Автор: ingинг haао ， Зенгчан ouоу ， yunlong bu, итн. Извор медиуми ： Технологија на земјоделски инженеринг (хортикултура за стаклена градина)

Фабриката за растенија комбинира модерна индустрија, биотехнологија, хранлива хидропоника и информатичка технологија за спроведување на контрола на висока прецизност на факторите на животната средина во објектот. Тој е целосно затворен, има ниски барања на околината, го скратува периодот на берба на растенијата, заштедува вода и ѓубриво, а со предностите на производството на не-пестициди и нема отпад од отпад, ефикасноста на употребата на единицата е од 40 до 108 пати од таа на производство на отворено поле. Меѓу нив, интелигентниот вештачки извор на светлина и неговата регулатива за светло опкружување играат одлучувачка улога во неговата ефикасност на производството.

Како важен физички фактор на животната средина, светлината игра клучна улога во регулирањето на растот на растенијата и материјалниот метаболизам. „Една од главните карактеристики на фабриката за растенија е целосниот вештачки извор на светлина и реализацијата на интелигентно регулирање на светло опкружување“ стана генерален консензус во индустријата.

Потреба од растенија за светлина

Светлината е единствениот извор на енергија на растителната фотосинтеза. Интензитетот на светлина, квалитетот на светлината (спектарот) и периодичните промени на светлината имаат големо влијание врз растот и развојот на земјоделските култури, меѓу кои интензитетот на светлината има најголемо влијание врз фотосинтезата на растенијата.

■ Интензитет на светлина

Интензитетот на светлината може да ја промени морфологијата на земјоделските култури, како што се цветни, должина на интерно, дебелина на стеблото и големина и дебелина на лисјата. Барањата на растенијата за интензитет на светлина можат да се поделат на светло-lightубители на светлина, средно-светло и светло-толерантни растенија. Зеленчукот се претежно растенија што сакаат светло, а нивните точки за компензација на светлина и точките на заситеност на светлината се релативно високи. Во фабриките за вештачко светло растение, релевантните барања на земјоделски култури за интензитет на светлина се важна основа за избор на вештачки извори на светлина. Разбирањето на светлосните барања на различни растенија е важно за дизајнирање на вештачки извори на светлина, исклучително е неопходно да се подобрат перформансите на производството на системот.

■ Квалитет на светлина

Дистрибуцијата на квалитетот на светлината (спектрална) исто така има важно влијание врз растителната фотосинтеза и морфогенезата (Слика 1). Светлината е дел од зрачењето, а зрачењето е електромагнетски бран. Електромагнетните бранови имаат карактеристики на бранови и квантни (честички) карактеристики. Квантната светлина се нарекува фотон во полето на хортикултура. Зрачење со опсег на бранова должина од 300 ~ 800nm ​​се нарекува физиолошки активно зрачење на растенијата; и зрачење со опсег на бранова должина од 400 ~ 700nm се нарекува фотосинтетички активно зрачење (PAR) на растенијата.

Хлорофилот и каротените се двата најважни пигменти во растителната фотосинтеза. На Слика 2 е прикажан спектарот на спектрална апсорпција на секој фотосинтетички пигмент, во кој спектарот на апсорпција на хлорофил е концентриран во црвените и сините ленти. Системот за осветлување се заснова на спектралните потреби на земјоделските култури за вештачки дополнување на светлината, со цел да се промовира фотосинтезата на растенијата.

■ Фотопериод
Врската помеѓу фотосинтезата и фотоморфогенезата на растенијата и должината на денот (или времето на фотопериод) се нарекува фотопериодити на растенијата. Фотопериодитот е тесно поврзан со светлосните часови, што се однесува на времето кога културата е озрачена од светлина. Различни култури бараат одреден број часови на светлина за да се заврши фотопериодот за да цвета и да носи овошје. Според различните фотопериоди, може да се подели на долгогодишни култури, како што се зелка, итн., За кои се потребни повеќе од 12-14H светлосни часови во одредена фаза од неговиот раст; Кратки дневни култури, како што се кромид, соја, итн., Потребни се помалку од 12-14H часови за осветлување; Земјоделски култури со средно-сонце, како што се краставици, домати, пиперки, итн., Може да цветаат и да внесат овошје под подолга или пократка сончева светлина.
Меѓу трите елементи на животната средина, интензитетот на светлината е важна основа за избор на вештачки извори на светлина. Во моментов, постојат многу начини да се изрази интензитет на светлина, главно вклучувајќи ги и следниве три.
（1） Осветлувањето се однесува на густината на површината на светлечкиот флукс (светлечки флукс по единица површина) добиен на осветлената рамнина, во луксуз (LX).

