Abstract: De lêste jierren, mei de trochgeande ferkenning fan moderne agraryske technology, hat de plantfabriekyndustry ek rap ûntwikkele. Dit papier yntroduseart de status quo, besteande problemen en ûntwikkeling fan plantenfabriek- of plantenfabriek- en sektorûntwikkeling, en sjocht út nei it ûntwikkeling-trend en útsicht fan plantfabriken yn 'e takomst.

1. Aktuele status fan technologyûntwikkeling yn plantfabriken yn Sina en yn it bûtenlân

1.1 De status quo fan ûntwikkeling fan bûtenlânske technology

Sûnt de 21e ieu is it ûndersyk nei plantfabrieken fokt op 'e ferbettering fan ljochteffektyf, it meitsjen fan mear laach trije-dimensjonele kultivaasjetelmateriaal, en it ûndersyk en ûntwikkeling fan yntelliginte management en kontrôle. Yn 'e 21e ieu hat de ynnovaasje fan agrurure LED-boarnen útgien makke, wichtige technyske stipe leverje foar de tapassing fan LED-enerzjy-bewarje ljochtboarnen yn plantfabriken. Chiba-universiteit yn Japan hat in oantal ynnovaasjes makke yn ljochte boarnen fan hege effisjinsje, enerzjybesparring, enerzjybesparring, en kultivaasjetechniken. Wageningen University yn Nederlân brûkt gewaaks omjouwing en Dynamyske optimalisaasje-technology om in yntelliginte apparatuer te ûntwikkeljen foar plantfabriksjes, dy't wurkkosten fermindert en ferbetteret de produktiviteit signifikant.

De lêste jierren hawwe plantfabrieken stadichoan, realiseare de semi-automatisearring fan produksjeprosessen fan sieding, seedling opfertraging, oerplante, en rispinge. Japan, Nederlân, en de Feriene Steaten binne oan 'e foarkant, mei in hege graad fan meganaasje, automatisearring, en yntelliginsje, en ûntwikkelje yn' e rjochting fan fertikale lânbou en unmanned operaasje.

1.2 Technology Untwikkelingstatus yn Sina

1.2.1 SPESIALIZD LED LID-boarne en enerzjybesparjende applikaasje technologyapparatuer foar keunstmjittich ljocht yn plantfabryk

Spesjale reade en blauwe LED-late-late-boarnen foar de produksje fan ferskate plantesoarten yn plantfabriken binne ien nei de oare ûntwikkele. De krêft berik fan 30 oant 300 w, en de bestraling ljocht yn 'e bestraling is 80 oant 500 μmol / (M2 • S), dy't in passende drompelbaan is, om it effekt fan hege effisjinsje te berikken Enerzjy besparje en oanpasse oan 'e behoeften fan plantgroei en ferljochting. Yn termen fan ljochtboarne Heat Dissipation Management is it aktive waarmte Dissipaasje fan 'e Ljochtboarne fan' e Light Boarne ynskeakele, dy't it ljocht fan it ljocht fermindering ferminderet en it libben fan 'e ljochtboarne fermindert. Derneist om in metoade om de hjittens te ferminderjen fan LED-ljochtboarne fia fiedingsstoffen- of wettersirkulaasje wurdt foarsteld. Yn termen fan ljochtboarne romte-behear, neffens it útskeakele wetgrutte yn 'e seedlingstadium en letter poadium fan' e fertikale romte fan LED-boarne kin de plantkap wurde opljochte op 'e slute ôfstân en it doel berikt. Op it stuit kin it enerzjyferfolging fan keunstmjittige plantplante-fabrieksboarne kinne ferantwurdzje foar 50% nei 60% fan it totale bestjoerings enerzjy-konsumpsje fan it plantfabryk. Hoewol LED kin 50% enerzjy opslaan yn fergeliking mei fluorescerende lampen, is d'r noch de potensjele en needsaak fan ûndersyk nei enerzjybesparring en konsumpsje.

