Auteur: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, ensfh.Boarne Media: Agricultural Engineering Technology (griene túnbou)

De plant fabryk kombineart moderne yndustry, biotechnology, fiedingsstoffen hydroponics en ynformaasje technology te fieren hege-precision kontrôle fan miljeu faktoaren yn de foarsjenning.It is folslein ynsletten, hat lege easken oan 'e omlizzende omjouwing, ferkoart de plantrippingsperioade, besparret wetter en dong, en mei de foardielen fan net-bestridingsmiddelproduksje en gjin ôffalferliening, is de effisjinsje fan lângebrûk fan ienheid 40 oant 108 kear fan dat fan iepen fjild produksje.Under harren spylje de yntelliginte keunstmjittige ljochtboarne en har ljochtomjouwingsregeling in beslissende rol yn har produksje-effisjinsje.

As in wichtige fysike omjouwingsfaktor spilet ljocht in wichtige rol by it regeljen fan plantgroei en materiaal metabolisme."Ien fan 'e haadfunksjes fan' e plantfabryk is de folsleine keunstmjittige ljochtboarne en it realisearjen fan yntelliginte regeling fan 'e ljochtomjouwing" is in algemiene konsensus wurden yn 'e yndustry.

Planten needsaak foar ljocht

Ljocht is de ienige enerzjyboarne fan plantfotosynteze.Ljochtintensiteit, ljochtkwaliteit (spektrum) en periodike ljochtferoaringen hawwe in djippe ynfloed op de groei en ûntwikkeling fan gewaaksen, wêrby't de ljochtintensiteit de grutste ynfloed hat op plantfotosynteze.

■ Ljochtintensiteit

De yntensiteit fan ljocht kin de morfology fan gewaaksen feroarje, lykas bloei, ynternoade lingte, stieldikte, en blêdgrutte en dikte.De easken fan planten foar ljochtintensiteit kinne wurde ferdield yn ljocht-leafde, medium-ljocht-leafde, en leech-ljocht-tolerante planten.Griente binne meast ljocht-leafde planten, en harren ljocht kompensaasje punten en ljocht sêding punten binne relatyf heech.Yn fabriken foar keunstmjittige ljochtplanten binne de relevante easken fan gewaaksen foar ljochtintensiteit in wichtige basis foar it selektearjen fan keunstmjittige ljochtboarnen.It begripen fan 'e ljochteasken fan ferskate planten is wichtich foar it ûntwerpen fan keunstmjittige ljochtboarnen, It is ekstreem needsaaklik om de produksjeprestaasjes fan it systeem te ferbetterjen.

■ Ljocht kwaliteit

De ljochtkwaliteit (spektrale) ferdieling hat ek in wichtige ynfloed op plantfotosynteze en morfogenese (figuer 1).Ljocht is diel fan strieling, en strieling is in elektromagnetyske welle.Elektromagnetyske weagen hawwe wellenkenmerken en kwantum (dieltsjes) skaaimerken.It kwantum fan ljocht wurdt foton neamd yn it túnboufjild.Straling mei in golflingte berik fan 300 ~ 800nm ​​wurdt neamd fysiologysk aktive strieling fan planten;en strieling mei in golflingteberik fan 400 ~ 700nm wurdt fotosyntetysk aktive strieling (PAR) fan planten neamd.

Chlorofyl en karotenen binne de twa wichtichste pigmen yn plantfotosynteze.Figuer 2 lit it spektrale absorptionspektrum fan elk fotosyntetyske pigment sjen, wêryn it chlorofylabsorpsjespektrum konsintrearre is yn 'e reade en blauwe bands.It ljochtsysteem is basearre op de spektrale behoeften fan gewaaksen om ljocht keunstmjittich oan te foljen, om sa de fotosynteze fan planten te befoarderjen.

