摘 要:蔬菜生产使用的化学农药,导致蔬菜中农药残留过高,严重危害了人们的身体健康。而在低温溶氧调频状态下,设计制作的太阳能蔬菜杀菌器是利用太阳能电池板提供电能,通过生物、物理、计算机等技术,进行电子杀虫、物理灭菌,补充蔬菜生长需要多种光照。太阳能蔬菜杀菌器可替代化学农药,提高蔬菜产量,改善蔬菜品质,生产无农药残留的绿色、优质蔬菜。
关键词:太阳能蔬菜杀菌器;电子杀虫;物理灭菌;绿色蔬菜
中图分类号:TH12 文献标识码:A 文章编号:1005-569X(2009)11-0070-02
1 引 言
在蔬菜栽培生产中,由于化学农药含毒性物质较多,容易在蔬菜上造成残留,特别是杀虫、杀菌的药剂,应用浓度及时期不当或剂量过大,蔬菜受污染严重,已成为当前蔬菜的一大公害。因此,本人利用二年的时间调查研究与试验,在科技老师的辅导下,设计出了集生物、物理、工程、化学等多项科学技术于一体的“太阳能蔬菜杀菌器”。它的成功创意受到当地领导和专家们的高度评价,并被寿光市人民政府指定为参加第八届国际(寿光)蔬菜科技博览会展出的科技产品,成为当届博览会“绿色与科技”主题的一大靓点。同时也为发展高效、优质的无公害蔬菜生产开辟了新路子。
2 研究思路
一是研究利用太阳能电池为能源,以空气为原料,变频高压放电产生活氧;二是研究低温状态下,活氧在水中的溶解度;三是研究试验活氧水的杀菌效果。
3 研究内容
太阳能蔬菜杀菌器主要由能源系统、活氧生成系统、低温溶氧系统、活氧水杀菌系统、大棚环境监控系统、控制系统等几部分组成。
3.1 能源系统
太阳能蔬菜杀菌器的活氧发生系统、控制系统、低温溶氧系统、臭氧杀菌系统等功能需要大量的电能。为了节约能源,本人利用太阳能电池板为各种设备提供动力,是一种长期重复利用的绿色环保能源。
在这套能源系统中,太阳能电池板在白天将太阳光能转换为电能,然后将电能通过蓄电池进行存储,使用时通过一套稳压的充电电路,自动对病虫害防治仪进行供电。
3.2 活氧生成系统
活氧生成系统由活氧管、变频器、定时开关等几部分组成,利用大自然中雷击放电产生活氧的原理,以空气为原料,变频高压放电产生活氧,溶于水后形成活氧水。
3.3 低温溶氧系统
活氧在常温常压下,是无色气体。当浓度达到15%时,呈现出淡蓝色,在水中的溶解度比氧气高约13倍,比空气高25倍,通过试验发现在不同温度下活氧在水中的溶解度,试验效果如表所示。
根据试验结果,本人先将过滤好的纯净水,利用制冷设备把水温控制在7~8℃左右,再将产生的活氧充入水中,提高了活氧水的活氧浓度,达到理想的杀菌效果。
3.4 活氧水灭菌系统
活氧杀菌系统是在蔬菜发生真菌、细菌、病毒等蔬菜病害时,利用喷洒泵将生成的活氧水喷洒到蔬菜的表面,达到杀灭病原微生物的效果。
活氧是一种很强的氧化剂,活氧溶于水后,在蔬菜表面能直接氧化分解病原微生物内部氧化葡萄糖所必需的酶,从而破坏细胞膜将细菌杀死,不存在任何残留物,没有二次污染。
3.5 大棚环境监控系统
在蔬菜的生长过程中,温度、湿度、二氧化碳和光照对蔬菜的生长有着十分重要的影响,太阳能蔬菜杀菌器不仅完成自动喷药的功能,也能准确测量蔬菜大棚内的各种环境参数。本人在太阳能蔬菜杀菌器上安装了温度传感器,用于检测大棚内温度;安装了湿度传感器,用于检测大棚内空气湿度和土壤湿度;安装了光敏传感器,用于记录作物的光照时间等。通过这些数据,便于蔬菜的科学栽培与管理,提高蔬菜的产量和改善蔬菜的品质。
在设计制作中,为了便于直观的采样数据,本人将这些模拟传感器连接到了模数转换器,通过模数转换后将数据输出结果读到单片机中,将传感器数据和标准仪器的读数作比较,这样的数据精度高、读数准确。
3.6 控制系统
主控制系统选择采用Motorola最新研发的“MC68HC908AP64”微控制器;总线工作频率8M,64k Flash存储器,8路10bit模拟输入口,4路timer输入,8位数据总线,一个普通SCI端口,一个红外
SCI端口,一个SPI端口,一个通用并行I/O端口,具备中断和多种复位方式。该单片机功能强大,扩展能力丰富,通过其他逻辑芯片扩展了5个数字量输入端口,5个模拟量输入端口和4个扩展槽。
在软件编程研究中,我们选用了Motorola单片机的C语言编译器,它可通过编写C语言程序来开发高层应用软件。
4 下一步的研究计划
下一步的研究计划是根据蔬菜病虫害的实用性,进一步对太阳能蔬菜杀菌器进行结构设计,争取尽快付诸应用。
阳能蔬菜杀菌器工作原理:打开定时器旋纽定时后,就会使活氧发生器通电产生活氧,经导管送至活氧管,再由活氧管经活氧输入管送至密闭容器的水中,同时按下制冷设备按纽,制冷管便会有冷气通入水中,使活氧充分溶于水中,按下水泵按纽后,活氧水可由水泵经出水管抽出,接上喷头就可用活氧水喷洒作物杀虫,密闭容器中的水可由进水管经过滤筒补充。设备置于可移动的小车上,可在大棚内自由移动。