1.2.2 Multi-laach trije-dimensjonale kultivaasjetechnology en apparatuer

De laach-gap fan 'e trijedimensjonele kultivearring wurdt fermindere, om't de LED de fluorescerende lamp ferfangt, dy't de trije-dimensjonale romte-gebrûktridisaasje-effisjinsje ferbetteret fan' e plant-kultivaasje. D'r binne in protte stúdzjes op it ûntwerp fan 'e ûnderkant fan it kultivaasj bed. De ferhege strepen binne ûntworpen om twatalich stream te generearjen, dat kin helpe om plantfieding te nimmen om fiedingsstoffen te absorbearjen yn 'e fiedingsstolinal gelyk en ferheegje de konsintraasje fan ûntheffing oksygen. Mei help fan it Colonisation Board binne d'r twa kolonisaasjemetoaden, dat is, de plestik Colonisation Cups fan ferskate grutte of de kolonistyske klanten fan 'e sponge-perimeter-perimeter-perimeteron-perimeter-kolonisaasje. In glidaal kultivaasjelbêd is ferskynd, en it plantaardeboerd en de planten dêrfan kinne manuell wurde skood, it realisearjen fan 'e produksjemodus fan it plantsjen oan ien ein fan it kultivaasjebêd en rispinge. Op it stuit is in ferskaat oan trijedimensjonele multuerleermultuertechnology en apparatuer op basis fan fiedingsfolle Film-technology en de technology en apparatuer foar substralen fan aardbehearen, Aerosol-kultivaasje fan blykberen en blommen hawwe sprongen op. De neamde technology hat rap ûntwikkele.

1.2.3 FOOLRIENT SOPPOOLS SIRSKATION TECHNOLOGY EN EQUIDING

Neidat de fiedingsynstellingen is brûkt foar in perioade fan tiid, is it nedich om wetter en minerale eleminten ta te foegjen. Yn 't algemien is it bedrach fan nij tariede notitieroplossing en it bedrach fan soere-basisoplossing wurde bepaald troch eq en ph te mjitten. Grutte dieltsjes fan sedimint as root-eksfoliaasje yn 'e fiedingsstoff-oplossing moatte wurde ferwidere troch in filter. Wortgebedriuwen yn 'e fiedingsoplossing kinne wurde ferwidere troch fotokataalmetoaden om trochgeande crestaks te foarkommen yn hydroponika, mar d'r binne bepaalde risiko's yn fiedingsbedriuw.

1.2.4 Miljeubehearstechnology en apparatuer

De loftreinigens fan 'e produksjeromte is ien fan' e wichtige yndikatoaren fan 'e loftkwaliteit fan it plantfabryk. De loft-skjinmeitsjen (yndikatoaren fan ophâlden dieltsjes en regele baktearjes) yn 'e produksjeromte fan it plantfabryk ûnder dynamyske omstannichheden moatte wurde kontroleare nei in nivo boppe 100.000. Materiaal desinfeksjeynút ynput, ynkommende personiel fan 'e aksjes fan personiel, en frisse lucht sirkulaasje loft suvere-systeem (loftfilstraasjestelsel) binne allegear basisfeilingen. De temperatuer en fochtigens, CO2-konsintraasje en loftstreamnassing fan 'e loft yn' e produksjeromte binne in oare wichtige ynhâld fan loftkwaliteitskontrôle. Neffens rapporten, apparatuer ynstelle lykas luchtkastingen, luchtbedriuwen en luchtbedriuwen en luchtfergruttingen sels, kalmeel en loftrâne snelheid yn 'e produksjeromte, om hege romtlike uniformiteit te berikken en te foldwaan oan plantenbehoeften op ferskate romtlike lokaasjes. De Temperatuer, Feuchte- en CO2-konsintraasjegestysteem en it frisse loftsysteem binne organysk yntegrearre yn it sirkulearjende loftsysteem. De trije systemen moatte de loftkleurich diele, lucht ynlaat en luchtútjefte, en jouwe macht troch de fan om de sirkulaasje fan loftstream, filtraasje en desinfeksje en fernijing en uniformiteit fan loftkwaliteit te realisearjen. It soarget derfoar dat de plantproduksje yn it plantfabryk frij is fan pests en sykten, en gjin pesticide-applikaasje is fereaske. Tagelyk, de uniformiteit fan 'e temperatuer, luchtvochtigheid, fleantúch en CO2-konsintraasje fan' e elopen fan 'e groeiende omjouwing yn' e kap is garandearre om te foldwaan oan de behoeften fan plantgroei.