■ fotoperioade
De relaasje tusken fotosynteze en fotomorfogenese fan planten en deilingte (of fotoperiodetiid) wurdt fotoperioditeit fan planten neamd.De fotoperioditeit is nau besibbe oan de ljochtoeren, wat ferwiist nei de tiid dat it gewaaks troch ljocht bestriele wurdt.Ferskillende gewaaksen hawwe in bepaald oantal oeren ljocht nedich om de fotoperioade te foltôgjen om te bloeien en frucht te dragen.Neffens de ferskillende fotoperioden kin it ferdield wurde yn lange-dei gewaaksen, lykas koal, ensfh., dy't mear as 12-14h ljochtoeren nedich binne op in bepaald stadium fan syn groei;koarte-dei gewaaksen, lykas sipels, soybeans, ensfh, fereaskje minder as 12-14h Illumination oeren;medium-sinne gewaaksen, lykas komkommers, tomaten, paprika, ensfh, kinne bloeie en drage frucht ûnder langer of koarter sinneljocht.
Under de trije eleminten fan 'e omjouwing is ljochtintensiteit in wichtige basis foar it selektearjen fan keunstmjittige ljochtboarnen.Op it stuit binne d'r in protte manieren om ljochtintensiteit út te drukken, benammen ynklusyf de folgjende trije.
(1) Ferljochting ferwiist nei de oerflakstichtens fan ljochtflux (ljochtflux per ienheid gebiet) ûntfongen op it ferljochte fleantúch, yn lúks (lx).

（2） Fotosyntetysk aktive strieling, PAR，Ienheid: W/m².

(3) De fotosyntetysk effektive fotonfluxdichte PPFD of PPF is it oantal fotosyntetysk effektive strieling dat berikt of trochgiet troch ienheid tiid en ienheid gebiet, ienheid: μmol / (m² · s). direkt ferbân mei fotosynteze.It is ek de meast brûkte ljochtintensiteitsindikator op it mêd fan plantproduksje.

Ljochtboarneanalyse fan typysk oanfoljend ljochtsysteem
Oanfolling foar keunstmjittich ljocht is om de ljochtintensiteit yn it doelgebiet te ferheegjen of de ljochttiid te ferlingjen troch in oanfolling ljochtsysteem te ynstallearjen om de ljochtfraach fan planten te foldwaan.Yn 't algemien omfettet it oanfoljende ljochtsysteem oanfoljende ljochtapparatuer, circuits en har kontrôlesysteem.Oanfoljende ljochtboarnen omfetsje benammen ferskate mienskiplike soarten lykas gloeilampen, fluorescent lampen, metaal halide lampen, hege druk natrium lampen en LED's.Fanwegen de lege elektryske en optyske effisjinsje fan gloeilampen, lege fotosyntetyske enerzjy-effisjinsje en oare tekoarten, is it troch de merk elimineare, dus dit artikel makket gjin detaillearre analyze.

■ Fluorescent lamp
Fluorescent lampen hearre ta it type lege-druk gas discharge lampen.De glêzen buis is fol mei kwikdamp of inert gas, en de binnenmuorre fan 'e buis is bedekt mei fluorescent poeder.De ljochte kleur ferskilt mei it fluorescent materiaal dat yn 'e buis bedekt is.Fluorescent lampen hawwe goede spektrale prestaasjes, hege ljocht effisjinsje, lege macht, langer libben (12000h) yn ferliking mei gloeilampen, en relatyf lege kosten.Om't de fluorescentlamp sels minder waarmte útstjit, kin er foar ferljochting ticht by de planten stean en is it geskikt foar trijediminsjonale teelt.De spektrale yndieling fan 'e fluorescent lamp is lykwols ûnferstannich.De meast foarkommende metoade yn 'e wrâld is om reflektors ta te foegjen om de effektive ljochtboarnekomponinten fan' e gewaaksen yn it kultivaasjegebiet te maksimalisearjen.Japansk adv-agri bedriuw hat ek in nij type oanfoljende ljochtboarne HEFL ûntwikkele.HEFL heart eins ta de kategory fan fluorescent lampen.It is de algemiene term foar kâlde kathode fluorescent lampen (CCFL) en eksterne elektrodes fluorescent lampen (EEFL), en is in mingde elektrodes fluorescent lamp.De HEFL-buis is ekstreem tin, mei in diameter fan mar sawat 4 mm, en de lingte kin oanpast wurde fan 450 mm oant 1200 mm neffens de behoeften fan teelt.It is in ferbettere ferzje fan de konvinsjonele fluorescent lamp.

