格瑞尔智能植物工厂设施农业的终极课件.ppt

1、格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂格瑞尔智能格瑞尔智能植物工厂植物工厂设施农业的终极，垂直农业的前奏设施农业的终极，垂直农业的前奏格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂目录目录定义与分类特征研究现状关键技术优点发展趋势格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂1 定义与分类特征定义与分类特征 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。定义定

2、义格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂分类分类格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂全封闭式，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人工光利用型太阳光利用型太阳光利用型并用型利用型并用型利用型格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂共同特

3、征共同特征 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格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂2 研究现状研究现状发展历史发展历史 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）格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂试验研究阶段试验研究阶段p 研究研究：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

4、式植物工厂。p 特点特点：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。格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂示范应用阶段示范应用阶段p 研究研究：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。p 特点：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，示范效果明显格瑞尔照明光

5、环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂快速发展阶段快速发展阶段p 研究研究：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。p 特点特点：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；高科技成果应用广格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂3 关键技术关键技术格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工

6、厂3.1 立体无土栽培技术立体无土栽培技术 营养液栽培技术 水培技术及设施 基质栽培及设施 喷雾栽培及设施格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂营养液栽培技术营养液栽培技术p 定义定义：一种不依赖土壤，而是将植物种植在装有一定量的营养液的栽培装置中，或是在配有营养液的砂、砾石、蛭石等非天然土壤基质材料做成的种质床上的栽培技术。又称无土栽培。格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂p 配方组成配方组成：必需营养元素：水和含矿物质元素的化合物，16种必需元素；浓度要求：对大多数作物，总盐分控制在0.4%0.5%；氮素选择：无机态氮（铵态氮和硝态氮）与有

7、机态氮；pH值：5.56.5格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂水培技术及设施水培技术及设施p 主要特征主要特征：植物的根系生长在营养液中，确切的讲是一部分根系悬挂生长在培养液中，而另一部分根系则裸露在潮湿的空气中。p 设施基本功能设施基本功能 种子槽能盛装营养液而不渗漏 能锚定植株并使根系浸润到营养液 营养液和根系处于黑暗之中 根系获得足够的氧p 设施设施：种植槽、定植槽、贮液池、营养液循环系统等格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂p 两种类型两种类型格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂基质栽培技术及设施基质栽培技

8、术及设施p 定义定义：通过基质支持作物根系并提供一定水分和营养元素的栽培模式p 形式形式：槽培、袋培、岩棉培等p 供液方式供液方式：滴灌p 供液系统供液系统：开路系统&闭路系统p 对基质要求对基质要求：具有一定大小的粒径；具有良好的物理特性；具有稳定的化学性状。p 设施设施：种植槽、供液与排液系统、贮液池、自动控制系统等格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂喷雾栽培技术及设施喷雾栽培技术及设施p 定义定义：利用喷雾装置将营养液雾化直接喷洒射到植物的根系以提供其生长所需的水分和养分的一种营养液栽培技术。p 优点优点：解决了根系的水气矛盾，适宜于叶菜类p 设施设施：种植槽和

9、供液系统（贮液池、水泵、管道、过滤器和喷头等）格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂3.2 环境调控技术环境调控技术p 温度调控p 湿度调控p 气体调控格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂温度调控温度调控p 内外热系统：室外干扰量：室外空气温度、湿度、太阳辐射强度、风速、风向等；室内干扰量：采暖系统、照明及其他设备的散热，作物及栽培床的散热、散湿等遮阳降温非升温材料蒸发冷却法冷 水 蓄 热 系 统热水供暖热水供暖地上部加热地上部加热地下部加温地下部加温温度高温度高温度低温度低p 温度调节格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物

10、工厂湿度调控湿度调控作物叶面蒸发小，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相对湿度25%25%80%80%格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂气体调控气体调控p 通风换气通风换气 排除多余热量，降低室温 排除多余水汽，调节湿度p 方式方式 自然通风 强制通风负压通风正压通风等压通风p 增加增加CO2浓度浓度 有利于光合速率的提高 提高作物的水分

11、利用率p CO2 肥源肥源 酒精酿造工业的副产品 碳氢化合物燃烧 强酸与碳酸盐化学反应 空气分离格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂3.3 光环境调控技术光环境调控技术p 原理原理：根据作物的种类及生育阶段，通过一定的措施，调节光照条件，创造良好的光照环境，以提高作物的光合效率。补光调节：高纬度地区或连阴天/光周期临界期 遮光调节p 人工光源选择依据人工光源选择依据格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂p 常用人工光源常用人工光源:白炽灯：红外线，可见光比例小，发光效率低，辅助光源 荧光灯：低压气体放电灯，光谱性能好，使用寿命长，光周期补光 金

12、属卤化物灯：新型光源，效率高、光色好、寿命长，高强度光源 高/低压钠灯：产热量小，更易接近作物 LED光源：绿色光源，光谱分布可调节、冷光源、小型化、寿命长 LD光源：体积小、重量轻、低电压、脉冲发光、干涉性好、寿命长等优点，功率高、发光效率好、可用电流直接调节；前景看好p 光源布置光源布置：作物、光照度、温室高度、灯的大小格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂3.4 计算机智能管理计算机智能管理p 优势：智能调控；对众多的信息进行快速处理。p 管理：环境、植物体、生产作业、销售和生产资料。p 系统：生产分析系统 生产信息系统 经营战略支撑系统环境监测植物体测量环境控制

13、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数据库格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂3.5 物联网技术物联网技术p 定义定义：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。p“物物相连的互联网物物相连的互联网”（The Internet of

14、things）核心和基础仍是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂集成加热系统、通风系统、遮荫/保温内帘幕系统、外遮荫系统、C02施肥系统、空气循环系统、植物保护系统、高压喷雾降温系统、湿帘风机系统、屋顶喷淋系统、补充光照系统、灌溉施肥系统、废液回收消毒系统、电气与计算机控制系统等于一体，真正实现多功能，多场合运用。格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂4 优点优点Q不再靠天吃饭不再靠天吃饭Q自动化程度高自动化程度高Q多层栽培多层栽培Q生长快生

15、长快Q高产、绿色高产、绿色Q 格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂5 发展趋势发展趋势格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂长春长春智能数字植物工厂智能数字植物工厂国内植物工厂领域重大突破国内植物工厂领域重大突破格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂屋顶绿化到屋顶农业屋顶绿化到屋顶农业加拿大卢法农场加拿大卢法农场格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂日本日本Pasona地下农业地下农业格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂世博会世博会“天下一家天下一家”主题馆内的主题馆内的

16、“家庭植物工厂家庭植物工厂”格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂实用与艺术的家庭植物工厂实用与艺术的家庭植物工厂格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂极地极地“菜篮子菜篮子”南极克莫多温室南极克莫多温室格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂美国的月球植物工厂美国的月球植物工厂格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂欧航局推荐欧航局推荐“火星菜火星菜”格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂垂直农场垂直农场2007年度十大改造地球的在最疯狂生态点子年度十大改造地球的在最疯狂生态点子格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔照明光环境应用部格瑞尔智能植物工厂小结小结两大瓶颈，成本与能源负荷！两大瓶颈，成本与能源负荷！国家而言，追逐发达国家！国家而言，追逐发达国家！毋庸置疑，一场绿色风暴！毋庸置疑，一场绿色风暴！