家庭植物工廠課件

1、格瑞爾智能植物工廠設施農業(yè)的終極，垂直農業(yè)的前奏目錄定義與分類特征研究現(xiàn)狀關鍵技術優(yōu)點發(fā)展趨勢1 定義與分類特征植物工廠是通過設施內高精度環(huán)境控制實現(xiàn)農作物周年連續(xù)生產的高效農業(yè)系統(tǒng)。知識與技術密集的集約型農業(yè)生產方式，依托于設施園藝、建筑工程、環(huán)境控制、材料科學、生物技術、信息學和計算機（網(wǎng)絡通訊、人工智能、模擬與控制）等學科的基礎上。定義分類全封閉式，屋頂及墻壁材料人工光源植物在線檢測和網(wǎng)絡技術營養(yǎng)液水耕栽培無污染生產周年均衡生產費用高，能耗大，成本高，應用面窄種苗生產半封閉式，玻璃/塑料自然光多種環(huán)境因子的監(jiān)測和調控設備水耕栽培和基質栽培易受季節(jié)和氣候變化的影響葉菜類和茄果類蔬菜同太陽光

2、利用型太陽光/人工光VS人工光：用電少VS太陽光：氣候影響少兼具前兩種優(yōu)點人工光利用型太陽光利用型并用型利用型共同特征固定的設施計算機和多種傳感裝置實行自動化、半自動化控制營養(yǎng)液栽培技術產品的數(shù)量和質量大幅度提高2 研究現(xiàn)狀發(fā)展歷史試驗研究階段（20世紀40年代60年代末）示范應用階段（20世紀70年代80年代中期）快速發(fā)展階段（20世紀80年代中期至今）試驗研究階段研究：20C40S，美國加州帕薩迪納建立了第一個人工氣候室；1957年，世界上第一座植物工廠在丹麥約克里斯頓農場建成；1963年，奧地利的盧斯納公司建成一座高30m的塔式植物工廠。特點：建設規(guī)模小，一般幾十m2幾百m2；范圍窄，限

3、實驗室；品種單一，芹菜和沙拉萵苣為主；多人工光利用型，人工氣候室。示范應用階段研究：1973年，英國，營養(yǎng)液膜法水培模式；波蘭、羅馬尼亞等國，10多家；英國，果樹植物工廠，利用固體基質；維也納，太陽光利用型鋼價玻璃結構植物工廠，自動化程度相當高；美、日、英、奧、等20多家企業(yè)開展研究；國際著名公司，投巨資聯(lián)手科研機構進行植物工廠的研究。特點：應用范圍廣；營養(yǎng)液栽培技術日臻成熟；自動化控制逐漸完善；開發(fā)力度加大，示范效果明顯快速發(fā)展階段研究：20C80S中期，瑞士艾伯森公司，并用型大型植物工廠；美國米德蘭都農場，18000m2的植物工廠；加拿大岡本農園，人工光蔬菜工廠，寒冷地區(qū)植物工廠的典范；荷

4、蘭，計算機應用居世界前列；1985年，日本筑波世博會，三層樓高的塔式人工利用型植物工廠；1989年，成立日本植物工廠學會。特點：發(fā)展速度快；涉及到的行業(yè)廣泛；規(guī)模不斷擴大；國際學術活動頻繁；高科技成果應用廣3 關鍵技術3.1 立體無土栽培技術營養(yǎng)液栽培技術水培技術及設施基質栽培及設施噴霧栽培及設施營養(yǎng)液栽培技術定義：一種不依賴土壤，而是將植物種植在裝有一定量的營養(yǎng)液的栽培裝置中，或是在配有營養(yǎng)液的砂、礫石、蛭石等非天然土壤基質材料做成的種質床上的栽培技術。又稱無土栽培。配方組成：必需營養(yǎng)元素：水和含礦物質元素的化合物，16種必需元素；濃度要求：對大多數(shù)作物，總鹽分控制在0.4%0.5%；氮素選

5、擇：無機態(tài)氮（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮）與有機態(tài)氮；pH值：5.56.5水培技術及設施主要特征：植物的根系生長在營養(yǎng)液中，確切的講是一部分根系懸掛生長在培養(yǎng)液中，而另一部分根系則裸露在潮濕的空氣中。設施基本功能種子槽能盛裝營養(yǎng)液而不滲漏能錨定植株并使根系浸潤到營養(yǎng)液營養(yǎng)液和根系處于黑暗之中根系獲得足夠的氧設施：種植槽、定植槽、貯液池、營養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)等兩種類型基質栽培技術及設施定義：通過基質支持作物根系并提供一定水分和營養(yǎng)元素的栽培模式形式：槽培、袋培、巖棉培等供液方式：滴灌供液系統(tǒng)：開路系統(tǒng)&閉路系統(tǒng)對基質要求：具有一定大小的粒徑；具有良好的物理特性；具有穩(wěn)定的化學性狀。設施：種植槽、供液與排液系統(tǒng)、貯

