| 植物工廠建設(shè)的系統(tǒng)組成與相關(guān)設(shè)備設(shè)施 |
植物工廠的建造是個(gè)系統(tǒng)而龐大的工程，它所涉及的技術(shù)之廣與所用的材料之多是常規(guī)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)所不能比的。其中就環(huán)境控制就需要涉及到十二大系統(tǒng)，風(fēng)能光能發(fā)電系統(tǒng)、人工補(bǔ)光系統(tǒng)、微噴加濕系統(tǒng)、空氣循環(huán)流通系統(tǒng)、二氧化碳補(bǔ)充系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)液自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)、物理殺菌系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、立體式栽培系統(tǒng)、視頻監(jiān)控圖像傳送系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、廢物的再循環(huán)利用系統(tǒng)等；組成這些系統(tǒng)所涉及的學(xué)科包括生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)環(huán)境控制技術(shù)、物理材料技術(shù)、能源綜合利用技術(shù)、規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)、農(nóng)產(chǎn)品加工貯藏技術(shù)等；這么龐大的技術(shù)體系與構(gòu)建工程必須對(duì)它進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，合理規(guī)劃與嚴(yán)格實(shí)施才能得以完成，只有在科技人員、工程人員充分配合下才能建成，所以說(shuō)它的建造是項(xiàng)龐大復(fù)雜的工程，它的建造具有農(nóng)業(yè)航模一樣的意義與偉大，是一般單位難以獨(dú)立完成的，它必須利用各個(gè)學(xué)科各個(gè)部門(mén)的相互合作相互配合的前提下才能實(shí)施建造，所以在建造之前要讓工程施工者對(duì)各個(gè)系統(tǒng)有個(gè)充分的認(rèn)識(shí)，對(duì)各種設(shè)備與材料有個(gè)全面的了解，是十分必要的。以下就植物工廠建設(shè)所需的相關(guān)設(shè)施設(shè)備及材料采購(gòu)有作些說(shuō)明，這樣才能在建造時(shí)能得以應(yīng)手地實(shí)施，按計(jì)劃如期完工?，F(xiàn)就植物工廠所涉的各種技術(shù)與設(shè)備作些簡(jiǎn)單的介紹。
1、風(fēng)能太陽(yáng)能發(fā)電裝置：植物工廠屬于電動(dòng)力農(nóng)業(yè)范疇，它所涉及的每一塊運(yùn)行系統(tǒng)都離不開(kāi)電能，如環(huán)境模擬、工廠操作、人員管理等都需要用電，而電資源在當(dāng)前這個(gè)時(shí)代又是耗能最大最匱乏的資源，如何實(shí)現(xiàn)電資源利用的節(jié)能化是建造植物工廠需要考慮的核心問(wèn)題，所以在盡量挖掘可利用資源上進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)是極為重要的，再加上有些植物工廠是建在無(wú)電力供應(yīng)的地方，更需把電擺到最首要的位置來(lái)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，當(dāng)前電資源以水資源的利用最為廣泛，還有煤發(fā)電、核發(fā)電、沼氣發(fā)電等發(fā)電模式，而這些發(fā)電都有它的局限性，只有太陽(yáng)光發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電才具有它運(yùn)用的普遍性，而且在實(shí)踐上往往又是把兩者結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)，達(dá)到能源供應(yīng)的互補(bǔ)，如沒(méi)有光照時(shí)可利用風(fēng