格瑞爾照明植物工廠課件

1、格瑞爾照明植物工廠格瑞爾照明植物工廠目錄定義與分類特征研究現(xiàn)狀關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)點(diǎn)發(fā)展趨勢目錄定義與分類特征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(shí)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(shí)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(jì)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(shí)現(xiàn)農(nóng)作分類分類全封閉式，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(fèi)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)

2、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(diǎn)人工光利用型太陽光利用型并用型利用型全封閉式，屋頂及半封閉式，玻璃/塑料同太陽光利用型人工光利用共同特征固定的設(shè)施計(jì)算機(jī)和多種傳感裝置實(shí)行自動(dòng)化、半自動(dòng)化控制營養(yǎng)液栽培技術(shù)產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量大幅度提高共同特征固定的設(shè)施2 研究現(xiàn)狀發(fā)展歷史試驗(yàn)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）2 研究現(xiàn)狀發(fā)展歷史試驗(yàn)研究階段研究：20C40S，美國加州帕薩迪納建立了第一個(gè)人工氣候室；1

3、957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(diǎn)：建設(shè)規(guī)模小，一般幾十m2幾百m2；范圍窄，限實(shí)驗(yàn)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。試驗(yàn)研究階段研究：特點(diǎn)：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(jià)玻璃結(jié)構(gòu)植物工廠，自動(dòng)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(diǎn)：應(yīng)用范圍廣；營養(yǎng)液栽培技術(shù)日臻成熟；自動(dòng)化控制逐漸完善；開發(fā)力度

4、加大，示范效果明顯示范應(yīng)用階段研究：特點(diǎn)：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；荷蘭，計(jì)算機(jī)應(yīng)用居世界前列；1985年，日本筑波世博會(huì)，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(huì)。特點(diǎn)：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(dòng)頻繁；高科技成果應(yīng)用廣快速發(fā)展階段研究：特點(diǎn)：3 關(guān)鍵技術(shù)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3.1 立體無土栽培技術(shù)營養(yǎng)液栽培技術(shù)營養(yǎng)液栽培技

5、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。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(duì)大多數(shù)作物，總鹽分控制在0.4%0.5%；氮素選擇：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配方組成：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

6、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，確切的講是兩種類型兩種類型基質(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(duì)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)、貯液池、自動(dòng)控制系統(tǒng)等基質(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

7、和養(yǎng)分的一種營養(yǎng)液栽培技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：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）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3.2 環(huán)境調(diào)控技術(shù)溫度調(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)溫度調(diào)控內(nèi)外熱系統(tǒng)：遮陽降溫?zé)崴┡瘻囟雀邷囟鹊蜏囟日{(diào)節(jié)濕度調(diào)控作物葉面蒸發(fā)小，嚴(yán)重時(shí)體內(nèi)水分過多，導(dǎo)

8、致莖葉增大，影響產(chǎn)量。也容易產(chǎn)生病害。作物葉面蒸發(fā)大，嚴(yán)重時(shí)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(duì)濕度25%80%濕度調(diào)控作物葉面蒸發(fā)小，嚴(yán)重時(shí)體內(nèi)水分過多，導(dǎo)致莖葉增大，影氣體調(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)空氣分離氣體調(diào)控通風(fēng)換氣增加CO2濃度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，

9、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)人工光源選擇依據(jù)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(diǎn)，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

10、物、光照度、溫室高度、燈的大小常用人工光源:3.4 計(jì)算機(jī)智能管理優(yōu)勢：智能調(diào)控；對(duì)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)略支撐系統(tǒng)3.4 計(jì)算機(jī)智能管理優(yōu)勢：智能調(diào)控；對(duì)眾多的信息進(jìn)行快速處環(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(jì)劃系統(tǒng)銷售計(jì)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3.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義：通過

11、射頻識(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)?！拔镂锵噙B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。3.5 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)定義：通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器集成加熱系統(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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等于一體，真正實(shí)現(xiàn)多功能，多場合運(yùn)用。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)、C4 優(yōu)點(diǎn)不再靠天吃飯自動(dòng)化程度高多層栽培生長快高產(chǎn)、綠色 4 優(yōu)點(diǎn)不再靠天吃飯5 發(fā)展趨勢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)域重大突破長春智能數(shù)字植物工廠屋頂綠化到屋頂農(nóng)業(yè)加拿大盧法農(nóng)場屋頂綠化到屋頂農(nóng)業(yè)日本Pasona地下農(nóng)業(yè)日本Pasona地下農(nóng)業(yè)世博會(huì)“天下一家”主題館內(nèi)的“家庭植物工廠”世博會(huì)“天下一家”主題館內(nèi)的“家庭植物工廠