2. Untwikkelingstatus fan plantfabrykyndustry

2.1 Status quo fan bûtenlânske plantfabrykyndustry

Yn Japan binne it ûndersyk en ûntwikkeling en yndustrialisaasje en yndustrialisaasje fan keunstmjittige fabriken relatyf rap, en se binne by it haadnivo. Yn 2010 lansearre de Japanske regearing 50 miljard yen om technologyûndersyk te stypjen en ûntwikkeling en yndustriële demonstraasje. Acht ynstellingen ynklusyf ynklusyf Chiba University en Japan Plant Factory Research Association die mei. Takenbedriuw Untfongen en eksploitearre it earste yndie ynformaasje foar yndustrialisaasje fan in plantfabryk mei in deistige útfier fan 3.000 planten. Yn 2012 wie de produksjekosten fan it plantfabryk 700 yen / kg. Yn 2014 waard Factory Plant Factory yn Taga Castle, waard Miyagi Prefecture foltôge, waard de earste LED-plantfabryk fan 'e wrâld, mei in deistige útfier fan 10.000 planten. Sûnt 2016 hawwe LED-plantfabrieken it rappe baan ynfierd yn 'e rappe yndustrialisaasje yn Japan, en brekke-sels as rendele bedriuwen binne de iene nei it oare ûntstien. Yn 2018 ferskynde in grutskalige plantekabriksjes mei in deistige produksjekapasiteit fan 50.000 oant 100.000 planten de iene, en de wrâldwide plantfabriksjes ûntwikkelje nei grutskalige, profesjonele en yntelliginte ûntwikkeling. Tagelyk, Tokio Electric Power, begon Okinawa-elektryske macht en oare fjilden te ynvestearjen yn plantfabriken. Yn 2020 sil it merkdiel wurde produsearre troch Japanske plantfabriken, sille sawat 10% fan 'e heule slaadmelding ferantwurdzje. Under de mear as 250 keunstmjittige plantfabriken fan ljochtstype, binne 20% yn in ferliesfoarmich poadium, 50% binne by it skoft nivo, en 30% binne yn in profitabele poadium, wêrby't kultiveare plant soarten binne sla, krûden, en seedlings.

Nederlân is in echte wrâldlieder op it fjild fan kombineare applikaasje Technology fan Solar Light foar plantfabryk, mei in hege meganaasje, automatisearring, yntelliginsje, yntelliginsje, in folsleine set technologyen en apparatuer Produkten nei it Midden-Easten, Afrika, Sina en oare lannen. American Aerofarms Farm leit yn Newark, New Jersey, USA, mei in gebiet fan 6500 M2. It groeit foaral grienten en krûden, en de útfier is sawat 900 t / jier.

Fertikale lânbou yn Aerofarms

It fertikale pleatsplantfabryk Factory fan Plentcental Company yn 'e Feriene Steaten Adopt LED-ferljochting en in fertikale plantfamder mei in hichte fan 6 m. Planten groeie fan 'e kanten fan' e planters. Fertrouwe op Watering fan swiertekrêft, dizze metoade foar it plantsjen fereasket gjin ekstra pompen en is mear wetter effisjint dan konvinsjonele lânbou. Plentcenty beweart syn pleats produseart 350 kear de útfier fan in konvinsjonele pleats by it brûken fan mar 1% fan it wetter.

Vertical Farming Plant Factory, Plentcental Company

2.2 Status Plant Factory Industry yn Sina

Yn 2009, de earste produksjeplantfabryk yn Sina mei yntelliginte kontrôle as de kearn waard boud en yn wurking yn Changchun-Agriculturysk Expo park. It bouwgebiet is 200 m2, en de miljeufaktoaren, lykas temperatuer, lightitity, CO2 en fiedingsoplossend oplosseponsintraasje fan it plantfabryk kin automatysk wurde kontroleare yn 'e echte tiid om yntelligint te realisearjen.

Yn 2010 boud de Tongzhou plantfabryk yn Beijing. De wichtichste struktuer oannimt in iennige ljochte stielen struktuer mei in totaal bouwmacht fan 1289 m2. It is foarme as in fleantúchferfierder, symbolisearje Sineeske lânbou dy't de lieding hat yn it ynstellen fan farre nei de meast avansearre technology fan moderne lânbou. De automatyske apparatuer foar guon operaasjes fan blêden-plantaardige produksje is ûntwikkele, dy't it produksje automatyske nivo en produksje-effisjinsje ferbettere hat fan it plantfabryk. It plantfabriek oannimt in grûnboarne Heat Pump System en in Solar Power Genesysteem, dy't better it probleem oplost it probleem fan hege operearjende kosten foar it plantfabryk.

Binnen en bûtenútsicht fan Tongzhou plantfabryk

Yn 2013 waard in protte bedriuwen fan agraryske technology oprjochte yn Yangling Agricature High-Tech-demonstraasjezone, Shaanxi Province. De measte fan 'e plantfabriekprojekten ûnder konstruksje en operaasje lizze yn agraryske dielen fan agraryske hege tech-demonstraasje, dy't foaral wurde brûkt foar populêre wittenskiplike demonstraasjes en frije tiidsicht. Fanwegen har funksjoneel beheiningen is it lestich foar dizze populêre wittenskiplike plantfeiligens om de hege opbringst te berikken dy't nedich is troch yndustrialisaasje foar har om de mainstream-foarm fan yndustrialisaasje te wurden.