)能發(fā)電，這些發(fā)電技術(shù)與裝置投入成本又不大，而且安裝簡(jiǎn)單易實(shí)施，例如在地球的南北極建造植物工廠或在月球上建造植物工廠首選的發(fā)電系統(tǒng)就是風(fēng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，在有工業(yè)電供應(yīng)區(qū)也可利用這兩種發(fā)電技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充供電，特別是用于通風(fēng)與補(bǔ)光上最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。太陽(yáng)能發(fā)電原理與技術(shù)就是利用半導(dǎo)體材料在光照作用下發(fā)生電子躍遷位移而形成電流的原理而設(shè)計(jì)的，現(xiàn)在常用的半導(dǎo)體發(fā)電板有晶體電板與非晶體電板，這些電板在太陽(yáng)照射下能產(chǎn)生電流，再利用貯電電瓶與逆變裝置進(jìn)行電的貯藏與轉(zhuǎn)換，這樣就構(gòu)成了一個(gè)完整的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)；而風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力對(duì)風(fēng)扇的帶動(dòng)而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的發(fā)電方式，原理與操作都較為簡(jiǎn)單而容易掌握，在植物工廠配置太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，可先對(duì)補(bǔ)光所需的功率進(jìn)行計(jì)算，再確定太陽(yáng)能電板的受光發(fā)電面積，從而使所發(fā)的電能供給人工補(bǔ)光或其它用電器件的供電需要?？梢孕纬娠L(fēng)力發(fā)電機(jī)組或太陽(yáng)能電板群，實(shí)現(xiàn)用之不竭的植物工廠供電系統(tǒng)。下圖就是太陽(yáng)能及風(fēng)能發(fā)電裝置在植物工廠上的運(yùn)用。
2、環(huán)境閉鎖密封系統(tǒng)；植物工廠是在全封閉的環(huán)境下構(gòu)建的植物種植系統(tǒng)，它要求栽培環(huán)境不受任何外界氣候因子的影響，基于此就要利用隔熱避光與防風(fēng)的材料進(jìn)行廠房的建設(shè)，以最佳的隔熱性能來(lái)實(shí)現(xiàn)能量損耗的最少化與節(jié)能化，根據(jù)冷庫(kù)建設(shè)的隔熱原理，先擇15CM厚的泡沫絕熱板作為建設(shè)材料，這種材料具有良好的隔熱性與避光性，能使工廠內(nèi)外的能量交換最小化，內(nèi)外影響最小化，當(dāng)然對(duì)于發(fā)達(dá)的國(guó)家可以選擇一些更高檔的隔熱避光材料進(jìn)行建設(shè)，如日本大多用工業(yè)上的隔熱塑料板材為建造材料，這樣成本極高，對(duì)于我們國(guó)家還是難以接受。建設(shè)時(shí)要求接縫處粘接密封良好，以免透風(fēng)而影響植物工廠內(nèi)的人工生態(tài)環(huán)境，在建造隔熱密封系統(tǒng)時(shí)，還要加入承載力與牢固度較好的鋼材或木材作骨架，另外，在隔熱板的內(nèi)外兩面最好還要噴涂上反光層，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)環(huán)境補(bǔ)光的充分利用，和外環(huán)境日照影響的最小化，一般我國(guó)當(dāng)前的植物工廠大多內(nèi)套于溫室大棚內(nèi)，這樣有更好的抗風(fēng)性與避風(fēng)防雨作用，如果是在一般的廠房或室內(nèi)進(jìn)行植物工廠之改造，最好也能在內(nèi)墻壁上套建泡沫房，達(dá)到環(huán)境因子影響的最小化，讓植物工廠內(nèi)的環(huán)境實(shí)現(xiàn)真正的人工模擬不受外界影響之環(huán)境。在建造時(shí)，要求重視與注意的是，通風(fēng)窗或進(jìn)氣口與泡沫板的交接處的密封性一定要好，否則漏風(fēng)造成環(huán)境不穩(wěn)外，還會(huì)參雜大量的細(xì)菌進(jìn)入植物工廠，而造成細(xì)菌真菌的滋生繁衍，影響植物之生長(zhǎng)與無(wú)菌環(huán)境的創(chuàng)造。
