大棚清洁技术研究

王坤 张明辰

摘 要：对温室大棚清洁技术进行分析，从现有技术构型方面划分技术分支——轨道式温室大棚清洁技术、机器人式温室大棚清洁技术及手持式温室大棚清洁技术。基于此，着重研究了三种温室大棚清洁技术的发展历程，并为国内研究人员提供了技术研究方向的建议。

关键词：温室大棚;塑料棚;玻璃房;清洁

中图分类号：S626 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）10-0043-03

Abstract： Through the analysis of greenhouse cleaning technology， this field was divided into technical branches from the prior art configuration - rail-type， robotic， and hand-held greenhouse cleaning devices. On this basis， the development history of three greenhouse cleaning devices was studied， and suggestions for technical research directions were provided for domestic researchers.

Keywords： greenhouse;plastic shed;glass room;cleaning

温室也称暖房，是用透光的覆盖材料作为全部或者部分围护结构，内部安装有环境调控设备，能够抵御不良的天气条件，保证作物正常生长发育的农业建筑设施。其功能是在不适宜作物生长的季节创造适于作物生长发育的环境条件，进行有效生产，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉及林木等植物栽培或育苗等[1]。

面对温室大棚的快速发展，如何清洁温室大棚一直影响着温室大棚的使用。温室透光率的高低直接影响作物的生长，但由于温室大棚一直处于风吹、日晒、雨淋及尘土的自然环境中，棚顶和棚壁往往会被灰尘污染，日积月累后会有微生物繁殖形成青苔等附着在表面，一般不易被自然降雨冲刷掉，造成大棚透光率降低，影响棚内气温和地温的上升，进而影响植物的光合作用及其生长发育，导致作物减产，经济效益下降。因此，保持温室大棚清洁，提高透光率尤为重要[2]。

近年来，雾霾天气越来越多地出现在我国大部分地区，由最严重的京津冀地区扩散至沿海地区。温室大棚处在严重污染的环境中，透光率下降得非常快，空气中的颗粒物浓度严重影响温室大棚的使用。为保证温室大棚的正常使用，必须保证其透光率，需要定期对温室进行清洁。

技术分解是对所分析的技术领域作进一步细化和分类，对行业状况、检索信息以及检索结果处理都具有非常重要的意义，有助于了解行业整体情况以及选取研究重点。一般情况下，可按技术特征、工艺流程、产品或使用用途等进行技术分解。针对温室大棚清洁技术进行分析，从现有技术构型方面划分技术分支——轨道式温室大棚清洁装置、机器人式温室大棚清洁装置及手持式温室大棚清洁装置。本文将对三种清洁装置的技术发展及现状作详细阐述。

1 轨道式温室大棚清洁装置的技术发展

轨道式温室大棚清洁装置利用行走在天沟里的行走装置带着左右两排清洗毛刷对温室棚顶的玻璃进行清洗，毛刷清洗不干净时行走装置还可以载人直接用高压喷水对棚顶玻璃进行清洗。轨道式温室大棚清洁装置效率高，清洁效果明显，一直是国内外研究人员研究的重点。但是，该装置体积大、重量重，只针对没有遮阳网、天沟骨架牢固且宽度适中的玻璃温室。因此，简易设置、方便操作及降低成本是技术人员一直以来研究的课题。

1977年，德国的Fricke等人公开了一种温室大棚棚顶的移动清洗装置。该装置使用弧形的喷射杆喷射清洗液和水到温室大棚的顶部，从而实现对温室大棚顶部的清洗，增大温室大棚的透光率。然而，大棚顶部的清洗装置如何实现移动，并未得到解决，不能很好地实现对温室大棚顶部的清洗。1979年，苏联的B.H.Gyxbanob等人公开了一种温室大棚棚顶的清洗装置。该装置使用了移动小车，移动小车在大棚中间的天沟中行走，进而带动棚顶的清洁裝置移动，从而实现对大棚棚顶的自动清洁，清洁效果高，解决了人力清洁困难的问题。