Yn 2015 dy't in grutte LED-chiper gearwurke mei it Institude fan 'e Fotany fan' e Sineeske Akademy foar Wisken om de oprjochting fan in plantfabrykbedrijf te begjinnen. It is oerstutsen út 'e opknapte yndustry nei de "Photobiologyske" Yndustry, en is in presidint wurden foar Sineeske LED-fabrikanten om te ynvestearjen yn' e oanlis fan plantfabriken yn yndustrialisaasje. It plantfabryk is ynsette foar it meitsjen fan yndustriële ynvestearring yn opkommende fotobiology, dy't wittenskiplike ûndersyk, produksje en demonstraasje, ynkubaasje en oare funksjes, mei in registrearre haadstêd fan 100 miljoen yuan. Yn juny 2016 sil dit plantfabryk mei in 3-boulau-gebou mei in gebiet fan 3.000 M2 en in kultivaasjegebiet fan mear dan 10.000 m2 foltôge wurde en yn wurking set. Mei maaie 2017 sil de deistige produksjeskaal 1.500 kg wêze fan blêden grienten, lykweardich oan 15.000 sla planten per dei.

Sjoen op dit bedriuw

3. Problemen en tsjinmaatregels nei de ûntwikkeling fan plantfabriken

3.1 Problemen

3.1.1 Hege konstruksje kosten

Plantfabriksjes moatte gewaaksen produsearje yn in sletten omjouwing. Dêrom is it nedich om stipe projekten en apparatuer te bouwen, ynklusyf ynklusyf systemen, ynklusyf systemen, keunstmjittige steuren, multri-laach-kultivaasjegestoppen, fiedingsstoffen-sirkulaasje, en kompjûterkontrolystemen. De konstruksjekosten is relatyf heech.

3.1.2 Hege operaasje kosten

De measte fan 'e ljochte boarnen fereaske troch plantfabriken komme út LED-ljochten, dy't in soad elektrisiteit konsumearje wylst jo korrespondearjende spektrum leverje foar de groei fan ferskate gewaaksen. Apparatuer lykas air conditioning, fentilaasje, en wetterpompen yn it produksjeproses fan plantfabrieken konsumearje ek elektrisiteit, sadat elektrisiteitsrekken binne in enoarm útjeften. Neffens statistiken, ûnder de produksjekosten fan plantfabriken, kinne elektrisiteiten rekkenje foar 29%, arbeidskosten Account foar 26%, Pakketkonto foar 12%, en produksjemateriaal akkount foar 10%.

Break-down of produksjekosten foar plantfabryk

3.1.3 LOW FAN AUTOMATION

De op it stuit tapaste plantfabryk hat in leech nivo fan automatisearring, en ferwurket, as seedling, oerplanting, fjildplanting, en rispjen fereaskje de hân hânmjittige operaasjes, wat resulteart yn hege arbeidskosten.

3.1.4 beheinde fariëteiten fan gewaaksen dy't kinne wurde kultiveare

Op it stuit binne de soarten gewaaksen foar plantfabriksjes tige beheind, fral griene blêden grienten dy't rap groeie, akseptearje maklik keunstmjittige boarnen maklik, en hawwe lege kap. Grutte-skaal-planten kin net útfierd wurde foar komplekse planteasken (lykas gewaaksen dy't moatte wurde pollineare, ensfh.).

3.2 Untwikkelingsstrategy

Mei it each op 'e problemen mei de plantfabriek-yndustry, is it nedich om ûndersyk út te fieren fan ferskate aspekten lykas technology en operaasje. As antwurd op de hjoeddeistige problemen binne de tsjinmaatregels as folget.

(1) fersterkje it ûndersyk op yntelliginte technology fan plantfabriken en ferbetterje it nivo fan yntinsive en ferfine management. De ûntwikkeling fan in yntelliginte management en kontrôlesysteem helpt yntinsyf en ferfine behear fan plantfabriken, dy't de arbeidskosten sterk kinne ferminderje en arbeid besparje.

(2) Untwerp yntinsyf en effisjint plantfabryk Technyske apparatuer om jierlikse hege kwaliteit en hege opbringst te berikken. De ûntwikkeling fan kultivaasjekosten fan hege effisjinsje en apparatuer, enerzjybesparjende ferljochting en apparatuer, ensfh., Ensfh. Om it yntelliginte nivo te ferbetterjen, is befeiligjend foar it foardielen fan 'e produksje fan' e reaksje.

(3) Undersyk útfiere op yndustriële Technology foar in yndustriële kultivaasjegegevens lykas medisinale planten, en seldsume grouwe, ferheegje yn plantfabrieken, ferheegje profitskanalen, en ferbetterje it begjinpunt fan winst .