■ Metal halide lamp
De metaalhalidelamp is in ûntladingslampe mei hege yntinsiteit dy't ferskate eleminten stimulearje kin om ferskate golflingten te produsearjen troch ferskate metaalhalogeniden (tinbromide, natriumjodide, ensfh.) yn 'e ûntladingsbuis ta te foegjen op basis fan in hege druk kwiklamp.Halogenlampen hawwe hege ljochteffisjinsje, hege krêft, goede ljochtkleur, lang libben en grut spektrum.Om't de ljochteffisjinsje lykwols leger is as dy fan natriumlampen mei hege druk, en it libben koarter is as dy fan natriumlampen mei hege druk, wurdt it op it stuit allinich brûkt yn in pear plantfabriken.

■ Natriumlamp mei hege druk
Hege druk natrium lampen hearre ta it type fan hege druk gas discharge lampen.De hege druk natrium lamp is in hege-effisjinsje lamp dêr't hege-pressure natrium damp wurdt ynfolle yn de ûntlading buis, en in lyts bedrach fan xenon (Xe) en kwik metaal halide wurde tafoege.Om't hege druk natrium lampen hawwe hege elektro-optyske konverzje effisjinsje mei legere produksje kosten, hege druk natrium lampen binne op it stuit it meast brûkt yn de tapassing fan oanfoljend ljocht yn agraryske foarsjennings.Troch de tekoarten fan lege fotosyntetyske effisjinsje yn har spektrum hawwe se lykwols de tekoarten fan lege enerzjy-effisjinsje.Oan 'e oare kant binne de spektrale komponinten útstjoerd troch hege druk natriumlampen benammen konsintrearre yn' e giel-oranje ljochtbân, dy't de reade en blauwe spektra mist dy't nedich binne foar plantgroei.

■ Light emitting diode
As in nije generaasje ljochtboarnen hawwe ljocht-emittearjende diodes (LED's) in protte foardielen, lykas hegere elektro-optyske konverzje-effisjinsje, ferstelber spektrum, en hege fotosyntetyske effisjinsje.LED kin monochromatyske ljocht útjaan dat nedich is foar plantgroei.Yn ferliking mei gewoane fluorescent lampen en oare oanfoljende ljocht boarnen, LED hat de foardielen fan enerzjybesparring, miljeubeskerming, lange libben, monochromatyske ljocht, kâld ljocht boarne ensafuorthinne.Mei de fierdere ferbettering fan 'e elektro-optyske effisjinsje fan LED's en de fermindering fan kosten feroarsake troch it skaaleffekt, sille LED-groei-ljochtsystemen de mainstream-apparatuer wurde foar it oanfoljen fan ljocht yn agraryske foarsjenningen.As resultaat binne LED-groeiljochten tapast oer 99,9% plantfabriken.

Troch fergeliking kinne de skaaimerken fan ferskate oanfoljende ljochtboarnen dúdlik wurde begrepen, lykas werjûn yn Tabel 1.

Mobile ferljochting apparaat
De yntinsiteit fan ljocht is nau besibbe oan de groei fan gewaaksen.Trijediminsjonale teelt wurdt faak brûkt yn plantfabriken.Troch de beheining fan 'e struktuer fan' e kultivaasjerekken sil de unjildige ferdieling fan ljocht en temperatuer tusken de rigen lykwols ynfloed hawwe op 'e opbringst fan' e gewaaksen en sil de rispingeperioade net syngronisearje.In bedriuw yn Peking hat mei súkses in hânmjittich opheffen ljocht oanfolling apparaat ûntwikkele (HPS ferljochting fixture en LED groeie ferljochting fixture) yn 2010. It prinsipe is om te draaien de driuwfear skacht en de winder fêstmakke op it troch it skodzjen fan de handgreep te draaien de lytse film reel om it doel te berikken fan it weromlûken en ôfwikkeljen fan it draadseil.De draadseil fan 'e groei ljocht is ferbûn mei it kronkeljende tsjil fan' e lift troch meardere sets fan omkearde tsjillen, om it effekt te berikken fan it oanpassen fan 'e hichte fan' e groei ljocht.Yn 2017 ûntwurp en ûntwikkele it boppeneamde bedriuw in nij mobyl ljochtsupplementapparaat, dat automatysk de ljochtsupplementhichte yn realtime oanpasse kin neffens de behoeften fan gewaaksgroei.It oanpassingsapparaat is no ynstalleare op it 3-laach ljochtboarne opheffen type trijediminsjonale teeltrek.De boppeste laach fan it apparaat is it nivo mei de bêste ljocht betingst, dus it is foarsjoen fan hege-pressure natrium lampen;de middelste laach en de ûnderste laach binne foarsjoen fan LED groeie ljochten en in lift oanpassing systeem.It kin de hichte fan it groeiljocht automatysk oanpasse om in gaadlike ljochtomjouwing foar de gewaaksen te leverjen.

