JPWZ-1型微型植物工厂的研制

针对未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,研制了一种适合于楼宇、家庭使用的微型植物工厂——JPWZ-1型微型植物工厂。JPWZ-1型微型植物工厂是将大型植物工厂的各项技术集成在一个小型化栽培空间中,利用温湿度精准控制、人工补光及营养液循环供养等方式种植和栽培叶菜类蔬菜作物。JPWZ 1型微型植物工厂控制系统利用S7-200PLC作为控制器,利用TPC7062K触摸屏作为人机界面,利用PID控制模式控制栽培区的温湿度环境。JPWZ-1型微型植物工厂功能齐全,布局合理,操作简单,能够让身处都市的人在家中栽培出周期短、品质高和无污染的蔬菜。      

植物工厂环境控制技术研究

植物工厂环境控制包括营养液配制系统、灌溉系统、通风系统、温度控制系统、移栽机器人及视觉摄像系统,以及计算机控制系统的软硬件构成。对上述系统进行了介绍,并提出了我国植物工厂研究应注意的问题。随着科技进步和国民经济发展,植物工厂技术的应用得到快速推进。植物工厂是现代农业发展的高等级阶段,是一种高技术、高投入、高产出、装备精良的生产体系,植物工厂车间是比较完善的保护地生产设施,利用这种设施可以人工控制环境条件,一年四季进行各类花卉、蔬菜和水果的生产。20世纪以来,科技进步特别是大数据、互联网+、物联网等技术的发展和应用成本的降低,植物工厂车间环境调节和控制技术水平不断提高,植物工厂车间智能综合环境控制系统,在美国、韩国、日本、荷兰、法国和加拿大等国家获得飞速发展,已经进入互联网智能化阶段。     

基于STM32F407微型植物工厂智能控制系统研制

为了给微型植物工厂内部作物提供良好的生长环境,设计了一种基于STM32F407的微型植物工厂智能控制系统,包括微控制器模块、人机交互模块、数据采集模块、网络模块和执行机构驱动模块等。同时,制定了环境因子控制策略,构建了微型植物工厂智能控制系统软硬件,并进行了作物种植试验。结果表明:该系统稳定可靠,能够为作物生长提供适宜的光照、温湿度和水肥条件。     

集装箱植物工厂研制与试验

针对植物工厂投入成本高、内部运行成本高和可移动性差等现状,开发了一种集装箱植物工厂。集装箱植物工厂由模块化栽培设施构成,主要包括栽培系统、补光系统、环境调控系统、营养液系统和控制系统等。生菜栽培试验结果表明,集装箱植物工厂可用于蔬菜生产种植,其产量和品质具有一定的提高。      

基于STM32的微型植物工厂温湿度监测系统设计

利用嵌入式技术研发了针对家庭用微型植物工厂的温湿度监测系统。该系统以STM32微处理器为核心,在μC/OS-Ⅱ操作系统环境下,实现了温湿度信息的实时采集和显示,并采用分批估计数据融合算法提高了单传感器精度;同时,该系统还具备SD卡存储功能,可以随时查询微型植物工厂内部温湿度历史数据。种植试验结果表明:该系统稳定可靠,能准确、实时地对微型植物工厂内部的温湿度进行监测和显示,且方便通过触摸屏进行历史数据查询,具有较高的实用性。     

气雾栽培式家庭植物工厂设计

为满足城市居民的家庭种植需求,开发一种气雾栽培式家庭植物工厂系统.以触摸屏PLC一体机作为控制器,采用LED光源,对营养液循环处理系统、环境调节控制系统、人工光系统进行针对性设计和设备选型;分别进行PLC软件、触摸屏软件和移动终端应用的设计开发,实现对家庭植物工厂的设备运行状态、环境因子、营养液因子等信息的监测与执行设...     

