第42屆區優勝－芽菜自動化栽培

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1、中華民國第42屆高級中等學校雲嘉區科學展覽會編號等第科別組別D05優勝農業及生物科技高職芽菜自動化栽培・溫度感應灑水系統之設計陸、實驗步仃15目錄壹、前言3貳、研究動機5參、研究目的6肆、賣驗設計7伍、賣驗方法柴、賣驗材料、設備與儀器19捌、研究結果20玖、結論30拾、參考資料31表目錄表仁種子的吸水量表2•五種種子在三種不同處理的發芽率統計表表3•綠豆自動系統與人工澆水的生長數據表4•豌豆自動系統與人工澆水的生長數據圖目錄圖4.自動溫度感應灑水系統示意圖圖2.生長器的示意圖圖3.五種種子發芽之比較圖4.紅豆、綠豆與豌豆實際發芽情形圖5.籍蔔種子三種不同處理之發芽比較圖6•豌豆

2、種子三種不同處理之發芽比較圖7.苜蓿種子三種不同處理之發芽比較圖8.紅豆種子三種不同處理之發芽比較圖9•綠豆種子三種不同處理之發芽比較圖40•五種種子加總平均浸種與不浸種的比較圖笛.綠豆自動系統與人工澆水的生長比較圖42.豌豆自動系統與人工澆水的生長比較壹前言現代人飲食豐富，在大肉大魚的情形下,容易造成血液酸化或營養過剩，而衍生一些身體不健康的狀態，如血管方面的疾病或過度肥胖等等，所以在飲食上不再只是量的需求，更需在質方面的提升且要求均衡，同時進一步講求食膳預防及療效，因此如生食療法、有機蔬菜、食膳療法等因應而生，這些方法在醫學臨床上得到驗證，且經推行與實施穫得相當的成效，在上

3、述方法中芽菜是一種不可或缺的食物材料。芽菜是一種具備多方面優點的有機營養食物。在營養方面其含有豐富的酵素且是維他命與礦物質（鈣、鐵、鉀等）的寶庫，只舍低量的澱粉、脂肪與蛋白質，據報載是很理想之減肥食品；在栽培方面，芽菜不喜見光且生長快速可不用土壤栽培，只以水栽培甚為方便、速收成、衛生又無虞農藥之殘留，其不用施肥與噴藥不會造成水及土壤之污染公害；在食療法方面，芽菜可以治癌、預防糖尿病、高血壓與膽固醇等；在經濟效益上，其材料成本低易栽培採收快，使用性JK,是一經濟性高的作物，另外使得國人更健康，又無污染，其所節省的社會成本難以計算。貳研究動機主要是針對因應自動化芽菜栽培，植物工廠一

4、貫化系統的主題，進行設計自動感溫灑水系統，以適時供給芽菜發芽後根部以上的水分，同時補充根部水分不虞匱乏；並能在芽菜除去遮光設施進行綠化時，補充由子葉快速蒸散的水份；另外可作為抑制氣溫過高之用，降溫以保持適合芽菜生長的氣溫。主要利用去年科展時所發表之設備，進行增設自動感溫灑水系統並簡化育苗盤的準備工作及設施，以利因應未來植物工廠一貫化栽培的接續。參研究目的因應加入WTO對農業的衝擊，以自動化及一貫化植物工廠栽培芽菜，以省工與及時性提高競爭力，降低芽菜的栽培成本。芽菜不利長時間貯運，採收後長時間貯運必須保持低溫，在芽菜舍水率及酵素皆高的，，情況下，要使芽菜在安全水活性內保持晶瑩剔透

5、實屬不易，因此研發自動化設施以接編未來一貫化植物工廠栽培芽菜，來提高產能降低成本，是刻不容緩的事。本研究乃設計自動感溫灑水系統，來節省工時且縮短栽培時數並培育優質芽菜，以利一貫化植物工廠的實現。肆實驗設計本實驗分三個部份，有環境設計、硬體製作、系統檢測。一、環境設計自動化栽培之環境設計主要涉及三個因素，即作物栽培系統、環境控制系統及自動化與機械化，也就是（ACE）之設計觀念。（一）、芽菜作物栽培系統在應用上，主要於生長容器、水分或營養液的供給。生長容器主要設計要點在安置作物並提供生長空間、充份供給根部水分且能排去多餘水分。水分或營養液供給的要求，芽菜栽培對於水的需求量大，且必須

6、達到及時供應原則，因此供水設置以貯水槽經泵、管路及噴頭實施均匀噴灑，供給芽菜全植株的水分，多餘水分一部分留置根部隨時供根部吸取，一部份經溢流回收再利用。（二）、芽菜之環境控制系統方面，主要有陽光、溫度及水分。芽菜不喜見光，栽培必須遮光，可以黑色布幕為之，本研究延用去年發表之8051微電腦控制模組，自動開、關布幕進行遮光及綠化。溫度及水分的控制部份，在即時性的原則下供給水分，因此必須設置感知器可隨時掌握環境狀態，以進行策略行動，如供水或是降溫。（三X自動化與機械化，ACE觀念之系統設計，由於作物本身存有動態特性，此動態包含物料、能量、資訊的流動。物料的輸入輸出作業程序有芽等等X輸

7、送到架子上、採收時移出或綠化.採收後之清潔與再次循環利用；能量的流動，包括人力、加熱、冷卻、增濕等；資訊的流動，包括真實的環境與芽菜的生長資料。流動情形，如芽菜的前置處理（浸種、播種、摧■■■Ml二.硬體製作經以上之觀念設計完成自動溫度感應灑水系統如圖1所示。度控圖1自動溫度感應灑水系統示議圖(一)、自動溫度感應灑水系統1.系統構造及動作本系統設備包括溫度控制器、感溫器、水泵、管路及噴頭。系統主要的作動是以感溫器測得苗盤的溫度，如果溫度高於溫度控制器設定溫度，則(on/off)«源接通，接在