智能自動化植物工廠的工作原理
作者: 時間: 2025-08-30
智能自動化植物工廠是一種通過集成物聯網、人工智能、機器人技術和環境控制科學，實現作物周年連續生產的現代農業系統。其核心工作原理基于對植物生長環境的全閉環精準調控與無人化作業，具體可分為以下五大系統模塊：
一、環境精準調控系統
多參數實時監測
通過分布式傳感器網絡（溫度、濕度、CO?濃度、光照強度、營養液pH/EC值等）實時采集環境數據，傳輸至中央控制系統。例如，單廠部署超400個傳感器，實現毫秒級數據更新。
AI動態閉環控制
采用“感知-判斷-執行-反饋”循環機制：AI算法基于預設模型（如生菜最佳生長溫度18–25℃、濕度60–80%）自動調整空調、加濕器、CO?發生器、LED光源等設備參數。例如，強光時段同步提升CO?至1200ppm，光合效率提高50%。
環境隔離與穩定性
全密閉空間隔絕外部干擾（如病蟲害、極端天氣），結合高保溫材料（傳熱系數0.1–0.2 W/m²·K）維持環境恒定，確保周年連續生產。
二、人工光系統與光配方技術
可調光譜LED光源
光譜定制：根據作物類型及生長階段動態調整紅藍光比例（如生菜苗期藍光70%促葉片分化，生長期紅光80%加速物質積累），支持350余種光譜組合。
光強與周期控制：光照強度100–1000μmol/m²·s，每日補光12–16小時，縮短生菜周期至15–20天（傳統種植需60天）。
節能與熱管理
LED余熱經鈦合金盤管回收，用于加熱營養液（19–23℃），降低空調能耗56%。
分時供電（夜間利用低谷電價）結合光伏儲能，綜合能耗降低40–60%。
三、自動化種植與物流系統
全流程無人化作業
播種與移栽：氣吸式精量播種機（誤差<3%）+六軸機器人完成移栽，效率提升90%。
采收與分揀：AI視覺識別成熟作物，機械臂切割采收（800株/小時），PDA系統自動分揀包裝。
智能物流調度
AGV運輸車+超高層提升機協同搬運物料，物聯網技術優化路徑，減少人工干預85%。
四、智能決策中樞與AI管理
數據驅動決策
整合歷史生長模型與實時數據，AI預測產量、病蟲害風險，并自動生成調控策略（如調整營養液EC值）。例如，濕度>87%時觸發臭氧消殺，預防霉菌。
遠程與自動化控制
支持云端平臺遠程監控，實現“一鍵啟動”標準化流程。數字孿生技術預演設備運行狀態，優化資源調度。
五、資源循環與立體空間利用
水肥閉環系統
NFT（營養液膜）或氣霧培技術實現營養液95%回收率，UV殺菌替代化學消毒，節水率達90%以上。
立體栽培與模塊化設計
32層垂直種植架提升空間利用率120倍，單位面積產量達露天農田的50–100倍。
模塊化架構支持快速組裝，集裝箱式工廠可部署于城市屋頂、荒漠、極地等極端環境。
文章來源：葉菜俠科技
一、環境精準調控系統
多參數實時監測
通過分布式傳感器網絡（溫度、濕度、CO?濃度、光照強度、營養液pH/EC值等）實時采集環境數據，傳輸至中央控制系統。例如，單廠部署超400個傳感器，實現毫秒級數據更新。
AI動態閉環控制
采用“感知-判斷-執行-反饋”循環機制：AI算法基于預設模型（如生菜最佳生長溫度18–25℃、濕度60–80%）自動調整空調、加濕器、CO?發生器、LED光源等設備參數。例如，強光時段同步提升CO?至1200ppm，光合效率提高50%。
環境隔離與穩定性
全密閉空間隔絕外部干擾（如病蟲害、極端天氣），結合高保溫材料（傳熱系數0.1–0.2 W/m²·K）維持環境恒定，確保周年連續生產。
二、人工光系統與光配方技術
可調光譜LED光源
光譜定制：根據作物類型及生長階段動態調整紅藍光比例（如生菜苗期藍光70%促葉片分化，生長期紅光80%加速物質積累），支持350余種光譜組合。
光強與周期控制：光照強度100–1000μmol/m²·s，每日補光12–16小時，縮短生菜周期至15–20天（傳統種植需60天）。
節能與熱管理
LED余熱經鈦合金盤管回收，用于加熱營養液（19–23℃），降低空調能耗56%。
分時供電（夜間利用低谷電價）結合光伏儲能，綜合能耗降低40–60%。
三、自動化種植與物流系統
全流程無人化作業
播種與移栽：氣吸式精量播種機（誤差<3%）+六軸機器人完成移栽，效率提升90%。
采收與分揀：AI視覺識別成熟作物，機械臂切割采收（800株/小時），PDA系統自動分揀包裝。
智能物流調度
AGV運輸車+超高層提升機協同搬運物料，物聯網技術優化路徑，減少人工干預85%。
四、智能決策中樞與AI管理
數據驅動決策
整合歷史生長模型與實時數據，AI預測產量、病蟲害風險，并自動生成調控策略（如調整營養液EC值）。例如，濕度>87%時觸發臭氧消殺，預防霉菌。
遠程與自動化控制
支持云端平臺遠程監控，實現“一鍵啟動”標準化流程。數字孿生技術預演設備運行狀態，優化資源調度。
五、資源循環與立體空間利用
水肥閉環系統
NFT（營養液膜）或氣霧培技術實現營養液95%回收率，UV殺菌替代化學消毒，節水率達90%以上。
立體栽培與模塊化設計
32層垂直種植架提升空間利用率120倍，單位面積產量達露天農田的50–100倍。
模塊化架構支持快速組裝，集裝箱式工廠可部署于城市屋頂、荒漠、極地等極端環境。
文章來源：葉菜俠科技