瑞尔智能植物工厂概述

格瑞尔智能植物工厂设施农业的终极，垂直农业的前奏目录定义与分类特征研究现状关键技术优点发展趋势1定义与分类特征植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统。知识与技术密集的集约型农业生产方式，依托于设施园艺、建筑工程、环境控制、材料科学、生物技术、信息学和计算机（网络通讯、人工智能、模拟与控制）等学科的基础上。定义分类全封闭式，屋顶及墙壁材料人工光源植物在线检测和网络技术营养液水耕栽培无污染生产周年均衡生产费用高，能耗大，成本高，应用面窄种苗生产半封闭式，玻璃/塑料自然光多种环境因子的监测和调控设备水耕栽培和基质栽培易受季节和气候变化的影响叶菜类和茄果类蔬菜同太阳光利用型太阳光/人工光VS人工光：用电少VS太阳光：气候影响少兼具前两种优点人工光利用型太阳光利用型并用型利用型共同特征固定的设施计算机和多种传感装置实行自动化、半自动化控制营养液栽培技术产品的数量和质量大幅度提高2研究现状发展历史试验研究阶段（20世纪40年代～60年代末）示范应用阶段（20世纪70年代～80年代中期）快速发展阶段（20世纪80年代中期～至今）试验研究阶段研究：20C40S，美国加州帕萨迪纳建立了第一个人工气候室；1957年，世界上第一座植物工厂在丹麦约克里斯顿农场建成；1963年，奥地利的卢斯纳公司建成一座高30m的塔式植物工厂。特点：建设规模小，一般几十m2～几百m2；范围窄，限实验室；品种单一，芹菜和沙拉莴苣为主；多人工光利用型，人工气候室。示范应用阶段研究：1973年，英国，营养液膜法水培模式；波兰、罗马尼亚等国，10多家；英国，果树植物工厂，利用固体基质；维也纳，太阳光利用型钢价玻璃结构植物工厂，自动化程度相当高；美、日、英、奥、等20多家企业开展研究；国际著名公司，投巨资联手科研机构进行植物工厂的研究。特点：应用范围广；营养液栽培技术日臻成熟；自动化控制逐渐完善；开发力度加大，示范效果明显快速发展阶段研究：20C80S中期，瑞士艾伯森公司，并用型大型植物工厂；美国米德兰都农场，18000m2的植物工厂；加拿大冈本农园，人工光蔬菜工厂，寒冷地区植物工厂的典范；荷兰，计算机应用居世界前列；1985年，日本筑波世博会，三层楼高的塔式人工利用型植物工厂；1989年，成立日本植物工厂学会。特点：发展速度快；涉及到的行业广泛；规模不断扩大；国际学术活动频繁；高科技成果应用广3关键键技术3.1立立体无无土栽培培技术营养液栽栽培技术术水培技术术及设施施基质栽培培及设施施喷雾栽培培及设施施营养液栽栽培技术术定义：一种不不依赖土土壤，而而是将植植物种植植在装有有一定量量的营养养液的栽栽培装置置中，或或是在配配有营养养液的砂砂、砾石石、蛭石石等非天天然土壤壤基质材材料做成成的种质质床上的的栽培技技术。又又称无土土栽培。。配方组成成：必需营养养元素：：水和含含矿物质质元素的的化合物物，16种必需需元素；；浓度要求求：对大大多数作作物，总总盐分控控制在0.4%~0.5%；；氮素选择择：无机机态氮（（铵态氮氮和硝态态氮）与与有机态态氮；pH值：：5.5~6.5水培技术术及设施施主要特征征：植物的的根系生生长在营营养液中中，确切切的讲是是一部分分根系悬悬挂生长长在培养养液中，，而另一一部分根根系则裸裸露在潮潮湿的空空气中。。设施基本本功能种子槽能能盛装营营养液而而不渗漏漏能锚定植植株并使使根系浸浸润到营营养液营养液和和根系处处于黑暗暗之中根系获得得足够的的氧设施：种植槽槽、定植植槽、贮贮液池、、营养液液循环系系统等两种类型型基质栽培培技术及及设施定义：通过基基质支持持作物根根系并提提供一定定水分和和营养元元素的栽栽培模式式形式：槽培、、袋培、、岩棉培培等供液方式式：滴灌供液系统统：开路系系统&闭闭路系统统对基质要要求：具有一定定大小的的粒径；；具有良好好的物理理特性；；具有稳定定的化学学性状。。