(4) Undersyk útfiere oer plantfabrieken foar húshâldlik en kommersjeel gebrûk, fersterkje de soarten plantfabriken, en berikke trochgeande profitabiliteit mei ferskate funksjes.

4. Untwikkeling Trend en útsicht op plantfabryk

4.1 Technology Untwikkeling Trend

4.1.1 Yntellektualisaasje foar folsleine proses

Basearre op de fúzje fan 'e masjine- en ferlies fan' e masjine-previnsje fan it gewaaks-systeem, fegele en net-ferneatigjende planten, ferspraat multi-wimensjonale romte krekte posysjonele posysjetoospuliersberjocht en multi-modale multi-mode-arbeiding en multi-modale multi-multaatkampoden, en unmanned, effisjint en net-destruktyf siedjen yn hege rint plantfeiligens -intelliglike robots en stypjende apparatuer lykas Planting-risping-ynpakken moatte oanmakke wurde, dus besoarge de unbemande operaasje fan it heule proses.

4.1.2 Meitsje produksjekontrôle slimmer

Basearre op it antwurdmeganisme fan gewaaksgroei en ûntwikkeling oan ljochte strieling, Temperatuer, CO2-konsintraasje, Concentraasje fan fiedingsoplossing, en EK, in kwantitatyf model feedback soe wurde oanlein. In strategysk kearnmodel moat wurde oprjochte nei dynamysk analysearje Leafy-plantaardige libbenslibben en produksjekomjouwing-parameters. De Online Dynamyske identifikaasje diagnoaze en proses foar proses-kontrôle fan 'e omjouwing moat ek wurde fêststeld. In gearwurkjende opliedend beslútûndersyf beslútûndersyk foar yntelliginsje-wêrtroch't it folsleine produksjeproses fan in hege folume-fertikale agrarysk fabryk moat oanmakke wurde.

4.1.3 Low Carbon Production and Energy Saving

In enerzjybehear System oprjochtsje dy't ferdigenjende enerzjyboarnen utiliseart, lykas sinne- en wyn om macht oerdracht te foltôgjen en it kontrolearjen fan enerzjy-konsumpsje om optimale behearskoelen te berikken. COPSTURING EN ORINGS CO2-útstjit om gewaaksproduksje te helpen.

4.1.3 Hege wearde fan premiumfariëteiten

Mooglik strategyen moatte wurde nommen om ferskate fariëteiten te fokken om eksperiminten te fokken foar eksperiminten, omskriuwen op KLUITY TEGINE, SKUBLY AARMAGE, FERGESE EN AKSJESE KLAASJE TEGANNEN TEGANNEN TEGANNENDE SPESIBSE.

4.2 Plakken foar yndustryûntwikkeling

Plantfabriken kinne kwytreitsje fan 'e beheiningen fan boarnen en de omjouwing, realisearje de yndustrialisearre produksje fan lânbou, en lûke de nije generaasje fan arbeidsmacht om te dwaan oan agraryske produksje. De wichtige technologyske ynnovaasje en yndustrialisaasje fan 'e plantfabriken fan Sina wurdt in wrâldlieder wurden. Mei de fersnelde tapassing fan LED-ljochtboarne, digitalisaasje, automatisearring, en yntelliginte technologyen sille plantfabrieken oanlûke, talint gearkomst, en it gebrûk fan mear nije enerzjy, nije materialen, en nije apparatuer. Op dizze manier kinne de yngeande technology en foarsjenning en apparatuer en apparatuer en apparatuer wurde realisearre, it yntelliginte en unbemande nivo fan foarsjenningen wurde ferbettere, de trochgeande fermindering fan syters enerzjy-konsumpsje en operearjende kosten troch trochgeande ynnovaasje, en it stadige kultivaasje fan spesjale merken, yntelliginte plantfabriken sille yn gouden perioade fan ûntwikkeling brûke.

Neffens merkûndersyk is de grutte fan 'e merke, is de grutte fan' e global fertikale merke allinich US $ 2,9 miljard, en it wurdt ferwachte dat troch 2025, de grutte hertslach fan $ 30 miljard sil berikke. Yn gearfetting hawwe plantfabriken brede applikaasje-perspektiven en ûntwikkelingromte.

Auteur: Zengchan Zhou, Weidong, ensfh

Sitearynformaasje:Aktuele situaasje en perspektiven fan plantfabrykyndustryûntwikkeling [J]. Lânbouwentechnology, 2022, 42 (1): 18-23.troch Zengchan Zhou, Wei Dong, Xiugang Li, et al.