基本信息
- 项目名称：
- 新型智能植物工厂
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本植物工厂是利用现代生物学、工程学、环境科学、材料科学和设施园艺等多学科中相关知识，模拟出植物生长发育的最适条件。本发明主要包括钢框架结构系统、多光质控时光照系统、半导体制冷—加热双向温控系统、通风除湿系统、CO2实时监控补给系统、营养液在线监测系统、营养液水位控制系统等。实现了植物快速育苗，品种选育以及各种环境因素对植物的影响等科学研究，同时开发出适于企业规模化生产的家庭式植物工厂。
- 详细介绍：
- 植物工厂是国际上公认的设施农业最高端发展阶段，目前仅有日本、美国、荷兰等少数发达国家掌握这项技术。本发明是利用现代生物学、工程学、环境科学、材料科学和设施园艺等多学科中相关知识，模拟出植物生长发育的最适条件，从而实现植物快速育苗，品种选育以及各种环境因素对植物的影响等科学研究，同时开发出适于企业规模化生产的家庭式植物工厂。 本植物工厂主要包括钢框架结构系统、多光质控时光照系统、半导体制冷—加热双向温控系统、通风除湿系统、CO2实时监控补给系统、营养液在线监测系统、营养液水位控制系统等。 各个系统功能的实现是依据于不同种类的感应装置、实时监控反馈系统及人工光照系统的功能，对植物工厂的光照、温度、湿度、CO2浓度以及营养液等环境要素进行自动监控，实现自动化管理，从而为植物提供一个全面良好的生长环境。 本发明的核心是环境因素智能控制技术和营养液在线监测技术。利用环境控制技术实现植物工厂的全程监控，利用营养液在线监控技术来实施对栽培系统营养液的监控，保证了植物最适宜营养需求。 现有的植物工厂的建设都趋于以植物种植为主的大型化工业生产，离寻常百姓家庭普及植物工厂有很大的距离。本发明正是此类产品的小型化，适用于相关科学研究，还可以作为家庭装饰氧吧、小学生的科普教具和老人的农业嗜好平台。这正是该发明的特点及优点。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的： 植物工厂是一个植物栽培领域的全新课题,在满足以往科学研究需求的基础上，还能控制更精准的实验条件。 小型植物工厂还可以走进家庭作为装饰氧吧，美化生活空间；作为小学生的科普教具，拉近孩子与大自然的距离；作为小型的无土栽培蔬菜种植基地，满足老人的农业嗜好。 此外，植物工厂为生活在恶劣环境中人群，如远洋舰、高山哨所、地下防空洞甚至是未来的空间站，提供了蔬菜的补给。它也极大地缓解了全球耕地资源大幅缩减的严峻形势，在解决粮食问题方面发挥越来越重要的作用。 植物工厂存在着巨大的价值，其更广阔的应用空间，仍等待着我们去发掘。 基本思路： 所采用的智能在线监控系统对植物工厂的光照、温度、湿度、CO2浓度以及营养液EC值pH值等环境要素进行了无线远程监控，实现自动化管理，为植物提供一个全面适宜的生长环境。 创新点及技术关键： 1.多光质控时光照系统。 2.半导体制冷—加热双向温控系统。 3.CO2实时监控补给系统。 4.营养液在线监测系统。 5.营养液水位控制系统。 6.远程监控系统。 技术指标 对各个生态因子控制系统的分单元及整体功能进行试验。探索并研究出各个系统的最佳使用范围及强度，实现整个植物工厂的环境最优控制。
科学性、先进性
- 植物工厂以人工可控的环境设施为主要特征，受地理、气候等自然条件的影响小，可以按计划和市场需求进行生产，作物生长周期短、速度快、污染少，同时通过多层、立体式栽培以及周年多茬次的安排，单位土地面积的利用率和作物产量可以得到成倍甚至数十倍的提高。同时实现植物组培，快速育苗，新品种选育以及各种环境因素对植物的影响等科学研究。植物工厂必将对未来的植物科学研究以及农作方式与家庭生活产生重大的影响 实质性技术特点和显著进步 本发明的核心是环境因素智能控制技术和营养液在线监测技术。环境控制技术是通过多光质控时光照系统、半导体制冷—加热双向温控系统、通风除湿系统、CO2实时监控补给系统，来实现植物工厂的全程监控。营养液在线监控技术是通过对营养液的EC值、pH值和液面高度等要素的在线监测来实施对栽培系统营养液的监控，保证了植物最适宜营养需求。
获奖情况及鉴定结果
- 作品主要结果拟申请国家专利 级别水平达到国内领先
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利实施许可
作品可展示的形式
- 实物、模型、图纸、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 适用范围 植物组培，快速育苗，新品种选育以及各种环境因素对植物的影响等科学研究 家庭植物工厂作为家庭叶菜供应的补充，作为绿化的装饰，作为室内氧吧，也可以作为小学生的科普教具，更是老人的农业嗜好平台。 技术特点和优势 解决了科研领域的一些实际问题，满足了以往植物培养研究中未能达到的实验条件。通过对植物工厂化生产中人工光源的选用、制冷加热系统的设计、营养液监测等分项技术的试验研究，开发了适合我们情况的人工光型密闭式植物工厂。 近年来，随着城市化的加剧以及人们生态环保意识的加强，小型智能植物工厂潜在着巨大的市场与商机，我们结合企业与家庭的生产生活要求，开发出这一套植物工厂培养箱。 市场推广预测 本发明主要应用于科学研究、园艺观赏及家庭种植。 对于大规模低成本的优质种苗、新品种种苗和珍贵药草的组培及人工栽培具有很广阔的应用前景。 它给家居带来四季美景，给生活增添乐趣，给食物带来安全放心。目前，我们遵循低碳环保绿色健康的原则将不断的完善该产品，于不久将来会有更多的产品面市
同类课题研究水平概述
- 植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现植物周年连续生产的高效系统，是对植物生育的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。植物工厂是科学技术发展到一定阶段的必然产物，是现代生物技术、建筑工程、环境控制、机械传动、材料科学、设施园艺和计算机科学等多学科集成创新、知识与技术高度密集的生产方式。 植物工厂是国际上公认的设施农业最高端发展阶段，目前仅有日本、美国、荷兰等少数发达国家掌握这项技术。植物工厂技术的突破将会解决人类发展面临的诸多瓶颈，甚至可以实现在荒漠、戈壁、海岛、水面等非可耕地，以及在城市的摩天大楼里进行正常生产。因此被认为是21世纪解决粮食安全、人口、资源、环境问题的重要途径，也是未来航天工程、月球和其他星球探索过程中实现食物自给的重要手段。 进入21世纪以来，国内外一些科研单位先后在无土栽培、植物组培和植物工厂方面进行了一些研究与开发，目前已经取得了一些阶段性成果，如：营养液的配方与实用技术逐步得到开发，栽培技术体系和环境控制技术体系日趋成熟等。 现有的植物工厂的建设多趋于以植物种植为主的大型化工业生产，离寻常百姓家庭普及植物工厂有很大的距离，现在市场上缺乏小型智能适于室内园艺生产，科普教育，相关科学研究等的植物工厂。而本发明正是此类产品的小型化，适用于植物组培，快速育苗，新品种选育以及各种环境因素对植物的影响等科学研究，还可以放置在家庭环境的任何一处，作为家庭的装饰氧吧以及小学生的科普教具和老人的农业嗜好平台。这正是该发明的特点及优点。