6、液池、自動控制系統(tǒng)等噴霧栽培技術及設施定義：利用噴霧裝置將營養(yǎng)液霧化直接噴灑射到植物的根系以提供其生長所需的水分和養(yǎng)分的一種營養(yǎng)液栽培技術。優(yōu)點：解決了根系的水氣矛盾，適宜于葉菜類設施：種植槽和供液系統(tǒng)（貯液池、水泵、管道、過濾器和噴頭等）3.2 環(huán)境調控技術溫度調控濕度調控氣體調控溫度調控內外熱系統(tǒng)：室外干擾量：室外空氣溫度、濕度、太陽輻射強度、風速、風向等；室內干擾量：采暖系統(tǒng)、照明及其他設備的散熱，作物及栽培床的散熱、散濕等遮陽降溫非升溫材料蒸發(fā)冷卻法冷水蓄熱系統(tǒng)熱水供暖地上部加熱地下部加溫溫度高溫度低溫度調節(jié)濕度調控作物葉面蒸發(fā)小，嚴重時體內水分過多，導致莖葉增大，影響產量。也容易產生

7、病害。作物葉面蒸發(fā)大，嚴重時導致根部供水不足，作物體內水分減少，細胞縮小，氣孔率降低，光合作用產物減少。通風換氣降濕熱泵降濕加溫降濕噴霧加濕濕簾風機降溫加濕系統(tǒng)濕度低濕度高相對濕度25%80%氣體調控通風換氣排除多余熱量，降低室溫排除多余水汽，調節(jié)濕度方式自然通風強制通風負壓通風正壓通風等壓通風增加CO2濃度有利于光合速率的提高提高作物的水分利用率CO2 肥源酒精釀造工業(yè)的副產品碳氫化合物燃燒強酸與碳酸鹽化學反應空氣分離3.3 光環(huán)境調控技術原理：根據(jù)作物的種類及生育階段，通過一定的措施，調節(jié)光照條件，創(chuàng)造良好的光照環(huán)境，以提高作物的光合效率。補光調節(jié)：高緯度地區(qū)或連陰天/光周期臨界期遮光調節(jié)

8、人工光源選擇依據(jù)常用人工光源:白熾燈：紅外線，可見光比例小，發(fā)光效率低，輔助光源熒光燈：低壓氣體放電燈，光譜性能好，使用壽命長，光周期補光金屬鹵化物燈：新型光源，效率高、光色好、壽命長，高強度光源高/低壓鈉燈：產熱量小，更易接近作物LED光源：綠色光源，光譜分布可調節(jié)、冷光源、小型化、壽命長LD光源：體積小、重量輕、低電壓、脈沖發(fā)光、干涉性好、壽命長等優(yōu)點，功率高、發(fā)光效率好、可用電流直接調節(jié)；前景看好光源布置：作物、光照度、溫室高度、燈的大小3.4 計算機智能管理優(yōu)勢：智能調控；對眾多的信息進行快速處理。管理：環(huán)境、植物體、生產作業(yè)、銷售和生產資料。系統(tǒng)：生產分析系統(tǒng)生產信息系統(tǒng)經營戰(zhàn)略支撐

9、系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測植物體測量環(huán)境控制設備機器設備銷售信息環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)植物體信息系統(tǒng)生產計劃系統(tǒng)銷售計劃系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測控制植物生長模式工作記錄數(shù)據(jù)庫銷售記錄數(shù)據(jù)庫植物生產分析系統(tǒng)經營戰(zhàn)略支持系統(tǒng)生產資料管理系統(tǒng)植物生產信息系統(tǒng)植物生產信息數(shù)據(jù)庫生產資料管理數(shù)據(jù)庫3.5 物聯(lián)網(wǎng)技術定義：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”（The Internet of things）核心和基礎仍是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡；用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。集成加熱系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、遮蔭/保溫內簾幕系統(tǒng)、外遮蔭系統(tǒng)、C02施肥系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、植物保護系統(tǒng)、高壓噴霧降溫系統(tǒng)、濕簾風機系統(tǒng)、屋頂噴淋系統(tǒng)、補充光照系統(tǒng)、灌溉施肥系統(tǒng)、廢液回收消毒系統(tǒng)、電氣與計算機控制系統(tǒng)等于一體，真正實現(xiàn)多功能，多場合運用。4 優(yōu)點不再靠天吃飯自動化程度高多層栽培生長快高產、綠色 5 發(fā)展趨勢長春智能數(shù)字植物工廠國內植物工廠領域重大突破屋頂綠化到屋頂農業(yè)加拿