基于 PLC 技术的种苗精准光培育平台设计与试验

【目的】光是影响植物生长、发育、代谢及外部表型最为重要的一个因素。在植物生长过程中，常使用人工光源代替自然光对种苗进行补光，以提高果蔬的品质、产量和效率。人工光型植物工厂是标准化高效育苗的重要途径之一，但其光源能耗高，占植物工厂总能耗的 60%~80%，严重阻碍工厂化育苗技术的推广与应用。因此，降低光源能耗，提高光的利用率是植物工厂育苗的核心目标之一。【方法】针对植物工厂培育平台层高固定、能耗高且难以匹配种苗生长光需求等问题，采用理论分析、模型构建和试验相结合的方法，开发一款基于可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技术的种苗精准光培育平台。以黄瓜幼苗为对象，验证种苗精准光培育平台光强调控系统性能，探究其对黄瓜幼苗生长的影响。【结果】灯珠结构优化后的光强以及光分布均匀性均有所提高。开发的平台可通过手动、自动、HMI（ Human Machine Interface）和上位机等方式对黄瓜幼苗进行补光。通过平台光辐射能耗模型和层高调整控制策略，有效降低 LED 运行功率，节约电能约40.65%，光平台辐射模型的最大相对误差为 34.37%，最小相对误差为 3.57%，平均相对误差为 11.45%。栽培试验表明，在相同光强处理下，通过对比种苗精准光培育平台与传统层高固定平台对比，幼苗表型参数与壮苗指数无显著性差异。【结论】基于 PLC 技术的种苗精准光培育平台可以实现自动升降和智能调光，且在不影响种苗生长的情况下最多可节约电能 40.65%。

Design and Experiment of Precise Light Cultivation Platform for Seedlings Based on PLC Technology