【摘要】：現(xiàn)今世界由于人口不斷增加,導(dǎo)致全球氣候變化、耕地面積日益減少、自然災(zāi)害頻發(fā)、環(huán)境污染等問題日益突顯。市場對食品的數(shù)量和品質(zhì)要求日益提高,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)已不能完全滿足人類日益增長的需求。作為設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展最高階段的植物工廠具有環(huán)境污染小、資源利用率高、環(huán)境可控性好、產(chǎn)量穩(wěn)定且品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn),其多層次立體栽培,大規(guī)模生產(chǎn)高品質(zhì),無污染作物的生產(chǎn)方式是解決上述矛盾的重要途徑。本文以植物生長環(huán)境為核心,適合家庭使用為原則設(shè)計(jì)了一臺微型植物工廠。按照功能需求對各子系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究并制成樣機(jī)。本文主要研究的內(nèi)容如下:(1)通過功能性分析將植物工廠劃分為若干子系統(tǒng),方便模塊化分析設(shè)計(jì)研究。并根據(jù)功能需求詳細(xì)設(shè)計(jì)了營養(yǎng)液循環(huán),空氣循環(huán),溫濕度控制的工作方式及配套設(shè)備構(gòu)成。(2)針對微型植物工廠中的溫度環(huán)境進(jìn)行了研究,在優(yōu)化微型植物工廠保溫性能的基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能分析,計(jì)算了溫濕度控制部件的功率需求,并通過實(shí)驗(yàn)測試了溫控部件性能和溫控效果。(3)分析了人工光源的需求并進(jìn)行選型,優(yōu)化光源布置,并驗(yàn)證光源的適用性。對本設(shè)計(jì)制作的樣機(jī)測試樣機(jī)性能,進(jìn)行生菜種植實(shí)驗(yàn)。同時(shí)以光照和溫度循環(huán)方式為變量對生菜的生長情況進(jìn)行了研究,總結(jié)了一些環(huán)境因素與生菜生長因素之間的關(guān)系。(4)在經(jīng)過理論計(jì)算的基礎(chǔ)上,對營養(yǎng)液循環(huán)部件進(jìn)行了選型。進(jìn)行了營養(yǎng)液循環(huán)實(shí)驗(yàn),探討了不同溫度對營養(yǎng)液各參數(shù)的影響,研究了營養(yǎng)液的最佳循環(huán)方案,為制定更佳的營養(yǎng)液循環(huán)方案提供了基礎(chǔ).(5)對兩次栽培實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立以生菜葉片葉長寬為基礎(chǔ)的總?cè)~面積模型,希望以其預(yù)測生菜生長情況。以第二次次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),建立了以有效積溫為變量的作物系數(shù)模型,以此模型預(yù)測微型植物工廠營養(yǎng)液消耗量。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S316
【圖文】：

農(nóng)作物受災(zāi)面積 18478.1 千公頃，其中絕收 1826.7 千公頃；直接經(jīng)濟(jì)損失 3018.7 億元。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)受制于自然環(huán)境變化，自然環(huán)境變化無常，不適的溫濕度、光照等因素極易降低作物產(chǎn)量和品質(zhì)，影響農(nóng)作物連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)[1]。同時(shí)農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥的過量使用時(shí)常發(fā)生，再加上工業(yè)污染，導(dǎo)致水體和土壤中的污染物不斷富集，不僅影響植物的生長發(fā)育，而且會在植物體內(nèi)大量積聚，這種環(huán)境下生產(chǎn)出來的農(nóng)產(chǎn)品會嚴(yán)重威脅食用人群的身體健康[2]。當(dāng)今社會急需要一種高質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)不受自然環(huán)境約束的途徑來保證農(nóng)作物供應(yīng)，于是設(shè)施農(nóng)業(yè)就應(yīng)運(yùn)而生了，如圖 1.1 從大田到溫室，溫室的單位面積產(chǎn)量一般是普通大田的 5 到10倍。再而到正在興起的植物工廠，理論上植物工廠單位面積內(nèi)產(chǎn)量可達(dá)到田間的 40 倍[3]。所以植物工廠是農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展方向，也是人類文明進(jìn)步的大勢所趨。

圖 1.2 日本千葉大學(xué)植物工廠Fig. 1.2 Plant factory of Chiba University，Japan在此領(lǐng)域有多年經(jīng)驗(yàn)，前校長古在豐樹促進(jìn)了世界植。旗下未來公司植物工廠面積為 1500m2，10 層立體棵一百克重的生菜。每棵生菜售價(jià)約合 20 元人名幣負(fù)盈虧。內(nèi)植物工廠領(lǐng)域也發(fā)展迅速。北京農(nóng)機(jī)所建造了的占廠，在需要利用陽光的區(qū)域使用鋼化玻璃便于光線透板以減少與外界的熱量交換。該植物工廠的控制系統(tǒng)，并具有催芽室、育苗室和生長室等完備的植物工廠、育苗和生產(chǎn)，并采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)降低能耗[2東壽光、遼寧沈陽、廣東珠海和江蘇南京等地也相繼工光型植物工廠和太陽光型植物工廠[24]。中國農(nóng)業(yè)大

物工廠應(yīng)運(yùn)而生。日本在微型植博會大阪館中展出了一種高度機(jī) LED 燈和熒光燈的多層架式，栽培架的機(jī)構(gòu)。通過這些機(jī)構(gòu)，栽培架位置。2012 年，日本千庭植物工廠，該產(chǎn)品是超微型的中環(huán)易達(dá)制成了我國第一臺微環(huán)球科技股份有限公司研制了 1 號”和“紫羅蘭”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，采得了較好的效果[30]。但設(shè)計(jì)仍

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2770361