自動(dòng)化植物工廠的環(huán)境控制技巧
作者: 時(shí)間: 2025-09-23
以下是基于最新文獻(xiàn)與實(shí)踐的自動(dòng)化植物工廠環(huán)境控制技巧，涵蓋溫濕度、光照、氣體、能源等核心要素的智能調(diào)控策略，并結(jié)合多篇研究數(shù)據(jù)與案例：
一、溫濕度精準(zhǔn)調(diào)控
分層控溫與氣流優(yōu)化
垂直溫差控制：采用頂部送風(fēng)+層間循環(huán)扇設(shè)計(jì)，將栽培架層間溫差控制在≤1℃。
CFD模擬輔助：通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)（CFD）優(yōu)化進(jìn)回風(fēng)口位置，使?jié)穸确植季鶆蛐蕴嵘?0%（標(biāo)準(zhǔn)偏差從3.3%降至0.8%）。
夏季降溫：濕簾-風(fēng)機(jī)系統(tǒng)降溫4–10℃（濕度越低效果越顯著），高壓噴霧系統(tǒng)（霧化粒徑≤30μm）降溫2–4℃。
濕度動(dòng)態(tài)管理
VPD（飽和水汽壓差）控制：維持0.5–1.5 kPa范圍，高溫時(shí)段優(yōu)先降溫（VPD≥1.0 kPa），高濕時(shí)段升溫+通風(fēng)（VPD≤0.8 kPa）。
熱泵除濕：夜間濕度控制在≤85%，冷凝水回收率達(dá)95%。
二、光環(huán)境智能優(yōu)化
動(dòng)態(tài)光配方
光譜分段調(diào)控：苗期藍(lán)光（450–470nm）為主促根系，生長(zhǎng)期紅藍(lán)光組合（6：1至3：1）加速葉片擴(kuò)展，光強(qiáng)200–400μmol/m²/s。
節(jié)能策略：結(jié)合光伏儲(chǔ)能與LED余熱回收，照明能耗降低50%以上。
均勻補(bǔ)光技術(shù)
多層立體栽培：每層獨(dú)立補(bǔ)光+反光膜，光利用率提升15–20%。
智慧太陽(yáng)光波導(dǎo)：機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)調(diào)整自然光與LED比例，降低能耗30%。
三、氣體與營(yíng)養(yǎng)管理
CO?增施與通風(fēng)
濃度800–1500ppm（自然濃度約400ppm），配合循環(huán)風(fēng)扇提升光合速率50%。
智能通風(fēng)：室外濕度低時(shí)強(qiáng)制通風(fēng)（如清晨），高溫時(shí)段關(guān)閉通風(fēng)口改用機(jī)械制冷。
營(yíng)養(yǎng)液動(dòng)態(tài)調(diào)整
EC/pH實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：生菜苗期EC 1.0–1.2 mS/cm，生長(zhǎng)期1.8–2.4 mS/cm；pH穩(wěn)定在5.5–6.5。
閉路循環(huán)消毒：每月更換1/3營(yíng)養(yǎng)液，臭氧或UV-C紫外線消殺病原體。
四、能源與自動(dòng)化技術(shù)
多能互補(bǔ)系統(tǒng)
光伏+風(fēng)電+電網(wǎng)電池組成微能源網(wǎng)，電價(jià)降至0.2–0.3元/千瓦時(shí)（傳統(tǒng)0.4–0.6元）。
數(shù)字孿生模型：AI預(yù)測(cè)能源需求，分時(shí)運(yùn)行高耗能設(shè)備（如夜間低谷電價(jià)運(yùn)行熱泵）。
全流程無(wú)人化
機(jī)器人作業(yè)：六軸機(jī)械臂移栽（誤差<2mm）、AGV運(yùn)輸小車、超高層提升機(jī)，人工成本降低85%。
AI生長(zhǎng)預(yù)測(cè)：深度學(xué)習(xí)分析葉片光譜，優(yōu)化光周期與灌溉量，縮短生菜周期至25–35天。
文章來(lái)源：葉菜俠科技
一、溫濕度精準(zhǔn)調(diào)控
分層控溫與氣流優(yōu)化
垂直溫差控制：采用頂部送風(fēng)+層間循環(huán)扇設(shè)計(jì)，將栽培架層間溫差控制在≤1℃。
CFD模擬輔助：通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)（CFD）優(yōu)化進(jìn)回風(fēng)口位置，使?jié)穸确植季鶆蛐蕴嵘?0%（標(biāo)準(zhǔn)偏差從3.3%降至0.8%）。
夏季降溫：濕簾-風(fēng)機(jī)系統(tǒng)降溫4–10℃（濕度越低效果越顯著），高壓噴霧系統(tǒng)（霧化粒徑≤30μm）降溫2–4℃。
濕度動(dòng)態(tài)管理
VPD（飽和水汽壓差）控制：維持0.5–1.5 kPa范圍，高溫時(shí)段優(yōu)先降溫（VPD≥1.0 kPa），高濕時(shí)段升溫+通風(fēng)（VPD≤0.8 kPa）。
熱泵除濕：夜間濕度控制在≤85%，冷凝水回收率達(dá)95%。
二、光環(huán)境智能優(yōu)化
動(dòng)態(tài)光配方
光譜分段調(diào)控：苗期藍(lán)光（450–470nm）為主促根系，生長(zhǎng)期紅藍(lán)光組合（6：1至3：1）加速葉片擴(kuò)展，光強(qiáng)200–400μmol/m²/s。
節(jié)能策略：結(jié)合光伏儲(chǔ)能與LED余熱回收，照明能耗降低50%以上。
均勻補(bǔ)光技術(shù)
多層立體栽培：每層獨(dú)立補(bǔ)光+反光膜，光利用率提升15–20%。
智慧太陽(yáng)光波導(dǎo)：機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)調(diào)整自然光與LED比例，降低能耗30%。
三、氣體與營(yíng)養(yǎng)管理
CO?增施與通風(fēng)
濃度800–1500ppm（自然濃度約400ppm），配合循環(huán)風(fēng)扇提升光合速率50%。
智能通風(fēng)：室外濕度低時(shí)強(qiáng)制通風(fēng)（如清晨），高溫時(shí)段關(guān)閉通風(fēng)口改用機(jī)械制冷。
營(yíng)養(yǎng)液動(dòng)態(tài)調(diào)整
EC/pH實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：生菜苗期EC 1.0–1.2 mS/cm，生長(zhǎng)期1.8–2.4 mS/cm；pH穩(wěn)定在5.5–6.5。
閉路循環(huán)消毒：每月更換1/3營(yíng)養(yǎng)液，臭氧或UV-C紫外線消殺病原體。
四、能源與自動(dòng)化技術(shù)
多能互補(bǔ)系統(tǒng)
光伏+風(fēng)電+電網(wǎng)電池組成微能源網(wǎng)，電價(jià)降至0.2–0.3元/千瓦時(shí)（傳統(tǒng)0.4–0.6元）。
數(shù)字孿生模型：AI預(yù)測(cè)能源需求，分時(shí)運(yùn)行高耗能設(shè)備（如夜間低谷電價(jià)運(yùn)行熱泵）。
全流程無(wú)人化
機(jī)器人作業(yè)：六軸機(jī)械臂移栽（誤差<2mm）、AGV運(yùn)輸小車、超高層提升機(jī)，人工成本降低85%。
AI生長(zhǎng)預(yù)測(cè)：深度學(xué)習(xí)分析葉片光譜，優(yōu)化光周期與灌溉量，縮短生菜周期至25–35天。
文章來(lái)源：葉菜俠科技