植物工厂间歇式人工光源的试验研究

设计了用于植物工厂的间歇式人工光源,混合使用发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)和荧光灯,光合有效辐射(Photo-synthetically Active Radiation,PAR)最高为550μmol·m-2·s-1。通过生菜栽培试验,研究3个不同光波动周期(40/40、80/40、120/40)对生菜生理和生长的影响。结果表明:光波动环境可提高生菜的光合能力,生菜的叶绿素在光波动周期较短时含量较高,生菜的干鲜质量随着光波动周期缩短而降低,光波动环境下生菜的单位功耗产量要高于固定光源。     

小型植物工厂控制系统设计

采用单片机对植物工厂的环境因素及培养架进行控制,以实现对植物自动化培养。根据植物工厂中的温度、湿度以及二氧化碳浓度,设计了一种能够实时测量植物工厂中的环境变量,并且当环境变量超出限定范围时,能够执行降温,除湿以及增加二氧化碳浓度等功能的环境控制系统。同时,还设计了一种能够将培养架高处植物移动至指定位置的培养盆取放控制系统。     

集装箱植物工厂自动控制系统建立

针对集装箱植物工厂体积小、可控性强的特征,利用最适化控制原理,针对控制成本低、控制效果好的营养液管理、人工补光、箱内环境温度3个因子,基于可编程控制器建立了一套自动控制系统。该系统将人机交互触摸屏作为上位机,采用开关量控制原理进行营养液循环和LED周期补光的管理;利用闭环PID控制原理,进行箱内温度的调节,可实时监测集装箱内部温度和营养液特征变化过程。同时,采用人机友好的工作方式,通过调用管理者输入的各类参数,自动进行控制决策并执行控制程序。试验验证表明:该系统能够根据人工设定的控制参数,实现营养液分层循环、定时供液;能够按照设定时间自动控制LED光源的闭合/断开,实现不同光照周期的转换;能够实时监测温度,并根据目标温度调节制冷/供暖机构,使集装箱内温度持续保持在适宜作物生长的范围内。参照系统在集装箱植物工厂内使用情况,可以确定本系统成本低、运行稳定,能够满足集装箱植物工厂中农作物管理需求。     

基于ZigBee无线传感器网络的植物工厂环境调控系统

以太阳光和人工光并用型植物工厂为研究对象,采用ZigBee无线传感器网络技术、嵌入式技术和Web技术,设计一种适合植物工厂的环境调控系统。在保证功能实现的前提下,相对传统的温室环境监控系统而言,具有易于安装、维护方便、灵活性强和价格低廉等优势,为植物工厂的环境数据监测提供了一种全新的实现方案。     

植物工厂栽培板自动搬运装置设计及试验

针对植物工厂采用多层栽培架培育果蔬、人工工作难度较大及自动化水平不高的问题,开发了植物工厂栽培板自动搬运物流系统装置。该系统采用一种带吊环的栽培板,导轨和机械手安装位移传感器,通过PLC实时采集位移传感器发出的脉冲信息控制导轨和机械手进行坐标定位,完成叉板和放板动作。对搬运机构进行了定位误差试验,通过F检验证明速度对试验误差有显著影响,同时根据试验结果预测了搬运的最佳速度区间范围。     

植物工厂关键技术发展

植物工厂是基于各项先进技术,实现对植物生长环境的人为调控,从而提高植物生产效率和品质的省力型生产方式。介绍了当前植物工厂的6项关键技术,总结了植物工厂的发展意义,并提出了植物工厂的发展方向。      

密闭式植物工厂内大黄育苗技术研究

密闭式植物工厂是指通过工业的生产方式和流程来生产植物的高效农业系统和省力型生产方式。笔者研究了大黄在密闭式植物工厂条件下的育苗技术,目的是实现大黄育苗环节的人工智能控制,为幼苗生长创造良好的环境,减少人工成本,提高种苗存活率和效率。研究结果表明,利用现代农业技术开展大黄栽培标准化技术研究,有利于大黄规范化生产,提高大黄的产量和品质,助推智慧农业的发展。     

一种船载式垂直植物工厂设计与应用

本文介绍了一种船载式植物工厂设计与应用,是完全使用人工光源封闭方式进行蔬菜栽培种植,使蔬菜生长不受任何外部自然条件制约,实现蔬菜周年连续生产。该植物工厂是一种适合海环境条件的垂直种植系统,解决了水平层流种植方式的环境适应性问题。通过紫外线、臭氧等方案进行营养液综合处理,提高了营养液循环使用率,减少了对淡水资源的消耗,降低了设备在海环境条件下的保障需求。该植物工厂的应用解决了船在航行中新鲜蔬菜的补给问题,同时也起到了对海上长期漂泊人员心理的一种疗愈功能。     