3、人工補(bǔ)光系統(tǒng)的建設(shè)：植物工廠內(nèi)補(bǔ)光系統(tǒng)是最為重要的系統(tǒng)，它是構(gòu)成植物生物量的一種主要能源，沒(méi)有光照，植物光合作用就不能正常進(jìn)行，一切代謝與活動(dòng)所需的能量就不能供給，植物的正常生長(zhǎng)就不能進(jìn)行，根據(jù)科學(xué)家對(duì)光照的多年研究表明，植物的光合作用單元葉綠素對(duì)于特定波段的光源有嗜好性，如紅光、藍(lán)光、遠(yuǎn)紅光，除了這些光外，其它光質(zhì)的光照利用率轉(zhuǎn)換率并不高，為了使植物工廠內(nèi)的植物有更高的光合作用效率，一般選擇紅藍(lán)光為主的人工補(bǔ)光系統(tǒng)，通常不同光質(zhì)的科學(xué)搭配比例為R/B為10-5/1，這樣的光對(duì)于植物的栽培是最合適的，而且在光周期上通常采用二十四小時(shí)全光照補(bǔ)光與400US的脈沖補(bǔ)光相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)光照光合時(shí)間的最大化，而對(duì)于光周期敏感的開(kāi)花結(jié)果植物，一般還是要求光期暗期分明的補(bǔ)光方式，這與常規(guī)自然條件下栽培有點(diǎn)相似。隨著二極管技術(shù)及激光技術(shù)的發(fā)展，目前新建造的植物工廠大多采用LED（二極管）作為補(bǔ)光光源，它具有安裝方便，光合效率高，省電節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，據(jù)生產(chǎn)測(cè)定，在相同強(qiáng)度的光照強(qiáng)度下，二極管的耗電量只是常規(guī)補(bǔ)光燈的1/10用電量，另外，更重要的是二極管是冷光源，在栽培時(shí)可貼近植物葉片表面進(jìn)行補(bǔ)光，效率更高，不發(fā)熱與不改變環(huán)境與燒傷葉片?，F(xiàn)在用于植物工廠內(nèi)的二極管補(bǔ)光燈有燈罩式與有平板反光式，也有燈串式各種方式，具體可按栽培生產(chǎn)的實(shí)際需要而定，在安裝時(shí)可平面也可垂面安裝，以達(dá)到光照均勻，反光漫射利用最大化為原則即可，對(duì)于層次較多的立體栽培架可以在架間設(shè)計(jì)反光裝置，可大大提高光源的利用率。采用二極管補(bǔ)光，安裝布線也極為方便與快捷，而且也有防水防濕的作用，在高濕環(huán)境下也不會(huì)影響使用壽命，是當(dāng)前植物工廠內(nèi)補(bǔ)光系統(tǒng)的最佳選擇，目前在日本叫做LED植物工廠。除了二極管補(bǔ)光處，還有采用激光光源進(jìn)行補(bǔ)光，也具有很高的補(bǔ)光效率，但投資成本相對(duì)較高，運(yùn)用上還未得到普及，但未來(lái)的發(fā)展方向可能還是具有很大潛力的。二極管補(bǔ)光結(jié)合利用太陽(yáng)能風(fēng)能發(fā)電供電系統(tǒng)就可形成植物工廠的人工光獨(dú)立補(bǔ)充系統(tǒng)，是當(dāng)前植物工廠內(nèi)運(yùn)用較多的補(bǔ)光方法。
4、微噴加濕系統(tǒng)的建設(shè)：植物工廠內(nèi)環(huán)境濕度的控制與管理就是利用微噴加濕系統(tǒng)來(lái)完成的，目前，植物工廠內(nèi)用于加濕的方法有彌霧微噴法與超聲波霧化加濕法兩種，微噴加濕系統(tǒng)對(duì)于植物工廠內(nèi)小環(huán)境氣候的創(chuàng)造起到極為重要的作用，對(duì)于需水量大的植物一般選用微噴法，如芽苗菜的植物工廠，就是在栽培床上方安裝噴頭以實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度的控制管理，而對(duì)于栽培一些需水較少的植物如蔬菜及瓜果的栽培，只需保持一定的空氣濕度即可的，就可采用超聲波霧化加濕機(jī)，不管哪種方法，都是為了達(dá)到植物生長(zhǎng)最適的濕度環(huán)境。除了創(chuàng)造適合的濕度環(huán)境外，還可對(duì)于環(huán)境溫度產(chǎn)生影響，如微噴或加濕可除低濕度與除去空氣中的懸浮的微小塵粒，還可結(jié)合根外追肥或殺菌技術(shù)進(jìn)行空間殺菌與葉面補(bǔ)肥。