家庭植物工廠課件

1、格瑞爾智能植物工廠設(shè)施農(nóng)業(yè)的終極，垂直農(nóng)業(yè)的前奏目錄定義與分類特征研究現(xiàn)狀關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)點發(fā)展趨勢1 定義與分類特征植物工廠是通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制實現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。知識與技術(shù)密集的集約型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，依托于設(shè)施園藝、建筑工程、環(huán)境控制、材料科學(xué)、生物技術(shù)、信息學(xué)和計算機(jī)（網(wǎng)絡(luò)通訊、人工智能、模擬與控制）等學(xué)科的基礎(chǔ)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(luò)技術(shù)營養(yǎng)液水耕栽培無污染生產(chǎn)周年均衡生產(chǎn)費用高，能耗大，成本高，應(yīng)用面窄種苗生產(chǎn)半封閉式，玻璃/塑料自然光多種環(huán)境因子的監(jiān)測和調(diào)控設(shè)備水耕栽培和基質(zhì)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(shè)施計算機(jī)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(shù)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)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(jì)40年代60年代末）示范應(yīng)用階段（20世紀(jì)70年代80年代中期）快速發(fā)展階段（20世紀(jì)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(nóng)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(shè)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(yīng)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(zhì)；維也納，太陽光利用型鋼價玻璃結(jié)構(gòu)植物工廠，自動化程度相當(dāng)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(jī)構(gòu)進(jìn)行植物工廠的研究。特點：應(yīng)用范圍廣；營養(yǎng)液栽培技術(shù)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(nóng)場，18000m2的植物工廠；加拿大岡本農(nóng)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(jī)應(yīng)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(xué)會。特點：發(fā)展速度快；涉及到的行業(yè)廣泛；規(guī)模不斷擴(kuò)大；國際學(xué)術(shù)活動頻繁；高科技成果應(yīng)用廣3 關(guān)鍵技術(shù)3.1 立體無土栽培技術(shù)營養(yǎng)液栽培技術(shù)水培技術(shù)及設(shè)施基質(zhì)栽培及設(shè)施噴霧栽培及設(shè)施營養(yǎng)液栽培技術(shù)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(zhì)材料做成的種質(zhì)床上的栽培技術(shù)。又稱無土栽培。配方組成：必需營養(yǎng)元素：水和含礦物質(zhì)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(jī)態(tài)氮（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮）與有機(jī)態(tài)氮；pH值：5.56.5水培技術(shù)及設(shè)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(shè)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(shè)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(zhì)栽培技術(shù)及設(shè)施定義：通過基質(zhì)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(zhì)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(xué)性狀。設(shè)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(shù)及設(shè)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(shù)。優(yōu)點：解決了根系的水氣矛盾，適宜于葉菜類設(shè)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(diào)控技術(shù)溫度調(diào)控濕度調(diào)控氣體調(diào)控溫度調(diào)控內(nèi)外熱系統(tǒng)：室外干擾量：室外空氣溫度、濕度、太陽輻射強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向等；室內(nèi)干擾量：采暖系統(tǒng)、照明及其他設(shè)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(diào)節(jié)濕度調(diào)控作物葉面蒸發(fā)小，嚴(yán)重時體內(nèi)水分過多，導(dǎo)致莖葉增大，影響產(chǎn)量。也容易產(chǎn)生

7、病害。作物葉面蒸發(fā)大，嚴(yán)重時導(dǎo)致根部供水不足，作物體內(nèi)水分減少，細(xì)胞縮小，氣孔率降低，光合作用產(chǎn)物減少。通風(fēng)換氣降濕熱泵降濕加溫降濕噴霧加濕濕簾風(fēng)機(jī)降溫加濕系統(tǒng)濕度低濕度高相對濕度25%80%氣體調(diào)控通風(fēng)換氣排除多余熱量，降低室溫排除多余水汽，調(diào)節(jié)濕度方式自然通風(fēng)強(qiáng)制通風(fēng)負(fù)壓通風(fēng)正壓通風(fēng)等壓通風(fēng)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(chǎn)品碳?xì)浠衔锶紵龔?qiáng)酸與碳酸鹽化學(xué)反應(yīng)空氣分離3.3 光環(huán)境調(diào)控技術(shù)原理：根據(jù)作物的種類及生育階段，通過一定的措施，調(diào)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(bǔ)光調(diào)節(jié)：高緯度地區(qū)或連陰天/光周期臨界期遮光調(diào)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(bǔ)光金屬鹵化物燈：新型光源，效率高、光色好、壽命長，高強(qiáng)度光源高/低壓鈉燈：產(chǎn)熱量小，更易接近作物L(fēng)ED光源：綠色光源，光譜分布可調(diào)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(diào)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(jī)智能管理優(yōu)勢：智能調(diào)控；對眾多的信息進(jìn)行快速處理。管理：環(huán)境、植物體、生產(chǎn)作業(yè)、銷售和生產(chǎn)資料。系統(tǒng)：生產(chǎn)分析系統(tǒng)生產(chǎn)信息系統(tǒng)經(jīng)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(shè)備機(jī)器設(shè)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(chǎn)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(chǎn)分析系統(tǒng)經(jīng)營戰(zhàn)略支持系統(tǒng)生產(chǎn)資料管理系統(tǒng)植物生產(chǎn)信息系統(tǒng)植物生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)資料管理數(shù)據(jù)庫3.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義：通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)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(luò)。“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”（The Internet of things）核心和基礎(chǔ)仍是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間，進(jìn)行信息交換和通信。集成加熱系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、遮蔭/保溫內(nèi)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(hù)系統(tǒng)、高壓噴霧降溫系統(tǒng)、濕簾風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、屋頂噴淋系統(tǒng)、補(bǔ)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(jī)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(chǎn)、綠色 5 發(fā)展趨勢長春智能數(shù)字植物工廠國內(nèi)植物工廠領(lǐng)域重大突破屋頂綠化到屋頂農(nóng)業(yè)加拿