集装箱植物工厂变频空调系统设计与应用

为解决集装箱植物工厂运行时内部温度偏高且不均匀,无法满足植物生产所需最佳温度等问题,对集装箱植物工厂变频空调系统进行设计。通过对工厂的结构组成进行统计安排,以及总负荷的计算,确定变频空调系统设计方案。通过测试室内外温度、湿度和光照,结果显示,明期集装箱内温度总平均值为26.3 ℃,湿度总平均值为44.8%,光照总平均值为12 082 lx,满足集装箱植物工厂的设计要求。该设计可加快集装箱内的降温速度,实现温度的精确控制。      

牧草集装箱植物工厂的研发与应用

牧草生产受自然条件限制,在北方冬季,家畜只能采食青干饲料,其营养成分不能充分满足家畜生长需要。针对上述情况,北京市农业机械研究所有限公司进行了牧草集装箱植物工厂的设计开发,通过智能调控系统,达到温、光、湿、气、水、肥的精准控制,摆脱了牧草种植对自然条件的依赖,实现牧草周年高效生产。      

植物工厂自动化物流系统的设计

针对当前植物工厂自动化程度低、人工参与易携带病菌造成污染的问题,开发自动化物流系统,对关键部件输送机构、直角坐标机械臂、末端夹持机构、升降机构、双层栽培架和转向机构进行设计,实现移栽和收获工作过程中苗床的自动搬运.种植区域无人化,有效解决由于工人进入栽培室内作业而带来的病菌污染、作业安全隐患和劳动力成本上升等问题,提高...     

草莓集装箱植物工厂设计与应用

集装箱植物工厂具有可移动性强、使用地域广泛、环境可控、高密度种植和周年生产等优点。简要叙述北京市农业机械研究所有限公司设计开发的一种草莓集装箱植物工厂,该植物工厂整体设计形式呈现模块化,重点围绕栽培系统、补光系统、环境调控系统、营养液循环系统及控制系统进行创新设计,并对栽培环境进行测试。该系统在北京市通州区进行运营生产,试验及运营结果表明:草莓集装箱植物工厂可以用于草莓栽培,为集装箱植物工厂种植栽培拓宽思路;该草莓集装箱植物工厂的设计方案合理,系统配置科学,光能利用率高,种植系统安装便捷,可提高资源利用效率,达到草莓的连年生产需求,为农户创造更高价值。      

植物工厂物流搬运装备关键部件的设计与试验

针对我国立体栽培式植物工厂相关的物流搬运装备方面的研究尚少及现有的装备存在着移动灵活性差、定位精度低等问题,以植物工厂内部栽培板的物流搬运任务为出发点,对植物工厂物流搬运装备的AGV(Automated Guided Vehicle)移动底盘和搬运机械臂等关键部件进行了结构设计,并对搬运机械臂进行了运动学仿真分析。在0.4、1.2、2.0、2.8m4个作业高度下对搬运机械臂进行定位误差试验,结果表明:最大误差值在机械臂整体运动误差所允许的范围之内,且方差分析证明了作业高度对定位误差有显著影响,即随着作业高度的增加,定位精度随之降低。     

植物工厂种植板物流输送系统设计与试验

植物工厂作为目前最高水平的设施农业生产方式,成为近年来研究的重点。多层式立体栽培种植模式最为常见,主要输送方式为人工搬运种植板输送,由于人工搬运效率低、成本高,存在高空作业安全隐患,严重制约了植物工厂作业效率的提高。为此,研发了一种种植板物流输送系统,以立体栽培种植模式为基础,包含地面输送系统、提升车系统及栽培架内无线引导车系统。同时,运用Flexsim软件对该种植板物流输送模式进行仿真,并进行性能试验,结果表明:系统能够实现植物工厂立体栽培模式下种植板的自动化运输作业,作业效率达到500穴盘/h,达到国内领先水平,可为相关植物工厂立体物流输送模式的设计提供理论依据和技术支撑。