微噴加濕系統(tǒng)的建設(shè)較為簡(jiǎn)單，一般由供水管道與微噴頭組成，而超聲波霧化器就更簡(jiǎn)單，只需把產(chǎn)生的霧化經(jīng)風(fēng)扇通入工廠栽培空間即可。在選擇噴頭時(shí)一般選霧化程度較好的彌霧專用園藝噴頭，一般用于溫室內(nèi)微噴降溫用的進(jìn)口噴頭較佳。而水管一般選擇符飲用水標(biāo)準(zhǔn)的專用供水管，不能選擇有任何殘留的塑料廢棄物再利用加工的水管，這種管不能選作植物工廠供水管。而超聲波加濕機(jī)的選擇植物工廠的不同面積來(lái)選購(gòu)所需配置的功率與霧化頭的數(shù)量。不同的數(shù)量的霧化頭能產(chǎn)生不同的水汽量，按照栽培植物對(duì)濕度的需要進(jìn)行不同的配置是較為科學(xué)的，如蘿卜苗菜的超聲波工廠，就是要先按空間的大小及栽培的蘿卜苗數(shù)量與每天產(chǎn)出量進(jìn)行科學(xué)計(jì)算而獲知應(yīng)選擇的功率與霧化頭數(shù)量。
5、空氣循環(huán)流通系統(tǒng)：植物的生長(zhǎng)環(huán)境以有微風(fēng)吹撫葉片表面為最好，這樣植物的氣孔吸收二氧化碳的數(shù)量會(huì)明顯的提高，一般以每分鐘3-4米的微風(fēng)為最佳，可以在植物工廠的空間內(nèi)均勻安裝小風(fēng)扇，可以在走道上方，也可以在層架之間，也可以在隔板內(nèi)外，這些通風(fēng)裝置可以使植物工廠內(nèi)的氣體分布與環(huán)境溫濕度更加均勻與一致，特別是二氧化碳具有下沉性，通過(guò)對(duì)流通風(fēng)能實(shí)現(xiàn)栽培植物葉片表面的均勻供氣，另外，有了通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)于育苗工廠來(lái)說(shuō)可以大大提高育苗的密度，以提高空間的利用率，還可以經(jīng)過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合物理殺菌，實(shí)現(xiàn)栽培空間空氣的無(wú)菌化，通風(fēng)用的小風(fēng)扇可選擇交流與直流兩種，在濕度較大的環(huán)境下以選擇直流小風(fēng)扇為好，或者在用電量不大時(shí)可以與太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)接。在栽培系統(tǒng)中一般只在空間上方安裝風(fēng)扇，而對(duì)于立體育苗架或?qū)哟屋^密的情況下，甚至每個(gè)層架上都得安裝小風(fēng)扇，這可因具體的生產(chǎn)需要來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與安裝。在閉鎖型的苗木生產(chǎn)工場(chǎng)內(nèi)，空氣循環(huán)流通系統(tǒng)結(jié)合二氧化碳的強(qiáng)制供應(yīng)成為該技術(shù)中最為重要的核心，它對(duì)于提高
植物快繁微材料光合效率，促進(jìn)離體材料發(fā)育生根的作用極為重要，現(xiàn)在日本已設(shè)計(jì)出一套非?？茖W(xué)的通風(fēng)供氣系統(tǒng)，可以作為建造的重要借鑒。
6、二氧化碳補(bǔ)充系統(tǒng)，二氧化碳是植物的糧食，是光合作用最重要的原料與參予者，植物工廠之所以有這樣大的生產(chǎn)潛能，與植物工廠內(nèi)的二氧化碳強(qiáng)制供給是分不開(kāi)的，它的設(shè)計(jì)與建造也是植物工廠中的重要工程。首先，二氧化碳在有限的栽培空間內(nèi)消耗與遞減是非常快的，如果沒(méi)有外源的氣體供給，植物工廠內(nèi)生長(zhǎng)的植物將會(huì)缺二氧化碳而形成生長(zhǎng)不良的弱苗，而二氧化碳?xì)獾墓┙o除了有足夠的供氣源外，還要設(shè)計(jì)輸送系統(tǒng)就是通氣管道，利用二氧化碳的沉降性，一般在設(shè)計(jì)時(shí)都是從植物工廠的頂端輸入為好，借氣的沉降與工廠內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)二氧化碳?xì)庠诠S內(nèi)的均勻分布。另外也可用鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制吹送，但最好設(shè)計(jì)多入送風(fēng)口，使其達(dá)到勻衡之效果。