（2） Фотосинтетички активно зрачење, пар ， Единица ： w/m²。

（3） Фотосинтетички ефективната густина на фотонскиот флукс PPFD или PPF е бројот на фотосинтетички ефикасно зрачење кое достигнува или поминува низ единицата и единицата, единицата ： μmol/(m² · s) - значително се однесува на интензитетот на светлината од 400 ~ 700nm директно поврзани со фотосинтезата. Исто така, тој е најчесто користен индикатор за интензитет на светлина во областа на производството на растенија.

Анализа на извор на светлина на типичен дополнителен систем на светлина
Додаток на вештачки светлина е да се зголеми интензитетот на светлината во целната област или да се продолжи светлото време со инсталирање на додаток на светлосен систем за исполнување на побарувачката на светлина на растенијата. Општо земено, дополнителниот светлосен систем вклучува дополнителна опрема за светлина, кола и неговиот систем за контрола. Дополнителни извори на светлина главно вклучуваат неколку вообичаени типови, како што се ламби за блескаво, флуоресцентни ламби, метални халидни ламби, натриум ламби и LED диоди со висок притисок. Поради ниската електрична и оптичка ефикасност на блескави ламби, ниска фотосинтетичка енергетска ефикасност и други недостатоци, таа е елиминирана од пазарот, така што овој напис не прави детална анализа.

■ Флуоресцентна ламба
Флуоресцентни ламби припаѓаат на видот на ламби за празнење на гас со низок притисок. Стаклената цевка е исполнета со пареа на жива или инертен гас, а внатрешниот wallид на цевката е обложен со флуоресцентен прав. Бојата на светлината варира со флуоресцентен материјал обложен во цевката. Флуоресцентни ламби имаат добри спектрални перформанси, висока светлечка ефикасност, мала моќност, подолг живот (12000H) споредено со ламби за блескаво и релативно ниска цена. Бидејќи самата флуоресцентна ламба испушта помалку топлина, може да биде близу до растенијата за осветлување и е погодна за тродимензионално одгледување. Сепак, спектралниот распоред на флуоресцентната ламба е неразумно. Најчестиот метод во светот е да додаде рефлектори за да се зголемат ефективните компоненти на изворот на светлина на земјоделските култури во областа на култивирање. Јапонската компанија Ад-Агри, исто така, разви нов вид дополнителен извор на светлина HEFL. ХЕФЛ всушност припаѓа на категоријата флуоресцентни ламби. Тоа е општ термин за ладни катодни флуоресцентни ламби (CCFL) и надворешни флуоресцентни ламби на електрода (EEFL) и е мешана флуоресцентна ламба на електрода. Цевката HEFL е исклучително тенка, со дијаметар од само околу 4мм, а должината може да се прилагоди од 450мм до 1200мм според потребите на одгледување. Тоа е подобрена верзија на конвенционалната флуоресцентна ламба.

■ Метална халидна ламба
Металната халидна ламба е ламба за празнење со висок интензитет што може да возбуди различни елементи за да произведе различни бранови должини со додавање на разни метални халиди (калај бромид, натриум јодид, итн.) Во цевката за празнење врз основа на ламба со жива жива под притисок. Халогените ламби имаат висока светлечка ефикасност, голема моќност, добра светлина, долг живот и голем спектар. Меѓутоа, бидејќи светлечката ефикасност е пониска од онаа на натриум ламби под висок притисок, а животниот век е пократок од оној на натриумските ламби со висок притисок, таа во моментов се користи само во неколку фабрики за растенија.

■ натриум ламба со висок притисок
Натриумските ламби со висок притисок припаѓаат на видот на ламби за празнење на гас под висок притисок. Натриумската ламба со висок притисок е високо-ефикасна ламба во која натриум пареа со висок притисок е исполнета во цевката за празнење, а се додава мала количина ксенон (XE) и метал халид на жива. Бидејќи натриумските ламби со висок притисок имаат висока електро-оптичка ефикасност на конверзија со пониски трошоци за производство, натриумските ламби со висок притисок во моментов се најшироко користени при примена на дополнителна светлина во земјоделските капацитети. Сепак, поради недостатоците на ниската фотосинтетичка ефикасност во нивниот спектар, тие имаат недостатоци на мала енергетска ефикасност. Од друга страна, спектралните компоненти што се испуштаат од натриум ламби со висок притисок се главно концентрирани во жолтото-портокалово светло, на кој му недостасуваат црвено-сино спектри неопходни за раст на растенијата.