Yn ferliking mei it mobile ljochtsupplementapparaat oanpast foar trijediminsjonale teelt, hat Nederlân in horizontaal beweechber LED-ljocht-oanfolling-ljochtapparaat ûntwikkele.Om de ynfloed fan 'e skaad fan' e groei ljocht op 'e groei fan planten yn' e sinne te foarkommen, kin it groei ljochtsysteem oan beide kanten fan 'e beugel troch de teleskopyske slide yn' e horizontale rjochting skood wurde, sadat de sinne folslein is. bestriele op 'e planten;op bewolkte en reinige dagen sûnder sinneljocht, Druk it groei ljochtsysteem nei it midden fan 'e beugel om it ljocht fan' e groei ljochtsysteem de planten gelijkmatig te foljen;ferpleatse it groei ljocht systeem horizontaal troch de slide op 'e beugel, foarkomme faak disassembly en fuortheljen fan it groeie ljocht systeem, en ferminderje de arbeid yntinsiteit fan meiwurkers, dus effektyf ferbetterjen wurk effisjinsje.

Untwerpideeën fan typysk groeiljochtsysteem
It is net dreech om te sjen út it ûntwerp fan it oanfoljende apparaat foar mobyl ferljochting dat it ûntwerp fan it oanfoljende ferljochtingssysteem fan 'e plantfabryk meastentiids de ljochtintensiteit, ljochtkwaliteit en fotoperioadeparameters fan ferskate gewaaksgroeiperioaden nimt as de kearnynhâld fan it ûntwerp , fertrouwe op it yntelliginte kontrôlesysteem om te realisearjen, it ultime doel fan enerzjybesparring en hege opbringst te berikken.

Op it stuit is it ûntwerp en de bou fan oanfoljend ljocht foar blêdgrienten stadichoan matured.Bygelyks, leafy grienten kinne wurde ferdield yn fjouwer stadia: seedling stadium, mid-groei, let-groei, en ein stadium;Fruit-griente kinne wurde ferdield yn seedlingsfaze, vegetative groeifaze, bloeiende faze, en rispinge faze.Fanút de attributen fan oanfoljende ljochtintensiteit moat de ljochtintensiteit yn 'e seedlingsstadium wat leger wêze, op 60 ~ 200 μmol / (m²·s), en dan stadichoan tanimme.Leafy grienten kinne berikke oant 100 ~ 200 μmol / (m² · s), en fruit grienten kinne berikke 300 ~ 500 μmol / (m² · s) om te garandearjen de ljochtintensiteit easken fan plant fotosynteze yn elke groei perioade en foldwaan oan de behoeften fan hege opbringst;Wat ljochtkwaliteit oanbelanget is de ferhâlding fan read nei blau tige wichtich.Om de kwaliteit fan seedlings te ferheegjen en oermjittige groei yn 'e seedlingsstadium te foarkommen, wurdt de ferhâlding fan read nei blau oer it algemien ynsteld op in leech nivo [(1 ~ 2): 1], en dan stadichoan fermindere om te foldwaan oan de behoeften fan plant ljocht morfology.De ferhâlding fan read oant blau oant bledgroente kin ynsteld wurde op (3 ~ 6): 1.Foar de fotoperioade, fergelykber mei de ljochtintensiteit, moat it in trend sjen litte fan tanimmend mei it ferlingjen fan 'e groeiperioade, sadat blêdgrienten mear fotosyntetyske tiid hawwe foar fotosynteze.It ljochte oanfollingûntwerp fan fruit en griente sil yngewikkelder wêze.Neist de hjirboppe neamde basiswetten moatte wy rjochtsje op 'e ynstelling fan' e fotoperioade yn 'e bloeiende perioade, en de bloei en fruchting fan grienten moatte befoardere wurde, om net te backfire.

