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近日,由農業農村部規劃設計研究院設施農業研究所、農業農村部農業設施結構設計與智能建造重點實驗室攜手遼寧新奇特農業科技有限公司聯合攻關的首棟移動開啟保溫被日光溫室正式亮相。這一創新成果成功攻克傳統日光溫室長期存在的智能化不足、抗災能力弱、土地與光能利用率低等技術難題,將保溫被傳統“卷放”模式革命性升級為“整體移動開啟”模式,為設施農業高效、智能、可持續發展提供了系統解決方案,標志著我國日光溫室技術實現跨越式突破。
傳統卷被模式困境凸顯
日光溫室的核心競爭力在于對光、熱、濕等環境因子的精準調控,而每日啟閉至少兩次的保溫被系統作為高頻執行機構,其性能直接決定了溫室的能耗水平、生產安全與智能化發展上限。然而,傳統卷被模式的物理局限形成了難以突破的發展瓶頸,諸多問題長期困擾行業發展。
結構安全隱患與抗災能力薄弱成為突出風險。傳統卷被機通過繩索或直接驅動卷軸的方式,使柔性保溫被在溫室頂部形成固定的“V”型槽結構,這一設計成為雨雪天然的堆積區。在東北地區等多雪區域,積雪荷載的持續積聚極易導致溫室骨架不堪重負而坍塌,同時融雪滲入保溫材料內部,會永久性破壞其熱工性能,導致保溫效果大幅下降。此外,外露的牽引繩索和高聳的支撐支架,在運行過程中還存在“卷傷、砸傷”等人身安全與機械安全隱患,給溫室日常運維帶來諸多不便。
光熱與土地資源的雙重浪費問題亟待解決。卷起后的保溫被會占據溫室頂部0.6米-1.0米的垂直空間,為避免前排溫室對后排造成陰影遮擋,溫室群之間的間距被迫加大1.4米-2.4米。以沈陽地區10米跨度的溫室為例,單棟溫室因間距增加需多占用土地約0.2畝,造成土地利用率顯著降低。同時,保溫被在采光面通常會覆蓋1米-2米的區域,這部分覆蓋直接導致自然光能不能充分利用,造成寶貴光能資源的無端損耗,影響作物光合作用效率。
智能化發展遭遇根本性障礙。柔性保溫材料在反復卷放過程中,必然會產生形變與位移累積誤差,這使得卷被裝置無法實現厘米級的精準定位與閉環控制。作為溫室環境調控的核心執行單元,這種“不可控”特性直接阻礙了環境調控系統向全自動化、智能決策方向演進,成為設施農業規模化、標準化生產的核心掣肘,嚴重制約了我國設施農業現代化水平的提升。
移動開啟保溫被技術優化溫室性能
面對傳統技術的諸多局限,研發團隊跳出固有思維框架,徹底摒棄“以軸卷曲柔性材料”的傳統思路,創造性地將保溫被設計為可在專用軌道上整體水平滑動的剛性或半剛性復合單元。這一創新不僅從根本上解決了傳統模式的固有缺陷,更使溫室性能全方位躍升。
核心結構創新打造滑動式保溫系統,樹立精準安全新標桿。移動開啟保溫被系統將保溫被單元與剛性驅動機構直接固連,通過高精度伺服系統提供動力,徹底消除了柔性材料形變帶來的誤差隱患,實現了開閉位置、運行速度的厘米級精確程序控制,為溫室環境全局智能化調控奠定了堅實基礎。同時,該設計徹底根除了傳統溫室頂部的“V”型槽結構,保溫被開啟后會整體平移至溫室后部的專用儲被區,使屋面形成完整平滑的輪廓,實現了“自除雪”與“防積水”,從根源上杜絕了雨雪堆積導致的溫室坍塌與保溫材料失效風險。所有傳動機構采用內置設計,無外露繩索和高聳支架,徹底杜絕了機械卷傷、結構傾倒砸傷等安全隱患,為溫室作業提供了全方位安全保障。