■ Диодата што емитува светлина
Како нова генерација на извори на светлина, диоди кои емитуваат светлина (LED диоди) имаат многу предности, како што се повисока електро-оптичка ефикасност на конверзија, прилагодлив спектар и висока фотосинтетичка ефикасност. LED може да испушти монохроматска светлина потребна за раст на растенијата. Во споредба со обичните флуоресцентни ламби и други дополнителни извори на светлина, ЛЕР има предности на заштеда на енергија, заштита на животната средина, долг живот, монохроматска светлина, извор на ладна светлина и така натаму. Со понатамошно подобрување на електро-оптичката ефикасност на LED диоди и намалувањето на трошоците предизвикани од ефектот на скалата, LED системите за осветлување на растење ќе станат главна опрема за дополнување на светлината во земјоделските објекти. Како резултат, LED светлата за растење се применуваат над 99,9% фабрики за растенија.

Преку споредба, карактеристиките на различни дополнителни извори на светлина можат јасно да се разберат, како што е прикажано во Табела 1.

Уред за мобилно осветлување
Интензитетот на светлината е тесно поврзан со растот на земјоделските култури. Тридимензионалното одгледување често се користи во фабриките за растенија. Како и да е, поради ограничувањето на структурата на лавиците за култивирање, нерамномерната дистрибуција на светлина и температура помеѓу лавиците ќе влијае на приносот на земјоделските култури и периодот на берба нема да се синхронизира. Компанија во Пекинг успешно развие рачен уред за додавање на светло за кревање (HPS осветлување и LED осветлување на LED) во 2010 година. Принципот е да се ротира погонот на вратилото и ветерот фиксиран на него со тресење на рачката за да го ротира малиот ролна на филмот За да се постигне целта на повлекување и одвојување на жицата. Wireицата јаже на светлината за растење е поврзано со тркалото за ликвидација на лифтот преку повеќе комплети на тркала за враќање, за да се постигне ефектот на прилагодување на висината на светлината за растење. Во 2017 г. Уредот за прилагодување сега е инсталиран на три-димензионалниот решетка за кревање на светлина од 3 слој. Горниот слој на уредот е ниво со најдобра состојба на светлина, така што е опремен со натриум ламби со висок притисок; Средниот слој и долниот слој се опремени со LED светла за растење и систем за прилагодување на кревање. Може автоматски да ја прилагоди висината на светлината за растење за да обезбеди соодветна околина за осветлување за земјоделските култури.

Во споредба со уредот за додаток на мобилна светлина, прилагодена за тродимензионално одгледување, Холандија разви хоризонтално подвижен LED уреди за светло за светло на LED. За да се избегне влијанието на сенката на растечката светлина врз растот на растенијата на сонцето, системот за растење светло може да се наметне на обете страни на заградата преку телескопскиот слајд во хоризонтална насока, така што сонцето е целосно озрачени на растенијата; На облачно и дождливи денови без сончева светлина, притиснете го системот за одгледување на светлината до средината на заградата за да ја направите светлината на системот за растење рамномерно да ги наполни растенијата; Поместете го системот за растење на светлината хоризонтално низ слајдот на заградата, избегнувајте чести расклопување и отстранување на системот за растење на светлина и намалете го интензитетот на трудот на вработените, со што ефикасно ја подобрува ефикасноста на работата.

Дизајн идеи за типичен систем за растење светло
Не е тешко да се види од дизајнот на дополнителниот уред за мобилно осветлување дека дизајнот на дополнителниот систем за осветлување на фабриката за растенија обично го зема интензитетот на светлината, квалитетот на светлината и параметрите на фотопериодот на различни периоди на раст на земјоделските култури како основна содржина на дизајнот , потпирајќи се на интелигентниот систем за контрола за спроведување, постигнувајќи ја крајната цел на заштеда на енергија и висок принос.