1988年和1990年，苏联的A.H.Qpmar等人先后公开了一种温室大棚棚顶的清洗装置。A.H.Qpmar等人意识到了现有的温室棚顶清洁装置的移动装置并不能很好地带动棚顶清洗装置稳定地行走移动，并且现有的使用液体喷洗大棚表面的方法只能清洗掉浮灰，对于一些黏附上的污渍并不能达到很好的清洁效果。A.H.Qpmar等人发明的清洁装置在大棚两侧的天沟中均设置主要移动装置，弧形大棚的顶部设置辅助移动装置。该移动装置移动平稳，带动清洗装置在大棚顶部移动，且该装置使用毛刷清洁装置，毛刷接触大棚顶部，可以有效去除一些黏附上的污渍，达到较好的清洁效果。

1998年，德国人Hoeymaker公开了一种温室大棚的清洁装置。该装置设置旋转的毛刷盘清洁大棚棚顶，多个毛刷盘分别由多个电机驱动，单独旋转，以提高大棚棚顶的清洁效果。

2006年，美国人Gedalyahu Manor公开了一种温室玻璃房顶的清洁方法。该装置摈弃了原有的大型清洁装置，使用轻巧的毛刷辊清扫大棚棚顶，毛刷辊由大棚两侧及顶部设置的轨道带动在大棚顶部往复移动，便于操作控制，使用时不需要额外的大型升降装置，降低成本，具有较好的实用效果。2008年，韩国人JIN JUN也公开了一种温室大棚的清洁装置。该装置也使用旋转的刷辊清扫大棚棚顶，刷辊也由大棚两侧及顶部设置的轨道带动在大棚顶部往复移动，方便使用。2008年，荷兰人PETER公开了一种温室棚顶的清洁装置。该装置可改变两边对称清洁装置的角度，以适应多种型号的大棚棚顶的清洁，提高了清洁装置的适用范围。

2011年，李延国等人公开了一种棚顶差别清洁装置。该装置在工作平台上安装了机械清洁设备，由电机驱动带动旋转轴向上旋转，卷动牵引绳使机械清洁设备自下而上运动，旋转轴带动清洁辊旋转，沿着温室棚顶表面清洁灰尘，克服了不同规格型号的大棚棚顶清洁的困难，通用性强，成本低廉。同年，王双喜等人公开了一种压雪输送式连栋温室屋面除雪机。该装置集扫除、收集、压缩及输送四个过程于一体，能实现快速除雪。扫雪装置包括扫雪支架及其下安装的多个同向旋转的扫雪盘，行走装置安装在天沟中，压实的雪块被推送到输送装置上，输送到运输车上运走，解决了刮雪式设备除雪不彻底、积雪难下滑及融化后雪水难处理的问题。2012年，荷兰人PETER又公开了一种温室棚顶的清洁方法。该方法在清扫过程中使用了传感器，以检测棚顶面是否清扫干净，提高了棚顶清洁装置的自动化程度。

2013年，何培祥等人公开了一种清洗塑料大棚棚頂的设备。该设备具有拱形悬架、喷水管及拱形弹簧刷，以更好地接触大棚棚顶，提高清洁效率;使用轻质材料制成，利用大棚杆承受重量，保护塑料大棚膜。2014年，何培祥等人又公开了一种磁力轮式塑料大棚清洗装置。该装置使用磁力轮吸附在大棚骨架行走，当大棚骨架宽度发生变化时，可以改变两端磁力轮的距离，辅助轮帮助清洁装置回正。2015年，梁永江等人公开了一种塑料大棚棚顶清洗装置。该装置使用弧形支撑架，布辊旋转方向相反，中间喷头喷水，稳定性高，提高了清洁效率，具有较好的实用效果。

2 机器人式温室大棚清洁装置的技术发展

机器人式温室大棚清洁装置的主要功能是在温室大棚棚顶自动移动、清扫及吸尘，主要包括行走模块、吸尘模块及单片机控制模块。该装置的工作原理是利用旋转毛刷将温室棚顶的灰尘碎屑等扫到吸尘口，高速旋转的电机带动风扇在机体内形成真空，从而产生强大的气流，通过吸尘口将灰尘等吸入机体内的尘仓。该温室大棚智能清洁机采用遥控的方式实现人机互动，可以远距离控制机器的运行;但是不用水，可能清洁效果一般，且操作要求较高，一旦操作不当会造成机器跌落，增加成本。

