無人值守植物工廠的環境控制機制是什么
作者: 時間: 2025-08-18
無人值守植物工廠的環境控制機制通過多系統協同的閉環調控，實現對光照、溫濕度、CO?濃度、營養供給等核心參數的精準管理，確保植物在最優條件下生長。其核心機制可分為以下五大模塊：
一、環境參數實時監測系統
通過分布式傳感器網絡（溫濕度、光照強度、CO?濃度、營養液pH/EC值等）實時采集數據，形成“感知-反饋”閉環。
動態監測技術：
移動式探測裝置：采用軌道式環境探測器（如頂部滑軌+鏈條傳動結構），通過單一電機驅動多個齒輪組，帶動探測器在立體栽培架間移動，實現全區域覆蓋監測，避免多點部署的資源浪費。
二、光-溫-氣協同調控系統
1.光配方技術
光譜定制：基于作物類型與生長階段（育苗期/生長期/成熟期），動態調整LED光源的紅藍光比例（如葉菜類偏好紅光促葉片、藍光促莖稈），較傳統光源節能30%以上。
光周期控制：通過智能設定明暗周期（如生菜每日光照16小時），模擬最佳自然光環境，加速光合作用。
2.溫濕度與CO?調控
溫濕度聯動：空調系統根據傳感器數據自動調節，維持葉菜類適宜區間（18–23℃、65–75%濕度）；當濕度超標時，除濕機與新風系統同步啟動。
CO?濃度管理：CO?發生器在光合作用高峰期（如午間）自動補充濃度至800–1200ppm，提升光合效率20%–30%。
三、水肥一體化閉環系統
1.營養液精準供給
動態配比：根據EC/pH傳感器反饋，自動調配營養液中的氮、磷、鉀及微量元素（如調整硝態氮比例可提升菠菜葉酸含量80%）。
循環利用技術：采用NFT（營養液膜）或深液流栽培模式，營養液回收率近100%，較傳統農業節水95%、節肥90%。
2.根系環境優化
分層供液設計：立體栽培架每層獨立灌溉，避免高層作物“搶水”導致底層缺水。
根系缺氧預警：溶解氧傳感器實時監測營養液含氧量，低于閾值時自動啟動增氧泵。
四、全流程自動化執行系統
機器人協同作業：
播種/移栽：六軸機械臂完成精量播種與幼苗定植，誤差率<0.1%。
采收/分揀：AGV運輸車配合視覺識別系統，按成熟度自動采收并分揀（如生菜采收效率達200株/分鐘）。
智能物流：軌道式運輸系統將采收作物直接送至包裝區，全程無人接觸。
五、AI決策與中央控制平臺
1.數據驅動決策
生長模型優化：AI系統整合歷史數據與實時參數（如光照累積量、溫濕度波動），動態調整控制策略（如預測生菜最佳采收期為35天）。
風險預警：圖像識別技術監測葉片形態變化，提前48小時預警潛在病害，并自動調節環境參數抑制病原擴散。
2.遠程集群管理
云平臺控制：支持多工廠統一調度，管理人員通過手機APP遠程啟停設備、修改光配方或查看產量報表。
數字孿生應用：3D虛擬工廠映射物理環境，模擬參數調整對產量的影響，輔助決策優化。
六、能源與資源循環機制
節能設計：
光-溫耦合調控：LED余熱回收用于加溫，降低空調能耗56%。
農光互補模式：屋頂光伏板日間儲能，夜間為LED補光供電，實現能源自給率超40%。
廢棄物處理：根系殘渣經微生物發酵轉化為有機肥，營養液廢水過濾后循環利用。
文章來源：葉菜俠科技
一、環境參數實時監測系統
通過分布式傳感器網絡（溫濕度、光照強度、CO?濃度、營養液pH/EC值等）實時采集數據，形成“感知-反饋”閉環。
動態監測技術：
移動式探測裝置：采用軌道式環境探測器（如頂部滑軌+鏈條傳動結構），通過單一電機驅動多個齒輪組，帶動探測器在立體栽培架間移動，實現全區域覆蓋監測，避免多點部署的資源浪費。
二、光-溫-氣協同調控系統
1.光配方技術
光譜定制：基于作物類型與生長階段（育苗期/生長期/成熟期），動態調整LED光源的紅藍光比例（如葉菜類偏好紅光促葉片、藍光促莖稈），較傳統光源節能30%以上。
光周期控制：通過智能設定明暗周期（如生菜每日光照16小時），模擬最佳自然光環境，加速光合作用。
2.溫濕度與CO?調控
溫濕度聯動：空調系統根據傳感器數據自動調節，維持葉菜類適宜區間（18–23℃、65–75%濕度）；當濕度超標時，除濕機與新風系統同步啟動。
CO?濃度管理：CO?發生器在光合作用高峰期（如午間）自動補充濃度至800–1200ppm，提升光合效率20%–30%。
三、水肥一體化閉環系統
1.營養液精準供給
動態配比：根據EC/pH傳感器反饋，自動調配營養液中的氮、磷、鉀及微量元素（如調整硝態氮比例可提升菠菜葉酸含量80%）。
循環利用技術：采用NFT（營養液膜）或深液流栽培模式，營養液回收率近100%，較傳統農業節水95%、節肥90%。
2.根系環境優化
分層供液設計：立體栽培架每層獨立灌溉，避免高層作物“搶水”導致底層缺水。
根系缺氧預警：溶解氧傳感器實時監測營養液含氧量，低于閾值時自動啟動增氧泵。
四、全流程自動化執行系統
機器人協同作業：
播種/移栽：六軸機械臂完成精量播種與幼苗定植，誤差率<0.1%。
采收/分揀：AGV運輸車配合視覺識別系統，按成熟度自動采收并分揀（如生菜采收效率達200株/分鐘）。
智能物流：軌道式運輸系統將采收作物直接送至包裝區，全程無人接觸。
五、AI決策與中央控制平臺
1.數據驅動決策
生長模型優化：AI系統整合歷史數據與實時參數（如光照累積量、溫濕度波動），動態調整控制策略（如預測生菜最佳采收期為35天）。
風險預警：圖像識別技術監測葉片形態變化，提前48小時預警潛在病害，并自動調節環境參數抑制病原擴散。
2.遠程集群管理
云平臺控制：支持多工廠統一調度，管理人員通過手機APP遠程啟停設備、修改光配方或查看產量報表。
數字孿生應用：3D虛擬工廠映射物理環境，模擬參數調整對產量的影響，輔助決策優化。
六、能源與資源循環機制
節能設計：
光-溫耦合調控：LED余熱回收用于加溫，降低空調能耗56%。
農光互補模式：屋頂光伏板日間儲能，夜間為LED補光供電，實現能源自給率超40%。
廢棄物處理：根系殘渣經微生物發酵轉化為有機肥，營養液廢水過濾后循環利用。
文章來源：葉菜俠科技