多物理場協同優化實現性能跨越,大幅提升資源利用效率。在光能利用方面,保溫被完全移出采光面,確保100%采光面積,經實測有效光照增加10%-15%,直接提升白晝蓄熱基數,為作物生長提供更充足的光照條件。土地利用率實現質的飛躍,消除頂部保溫被占用空間后,溫室脊高可降低0.5米-1.0米,后墻遮陰影響顯著減少,同等光照條件下溫室間距大幅縮小,土地利用率提升20%以上。熱工性能卓越,首次應用的化學交聯聚乙烯閉孔發泡新材料,導熱系數與高級橡塑海綿相當,兼具柔軟、防火、不吸濕特性,單位厚度熱阻提升50%,再配合優化設計的蓄熱結構,確保極端氣候下的溫度穩定性。環境調控效率顯著提升,在傳統前通風、頂通風基礎上,創新引入后墻正負壓機械通風系統,與保溫系統智能聯動,實現室內氣流組織主動設計,溫濕度調控效率提升50%以上。
全系統集成設計兼顧多元發展需求。該技術并非單一環節突破,而是以“移動開啟”為核心的整體成套解決方案。宜機化設計采用無柱大跨度(內跨13米)倒三角剛性桁架主結構,室內作業凈空高度大于2米,滿足中大型農機自如通行,為規模化、機械化生產提供便利。可拆解特性凸顯綠色發展理念,所有主體結構采用螺栓連接,可整體拆解、移動、重復利用,建設過程無需深挖破壞耕層,拆除后無混凝土殘留,實現對耕地的永久性保護。多災害主動防御體系筑牢生產安全防線,集成夏防雹網、冬春除雪與防凍雨結構、智能環控與應急響應系統,構建全天候災害防控體系,有效應對各類自然災害風險。
技術推廣應用意義重大
移動開啟保溫被日光溫室的成功研發,不僅實現了技術層面的重大突破,更對我國設施農業產業發展具有深遠的現實意義與戰略價值,助力農業現代化發展。
從應用場景來看,該項技術精準契合高緯度、多雪凍地區的生產需求,預計將率先在這些區域的高附加值果蔬規模化生產中推廣應用。此類地區冬季氣候寒冷、降雪量大,傳統溫室面臨生產風險高、能耗大等突出問題,而移動開啟保溫被溫室的抗災能力、保溫性能與資源利用效率優勢,能夠有效破解這些痛點,為北方地區冬季設施農業穩定生產提供有力支撐,助力提升當地農產品供給能力與質量。
從產業升級來看,該技術成功推動設施農業從依賴經驗和人工操作的“傳統生產單元”,升級為環境參數可精準設定、生產過程可智能決策的“現代化植物工廠”。同時,它為設施農業深度融入物聯網、人工智能等現代信息技術創造了不可或缺的物理基礎,隨著技術推廣與迭代,未來有望實現全域無人化運維,通過智能傳感器實時采集數據,借助人工智能算法精準決策,由自動化設備完成灌溉、施肥、溫控等全流程作業,推動設施農業向更高水平的智能化、精準化方向發展。
從戰略意義來看,該項技術對保障國家糧食安全、促進農業綠色發展具有重要作用。通過提升土地利用率與生產效率,能夠增加果蔬等農產品供給,切實保障我國“菜籃子”安全;通過優化保溫結構與調控系統,大幅降低溫室能耗,減少碳排放,為農業減排固碳作出積極貢獻;其對耕地的保護特性與高效生產模式,生動踐行“藏糧于地、藏糧于技”戰略,為我國農業可持續發展提供了新的技術路徑。此外,這一成果是產學研深度融合的典范,科研機構的技術引領與企業的市場洞察、工程實踐能力有機結合,加速了科技創新成果轉化應用,為我國日光溫室現代化探索出切實可行的新路徑。
作者:農民日報全媒體記者 龐維雙





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