设施：种植槽槽、供液液与排液液系统、、贮液池池、自动动控制系系统等喷雾栽培培技术及及设施定义：利用喷喷雾装置置将营养养液雾化化直接喷喷洒射到到植物的的根系以以提供其其生长所所需的水水分和养养分的一一种营养养液栽培培技术。。优点：解决了了根系的的水气矛矛盾，适适宜于叶叶菜类设施：种植槽槽和供液液系统（（贮液池池、水泵泵、管道道、过滤滤器和喷喷头等））3.2环环境调调控技术术温度调控控湿度调控控气体调控控温度调控控内外热系系统：室外干扰扰量：室室外空气气温度、、湿度、、太阳辐辐射强度度、风速速、风向向等；室内干扰扰量：采采暖系统统、照明明及其他他设备的的散热，，作物及及栽培床床的散热热、散湿湿等遮阳降温非升温材料蒸发冷却法冷水蓄热系统热水供暖地上部加热地下部加温温度高温度低温度调节节湿度调控控作物叶面蒸发小，严重时体内水分过多，导致茎叶增大，影响产量。也容易产生病害。作物叶面蒸发大，严重时导致根部供水不足，作物体内水分减少，细胞缩小，气孔率降低，光合作用产物减少。通风换气降湿热泵降湿加温降湿喷雾加湿湿帘风机降温加湿系统湿度低湿度高相对湿度度25%～80%气体调控控通风换气气排除多余余热量，，降低室室温排除多余余水汽，，调节湿湿度方式自然通风风强制通风风负压通风风正压通风风等压通风风增加CO2浓度有利于光光合速率率的提高高提高作物物的水分分利用率率CO2肥源酒精酿造造工业的的副产品品碳氢化合合物燃烧烧强酸与碳碳酸盐化化学反应应空气分离离3.3光光环境境调控技技术原理：根据作作物的种种类及生生育阶段段，通过过一定的的措施，，调节光光照条件件，创造造良好的的光照环环境，以以提高作作物的光光合效率率。补光调节节：高纬纬度地区区或连阴阴天/光光周期临临界期遮光调节节人工光源源选择依依据常用人工工光源:白炽灯：：红外线线，可见见光比例例小，发发光效率率低，辅辅助光源源荧光灯：：低压气气体放电电灯，光光谱性能能好，使使用寿命命长，光光周期补补光金属卤化化物灯：：新型光光源，效效率高、、光色好好、寿命命长，高高强度光光源高/低压压钠灯：：产热量量小，更更易接近近作物LED光光源：绿绿色光源源，光谱谱分布可可调节、、冷光源源、小型型化、寿寿命长LD光源源：体积积小、重重量轻、、低电压压、脉冲冲发光、、干涉性性好、寿寿命长等等优点，，功率高高、发光光效率好好、可用用电流直直接调节节；前景景看好光源布置：作物、光照照度、温室高高度、灯的大大小3.4计算算机智能管理理优势：智能调调控；对众多多的信息进行行快速处理。。管理：环境、、植物体、生生产作业、销销售和生产资资料。系统：生产分析系统统生产信息系统统经营战略支撑撑系统环境监测植物体测量环境控制设备机器设备销售信息环境监测控制系统植物体信息系统生产计划系统销售计划系统环境监测控制植物生长模式工作记录数据库销售记录数据库植物生产分析系统经营战略支持系统生产资料管理系统植物生产信息系统植物生产信息数据库生产资料管理理数据库3.5物联联网技术定义：通过射频识识别（RFID）、红外外感应器、全全球定位系统统、激光扫描描器等信息传传感设备，按按约定的协议议，把任何物物体与互联网网相连接，进进行信息交换换和通信，以以实现对物体体的智能化识识别、定位、、跟踪、监控控和管理的一一种网络。“物物相连的的互联网”（（TheInternetofthings）核心和基础仍仍是互联网，，是在互联网网基础上的延延伸和扩展的的网络；用户端延伸和和扩展到了任任何物体与物物体之间，进进行信息交换换和通信。集成加热系统统、通风系统统、遮荫/保保温内帘幕系系统、外遮荫荫系统、C02施肥系统、空空气循环系统统、植物保护护系统、高压压喷雾降温系系统、湿帘——风机系统、、屋顶喷淋系系统、补充光光照系统、灌灌溉施肥系统统、废液回收收—消毒系统统、电气与计计算机控制系系统等于一体体，真正实现现多功能，多多场合运用。。4优点不再靠天吃饭饭自动化程度高高多层栽培生长快高产、绿色……5发展趋势势长春·智能数字植物物工厂—国内植物工厂厂领域重大突突破屋顶绿化到屋屋