It is it neamen wurdich dat de ljochtformule de einbehanneling moat befetsje foar ljochtomjouwingsynstellingen.Bygelyks, trochgeande ljocht oanfolling kin gâns ferbetterje de opbringst en kwaliteit fan hydroponic leafy griente seedlings, of brûk UV behanneling te gâns ferbetterje spruiten en leafy grienten (benammen pears Leaves en reade leaf salade) fiedingskwaliteit.

Neist it optimalisearjen fan ljochtoanfolling foar selekteare gewaaksen, hat it ljochtboarnekontrôlesysteem fan guon fabriken foar keunstmjittige ljochtplanten de lêste jierren ek rap ûntwikkele.Dit kontrôlesysteem is oer it algemien basearre op 'e B / S-struktuer.Fernkontrôle en automatyske kontrôle fan omjouwingsfaktoaren lykas temperatuer, fochtigens, ljocht en CO2-konsintraasje tidens de groei fan gewaaksen wurde realisearre fia WIFI, en tagelyk wurdt in produksjemetoade realisearre dy't net wurdt beheind troch eksterne omstannichheden.Dit soarte fan yntelligint oanfoljend ljochtsysteem brûkt LED groeie ljochtarmatuur as oanfoljende ljochtboarne, kombinearre mei yntelliginte kontrôlesysteem op ôfstân, kin foldwaan oan 'e behoeften fan plantgolflingteferljochting, is benammen geskikt foar ljocht-kontroleare plantkultivaasjeomjouwing, en kin goed foldwaan oan'e fraach fan 'e merk. .

Ofslutende opmerkingen
Plantenfabriken wurde beskôge as in wichtige manier om wrâldboarne-, befolkings- en miljeuproblemen yn 'e 21e ieu op te lossen, en in wichtige manier om selsfoarsjennigens te berikken yn takomstige high-tech projekten.As in nij soarte fan agraryske produksjemetoade binne plantfabriken noch yn 'e lear- en groeifaze, en mear omtinken en ûndersyk binne nedich.Dit artikel beskriuwt de skaaimerken en foardielen fan mienskiplike metoaden foar oanfoljende ferljochting yn plantfabriken, en yntroduseart de ûntwerpideeën fan typyske oanfoljende ljochtsystemen foar gewaaks.It is net lestich te finen troch ferliking, om te gean mei it lege ljocht feroarsake troch swier waar lykas trochgeande bewolking en haze en om hege en stabile produksje fan foarsjenningsgewaaksen te garandearjen, LED Grow ljochtboarne-apparatuer is it meast yn oerienstimming mei hjoeddeistige ûntwikkeling trends.

De takomstige ûntwikkelingsrjochting fan plantfabriken soe moatte rjochtsje op nije hege-precision, lege kosten sensoren, op ôfstân regele, ferstelbere spektrum ferljochting apparaat systemen en saakkundige kontrôle systemen.Tagelyk sille de takomstige plantfabriken trochgean te ûntwikkeljen nei lege kosten, yntelligint en sels oanpassend.It brûken en popularisearjen fan LED-groei ljochtboarnen jouwe garânsje foar hege-precision miljeu kontrôle fan plant fabriken.Regeljouwing fan LED-ljochtomjouwing is in kompleks proses wêrby't wiidweidige regeling fan ljochtkwaliteit, ljochtintensiteit en fotoperioade is.Relevante saakkundigen en gelearden moatte yngeand ûndersyk útfiere, it befoarderjen fan LED-oanfoljende ferljochting yn fabriken foar keunstmjittich ljocht.