水稻浸种恒温增氧辅助装置设计分析

李冬 石建军 张彤彤 郭华 王亮

摘要：水稻浸种催芽技术是水稻生产全程机械化的重要环节。目前，大型工厂化集中浸种催芽车间，通过机电监控设备的应用，基本实现了规模化生产。本改进方案通过改进调整原理，由原来的区间温度监控、整体换水模式，变成实时监控实时调整，让水稻浸种催芽技术更加智能化，可靠性也更强。

关键词：浸种催芽；水稻；工厂化

中图分类号：S223文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.11.005

基金项目：黑龙江省大学生创新创业训练计划项目“大型水稻浸种催芽设备控温系统的优化设计与研究”，项目编号：201713453002

作者简介：李冬 （1972-），黑龙江友谊人，副教授，硕士，主要从事农业机械化方面的教学和研究，E-mail：343528871@qq.com。

1基本状况

浸种催芽是水稻高产的重要生产环节。为保证出芽质量和适应大规模种植，目前应用较多的是工厂化集中浸种催芽，通过机电监控设备的应用，单箱生产规模可以达到20 t以上[1]。大规模生产存在的技术难点，主要在温差控制上。较早的技术采用搅拌或循环水的方案，但种子安全状态及温度死角问题不能解决。目前应用的技术，使用最多的方案是，温度区间监控，整体排放控温。基本操作规程是：浸种起始，水稻种子裝袋并在浸种催芽箱内码垛，安放感温器探头，调温箱调水温到 12～15 ℃，供调温水到浸种催芽箱内，若监测到种子温度不达标，浸种催芽箱的水返回调温箱，经调温后再加入浸种催芽箱内，种子保温 8～10 天，随时准备重复用水调温，每天至少水循环 2 次[2]。

2存在问题

在实施中存在人员劳动强度大、操作复杂、控制数据偏差大的问题，主要表现在以下三方面。

（1）袋装种子的袋内袋外存在温度差，因换水调温频率不能无限增加，浸种期间，种子温度在一定范围内浮动，个别温差大的种子不能及时调整[3]。

（2）作业期间需要昼夜值班，根据要求观察温度变化随时调整，技术人员责任风险大，工作压力大。

（3）通过调水溶氧及“弱流喷淋”溶氧，溶氧量有限、不稳定[4]。

3改进目标

水稻浸种恒温增氧辅助装置设计，是在目前应用技术的基础上，针对现行技术的缺点，重新设计了控温技术方案，预计设计方案可以完成以下目标。

（1）准确控温到每一个种子袋，实现各种子袋内外无温差浸种。

（2）实现浸种箱内各位置无温差作业，整个浸种作业期只需要一次调水操作。

（3）控温措施技术方案理论根据充分，实现温度控制精确，人工责任风险低。

（4）可快速恢复水中氧气含量到标准值，并且均匀可靠，可以使浸种催芽设备更加智能、稳定、高效。

4系统结构工作原理

压力空气存储装置将空气以一定的压力在输气管路内输送，由加热装置加热管路内的空气到指定温度，加热后的空气由管路输送到浸种箱内底部，经气体细化装置排出，至此构成水稻浸种催芽增氧恒温装置。具体实施工艺：鼓风机给气体压力，便于远距离输送；加热恒温装置将气体加热到指定温度，将曝气装置安置于种子袋下方，气体以细小气泡状由浸种箱底部排出，气泡在上升过程中，与水交换热量，恒定水温，上升的气泡穿过种子间隙，使种子袋内外温度均衡，整个浸种过程中不需要二次换水；输入的空气增加水中氧含量，替代水淋增氧装置[5]。结构如图所示，图中未画出水稻种子袋。

1.空气增压装置2.输气管3.加热恒温装置4.浸种箱5.曝气装置

5技术难点分析

（1）精准控温系统下浸种箱温度场分析。采用水层监测—控温—水层监测—控温，多段式微积分式控温方式，对种子袋密度及空气分子自由穿透过程，进行模拟分析。通过这个分析，可以从理论上证明，利用上升的空气，可以带走种子间不等的温度，通过温度传递，浸种箱内各点温度从物理上保持均等，不用再重复进行换水流程。

（2）恒温加热部件参数与恒温效果影响因素研究与试验；对比分析，室内外温度与水箱温度差，对工作元件选用的误差影响。由于室外的初始环境对控温装置的影响较大，实验根据现实北方条件，只保留加热功能。均温介质宜采用蒸馏水，换热管路采用薄壁铜管。

（3）较细管路内空气流速与换热关系的研究与试验。空气恒温控制与输送管路管径、长短、热导等参数的影响与控制。为确保供气量和换热效果，供气设备宜采用低压的鼓风机。曝气装置采用塑料材质，使用中不堵塞、不损耗。箱内连接采用较厚的橡胶软管，可防止压扁，还可以方便调整。

6结论

此项设计实现了：

（1）准确控温到每一个种子袋，实现各种子袋内外无温差浸种。

（2）浸种箱内各位置无温差作业，整个浸种作业期只需要一次调水操作。

（3）快速恢复水中氧气含量到标准值，并且均匀可靠。通过改进调整原理，由原来的区间温度监控、整体换水模式，变成实时监控实时调整，让水稻浸种催芽技术更加智能化，可靠性也更强。

参考文献：

[1]韩茂波.水稻大型智控浸种催芽设备的应用现状及发展前景[J].南方农业，2016，10（12）：217-218.

[2]韩霞，李佐同，于立河，等.水稻浸种催芽技术的研究现状及发展趋势[J].农机化研究，2012，34（5）：245-248.

[3]陶桂香，衣淑娟，李佐同，等.水浸控温式水稻种子浸种催芽设备温度场分析[J].农业机械学报，2011，42（10）：90-94.

[4]毛欣，衣淑娟，于立河，等.大型智能控温水稻集中浸种催芽设备的研制[J].黑龙江八一农垦大学学报，2011，23（1）：28-30+50.

[5]李冬. 水稻浸种催芽增氧恒温装置：中国，CN202958129U[P].2013-06-05.

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