机器人式温室大棚清洁装置的技术方案主要集中在两个方面;机器人在棚顶的移动吸附装置;机器人的控制装置。

1984年，德国人Werder提出了一种机器人清扫温室大棚棚顶。该装置使用辊刷和喷头实现对棚顶的清洁，移动装置可以带动机器人在棚顶移动。但是，该装置缺乏对移动装置和自动控制装置的具体设计，其移动和清洁的效果有所欠缺。1995年，日本人本田哲男也公开了一种机器人清扫温室大棚棚顶。该装置使用各种齿轮传动连接，以驱动清扫装置在棚顶表面移动，解决了机器人清扫装置在棚顶平稳移动的技术问题，具有一定的实用性。

2006年，田真等人公开了一种温室屋顶电动清洗机。该电动清洗机具有行走的车身，可边行走边清洗，滚刷可转动，喷水管喷水，可以对温室屋面实现经常化的清洗，操作简单灵活。2012年，王纪章等人公开了一种温室顶部清扫机器人。该机器人通过吸盘和气缸联动，采用导向轮和驱动牵引绳实现电机驱动四个气缸的旋转，从而实现机器人转弯，通过吸盘吸放和气缸的伸缩实现机器人的行走，进而实现自动清洁;毛刷和吸尘器结合使用，提高了清扫效果，解决了机器人在棚顶稳定行走的问题，具有一定实用性。2014年，刘荣胜等人公开了一种温室顶棚清洗机器人。该机器人使用电机驱动模块行走，超声波模块和红外线模块具有壁障功能，图像处理模块识别脏污，利用滚刷及喷水清洗，提高了清洁效率，控制效果好，具有较好的实用效果。

3 手持式温室大棚清洁装置的技术发展

温室大棚清洁装置发展最初，广泛使用的是手持式温室大棚清洁装置。手持式温室大棚清洁装置具有清扫头，清扫头有与其内腔相通的出水孔，手柄管与清扫头连接，毛刷安装在清扫头的凹槽内。该类清洁装置结构简单、容易制作、成本低廉且使用方便，但缺点是自动化程度和工作效率低，安全性差，费时。手持式温室棚顶清洁装置的结构简单，价格低廉，使用方便，多为个人农户使用。

1998年，俄罗斯发明的手持式温室棚顶清洁装置包括可旋转的清洗滚刷及手持部，人手持手持部将清洗滚刷放置于棚顶进行清洁。2001年，唐增生也发明了类似的结构，但其发明的清洁装置可以喷水，提高了对棚面的清洁效果。2008年，日本人安井进雄对手持式温室棚顶清洁装置进行了改进，具有多重滚刷结构，既可以负责行走，又可以提高棚面的清洁效果。2011年，许文生发明的清扫器包括电机、刷及螺旋桨，清扫器上由于设有螺旋桨而产生向上的提升力，利用控制器及旋钮方便地控制提升力大小，进而控制清扫刷与大棚膜之间的压力，有效地保护大棚膜。2015年，雷喜红等人公开了一种棚膜清洗装置，车体上有喷雾机，利用喷流孔将喷管带上的棉布条润湿，并擦拭干净，避免大棚膜损伤。

4 结语

分析温室大棚清洁装置技术可知，该领域从现有技术构型方面划分技术分支——轨道式温室大棚清洁装置、机器人式温室大棚清洁装置和手持式温室大棚清洁装置。由于基本清洁原理的技术研发已经较为全面，因此近年来的技术创新点多集中在各种构型的优化设计、多样化切边的方法以及如何满足更多的个性化需求方面。国内在该领域的研究起步较晚，技术上仍不够全面，不具有针对性，与国外尤其是欧美和日本还存在较大差距。今后的科研中，国内申请人应重视技术性改进，同时结合多种手段实现技术效果的多方面性，以技术创新带动实际生产。

参考文献：

[1]周清.塑料大棚清洗机的研究设计[J].农机化研究，2003（3）：105-106.

[2]李宝聚.清洁棚膜新方法：棚膜清洁带[J].农村百事通，2009（14）：36.