Во моментов, дизајнирањето и изградбата на дополнителна светлина за лиснат зеленчук постепено созреа. На пример, лисниот зеленчук може да се подели во четири фази: фаза на расад, среден раст, доцна раст и крајна фаза; Овошните вегетации можат да се поделат во фаза на расад, фаза на вегетативен раст, фаза на цветни и фаза на берба. Од атрибутите на дополнителен интензитет на светлина, интензитетот на светлината во фазата на расад треба да биде малку помал, на 60 ~ 200 μmol/(m² · s), а потоа постепено да се зголемува. Leafy vegetables can reach up to 100~200 μmol/(m²·s), and fruit vegetables can reach 300~500 μmol/(m²·s) to ensure the light intensity requirements of plant photosynthesis in each growth period and fulfill the needs of висок принос; Во однос на квалитетот на светлината, односот на црвена до сина боја е многу важен. Со цел да се зголеми квалитетот на садници и да се спречи прекумерен раст во фазата на расад, односот на црвена до сина боја е генерално поставен на ниско ниво [(1 ~ 2): 1], а потоа постепено се намалува за да се задоволат потребите на растението лесна морфологија. Соодносот на црвено до сино до лиснат зеленчук може да се постави на (3 ~ 6): 1. За фотопериодот, слично на интензитетот на светлината, треба да покаже тренд на зголемување со продолжувањето на периодот на раст, така што лисниот зеленчук има повеќе фотосинтетичко време за фотосинтеза. Дизајнот на светлосен додаток на овошје и зеленчук ќе биде покомплициран. Покрај горенаведените основни закони, треба да се фокусираме на поставувањето на фотопериодот за време на цветен период, а цветањето и плодот на зеленчукот мора да се промовираат, за да не се повлече.

Вреди да се спомене дека светлосната формула треба да вклучува крајно лекување за поставки за светло опкружување. На пример, континуираното дополнување на светлината може во голема мерка да го подобри приносот и квалитетот на хидропоничните садници од лисја од зеленчук, или да се користи УВ третман за значително подобрување на зелените и лиснат зеленчук (особено виолетова лисја и црвена лисја зелена салата) квалитет на исхраната.

Покрај оптимизирањето на дополнувањето на светлината за избраните култури, системот за контрола на изворот на светлина на некои фабрики за вештачки растенија, исто така, брзо се развиваше во последните години. Овој контролен систем генерално се заснова на структурата Б/С. Далечинскиот управувач и автоматската контрола на факторите на животната средина, како што се температурата, влажноста, светлината и концентрацијата на СО2 за време на растот на земјоделските култури, се реализираат преку WiFi, а во исто време се реализира метод на производство што не е ограничен со надворешни услови. Овој вид интелигентен дополнителен светлосен систем користи LED LED Grow Light Filture како дополнителен извор на светлина, во комбинација со далечински интелигентен систем за контрола, може да ги задоволи потребите на осветлување на растителна бранова должина, е особено погоден за животна средина за одгледување на растенија контролирани од светлина и може добро да ја задоволи побарувачката на пазарот и може да ја исполни побарувачката на пазарот .

Заклучни забелешки
Фабриките за растенија се сметаат за важен начин за решавање на светските ресурси, популацијата и проблемите со животната средина во 21 век и важен начин за постигнување на самодоволност на храна во идните високо-технолошки проекти. Како нов вид метод на земјоделско производство, фабриките за растенија сè уште се во фаза на учење и раст, а потребно е поголемо внимание и истражување. Овој напис ги опишува карактеристиките и предностите на вообичаените методи на дополнително осветлување во фабриките за растенија и ги воведува идеите за дизајн на типични системи за дополнително осветлување на земјоделски култури. Не е тешко да се најде преку споредба, со цел да се справи со ниското светло предизвикано од силно време, како што се континуирано облачно и магла и да се обезбеди високо и стабилно производство на објекти, опрема за одгледување светлина е најмногу во согласност со тековниот развој трендови.

Идната насока за развој на фабриките за растенија треба да се фокусира на нови сензори со голема прецизност, ниска цена, далечински контролирани, прилагодливи системи на уреди за осветлување на спектарот и системи за стручна контрола. Во исто време, идните фабрики за растенија ќе продолжат да се развиваат кон ниска цена, интелигентна и само-прилагодлива. Употребата и популаризацијата на LED изворите на светлина на LED обезбедуваат гаранција за голема контрола на животната средина на фабриките за растенија. Регулативата на LED светло опкружување е комплексен процес што вклучува сеопфатно регулирање на квалитетот на светлината, интензитетот на светлината и фотопериодот. Релевантните експерти и научници треба да спроведат длабинско истражување, промовирање на LED дополнително осветлување во фабриките за вештачко растение.