǒng)由可編程控制器PLC 或自主研發(fā)的專用單片機(jī)組成。能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

（1）注水和補(bǔ)水時(shí)水位自動(dòng)控制：水位到達(dá)高水位時(shí)，能夠自動(dòng)關(guān)閉種箱（水箱）的注水閥門。

（2）回水時(shí)水位自動(dòng)控制：水位到達(dá)低水位或空水位時(shí)，能夠自動(dòng)關(guān)閉種箱（水箱）的回水閥門。

（3）二次回水時(shí)間自動(dòng)控制：通過上位機(jī)設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)在破胸和催芽準(zhǔn)備期的自動(dòng)回水控制。

（4）水在箱內(nèi)停留時(shí)間自動(dòng)控制：通過上位機(jī)設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)種箱內(nèi)浸種催芽時(shí)，水的停留時(shí)間。

（5）多點(diǎn)溫度自動(dòng)控制：通過對(duì)種箱（水箱）的多個(gè)溫度采集點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)浸種催芽過程中箱內(nèi)溫度保持在設(shè)定值范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)。

（6）具備手動(dòng)和自動(dòng)切換功能。

（7）上下位機(jī)采用有線通信方式，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)性控制。

（8）能夠?qū)崿F(xiàn)多箱同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控操作。

（9）浸種、破胸、催芽作業(yè)過程可以同時(shí)進(jìn)行。

2 標(biāo)準(zhǔn)化浸種催芽系統(tǒng)配置

一個(gè)計(jì)算機(jī)終端可以控制對(duì)應(yīng)N 條浸種催芽流水線（N≥1），每一條流水線有一個(gè)水箱模塊和M 個(gè)種箱模塊（M≥1）。流水線數(shù)量按實(shí)際規(guī)模來確定，種箱模塊的數(shù)量按實(shí)際需要與水泵功率和箱體容量等因素來確定。計(jì)算機(jī)連接到每一個(gè)模塊，可以直接對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行直接控制，也能夠協(xié)調(diào)各個(gè)模塊之間的供需水關(guān)系，協(xié)調(diào)不同種箱浸種催芽先后順序等。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)化浸種催芽系統(tǒng)配置示意圖Fig.1 Standardized system of soaking germination equipment

水稻集中式浸種催芽技術(shù)需要一個(gè)可以全程監(jiān)控的智能化處理程序，能夠通過軟件系統(tǒng)監(jiān)測(cè)各個(gè)水箱、種箱的各種閥、泵狀態(tài)，以及水溫、種溫的溫度變化。并能夠根據(jù)水稻浸種工藝遠(yuǎn)程控制閥、泵開關(guān)來滿足浸種催芽的環(huán)境要求。

3 標(biāo)準(zhǔn)種箱模塊

種箱是浸種、催芽、破胸的場(chǎng)所，標(biāo)準(zhǔn)種箱模塊能夠循環(huán)水補(bǔ)氧，加熱提高水溫，注水，排水等功能。系統(tǒng)自動(dòng)生產(chǎn)過程無需人為干涉，所有工作在計(jì)算機(jī)上設(shè)置，整個(gè)生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)都在設(shè)定的范圍之內(nèi)，可以手動(dòng)、自動(dòng)兩種控制。同時(shí)，可以通過下位機(jī)的觸摸屏也可以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)操作和參數(shù)設(shè)置。有故障報(bào)警裝置，同時(shí)提示故障情況，便于及時(shí)處理，保證生產(chǎn)安全可靠。

參數(shù)設(shè)定主要包括作業(yè)期設(shè)定，工作溫度上下限設(shè)定，報(bào)警溫度上下限設(shè)定，手自動(dòng)設(shè)定等上位機(jī)下位機(jī)一致的參數(shù)，可以通過上位機(jī)設(shè)定并更新下位機(jī)一個(gè)指定的控制箱，也可以由控制箱設(shè)定后，由上位機(jī)自動(dòng)讀取并更新到數(shù)據(jù)庫保存?？梢栽O(shè)定為智能狀態(tài)，即無人值守的智能控制狀態(tài)，根據(jù)設(shè)定的各種參數(shù)，由上位機(jī)電腦判斷當(dāng)前各個(gè)種箱、水箱的實(shí)時(shí)狀態(tài)。并根據(jù)當(dāng)前作業(yè)期及其工藝標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)啟停加熱器，自動(dòng)給排水，自動(dòng)啟停循環(huán)泵，當(dāng)前作業(yè)期結(jié)束，可以自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)作業(yè)期，并加載新作業(yè)期的工藝標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)今年6 個(gè)浸種催芽基地實(shí)際使用情況，以及記錄的所有歷史數(shù)據(jù)分析。設(shè)定好參數(shù)后，完全可以實(shí)現(xiàn)智能化無人值守的浸種催芽方式。

根據(jù)不同的作業(yè)期與標(biāo)準(zhǔn)浸種工藝，可以人工、自動(dòng)或半自動(dòng)進(jìn)行浸種、破胸和催芽工作。

4 標(biāo)準(zhǔn)水箱模塊

每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)水箱模塊負(fù)責(zé)一組種箱用水。需要做好每一個(gè)種箱（一組種箱）的備水工作，能夠保證不同種箱在不同工作期的用水差異，能夠提前做好加水、加溫以及循環(huán)水的工作。在上位機(jī)或下位機(jī)控制器都可以控制鍋爐和泵的開關(guān)，設(shè)定工作狀態(tài)。能夠顯示水溫、水位、工作狀態(tài)。上位機(jī)還可以在智能狀態(tài)下自動(dòng)根據(jù)工作期以及浸種催芽工藝自動(dòng)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的水箱、種箱狀態(tài)。如果有故障發(fā)生，報(bào)警器自動(dòng)報(bào)警，并將警報(bào)信息顯示到右側(cè)空白處。

圖2 種箱控制模塊上位機(jī)界面Fig.2 Control module of tank for seeds

圖3 水箱控制模塊上位機(jī)界面Fig.3 Control module of water tank

整個(gè)系統(tǒng)在智能工作狀態(tài)下可以實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化浸種催芽作業(yè)。但是由于外界各種因素需要延長或延遲出芽時(shí)間，因此系統(tǒng)提供2 種解決方案。第一種是在智能狀態(tài)下，修改智能控制的水溫上下限與報(bào)警溫度上下限的參數(shù)設(shè)置。第二種方案是非智能控制，即半自動(dòng)控制。

系統(tǒng)于2012年在依蘭、富錦等市縣的浸種催芽基地建立14 條流水線。集中催芽8 000 多噸，催芽率高，出芽整齊，出芽時(shí)間可控。為我國寒地水稻的智能化集中式浸種催芽做出了一定的貢獻(xiàn)。為水稻戶提供優(yōu)良的稻芽做出了保障。

［1］ 毛欣，衣淑娟，于立河，等.大型智能控溫水稻集中浸種催芽設(shè)備的研制［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，23（1）：28-30.

［2］ 王寶芹，郭艷玲，范長勝.水稻浸種催芽溫室保溫與加熱系統(tǒng)的研究［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2008，29（9）：66-68.

［3］ 肖儉銀，曾祥鋅，楊炳炎，等.淺談早稻種子溫室催芽技術(shù)的應(yīng)用與推廣［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，16（1）：59-60.

［4］ 李曉兵，鄒德春.集中控溫浸種催芽一體化日光溫室［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2010，31（1）：39-40.

［5］ 吳建忠，徐洪生，沈金元，等.雜交粳稻浸種催芽中存在的問題及對(duì)策［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008，15（23）：235.