在植物工廠內(nèi)一般植物對(duì)二氧化碳最佳濃度的需求保持在1000-1500PPM為最好，而對(duì)于育苗還可以適當(dāng)?shù)靥岣?，這些濃度的精確控制主要是依賴于二氧化碳濃度傳感器的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。二氧化碳?xì)庠吹倪x擇，在植物工廠內(nèi)為了便于控制與穩(wěn)定供給一般采用二氧化碳鋼瓶進(jìn)行供氣，它是干冰經(jīng)解壓后實(shí)現(xiàn)的，目前，這種供給法成本也不高，使用也方便，為大多數(shù)植物工廠所選用。
7、營(yíng)養(yǎng)液自動(dòng)控制與供給系統(tǒng)：該系統(tǒng)是為植物的生長(zhǎng)提供適合配方與濃度的養(yǎng)分輸送系統(tǒng)，只有它才能讓植物所需的水與肥得到及時(shí)的供給，這系統(tǒng)的建造也分為輸送部分與調(diào)控部份，輸送部份由管道聯(lián)接而成，調(diào)控部份由營(yíng)養(yǎng)液池，母液貯藏罐，及各種養(yǎng)分檢測(cè)探頭與自動(dòng)控制組成，它是營(yíng)養(yǎng)液調(diào)控的中心，通過(guò)調(diào)控中心的科學(xué)調(diào)控，能為植物生長(zhǎng)供應(yīng)溫度適合，各種營(yíng)養(yǎng)元素齊全、溶氧充足、PH值適宜的營(yíng)養(yǎng)液，只有這樣才能讓栽培的植物快速生長(zhǎng)，這部分的建設(shè)可參照水培系統(tǒng)，植物長(zhǎng)的好與不好在環(huán)境氣候因子確定情況下，主要就是由營(yíng)養(yǎng)液的配方所決定，所以調(diào)控中心要完成EC值、PH值、溶氧、液溫的調(diào)節(jié)與控制，這種控制目前一般都是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)完成，也叫做養(yǎng)液調(diào)控中心。其中營(yíng)養(yǎng)液池中還必須設(shè)計(jì)營(yíng)養(yǎng)液的殺菌消毒系統(tǒng)，利用它把回流已污染的養(yǎng)液進(jìn)行凈化，以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，一般會(huì)滋生的生物有細(xì)菌、真菌、病毒、及藻類，會(huì)導(dǎo)致污染的有機(jī)物有根系分泌物，菌類排出物，藻類代謝物，這些菌與有機(jī)物都會(huì)污染營(yíng)養(yǎng)液，可以在營(yíng)養(yǎng)液池中安裝紫外線電場(chǎng)復(fù)合殺菌器或者納米材料制作的殺菌裝置，這樣才能讓植物工廠內(nèi)的栽培環(huán)境實(shí)現(xiàn)空間與養(yǎng)液的無(wú)菌化。該系統(tǒng)的安裝與使用相對(duì)較為復(fù)雜些，但目前國(guó)內(nèi)外，都已有成套的養(yǎng)液調(diào)控設(shè)奮與技術(shù)方案，也是較易掌握與運(yùn)用的。
8、物理殺菌系統(tǒng)：雖然植物工廠是在相對(duì)封閉的環(huán)境下進(jìn)行生產(chǎn)與操作，但難免一些生產(chǎn)過(guò)程或植物生長(zhǎng)過(guò)程會(huì)導(dǎo)致菌類的滋生與蔓延，使生產(chǎn)過(guò)程難以實(shí)現(xiàn)正真的免農(nóng)藥栽培，針對(duì)這些問(wèn)題，必須利用物理殺菌的技術(shù)作為主要的解決方案，以實(shí)現(xiàn)無(wú)公害綠色農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。分析容易攜帶與進(jìn)入植物工廠的細(xì)菌有以下一些主要環(huán)節(jié)，如操作人員攜帶與內(nèi)外環(huán)境通風(fēng)對(duì)流以及生產(chǎn)工具等，針對(duì)這些可能引起細(xì)菌滋生的因素，制定了以下的一些殺菌與防菌措施作為系統(tǒng)建造的依據(jù)，在進(jìn)入植物工廠所有人員必須先進(jìn)行換鞋更衣與殺菌消毒，這個(gè)殺菌室一般設(shè)于入口處的緩沖間；為防止內(nèi)外對(duì)流時(shí)空氣帶菌，一般可以通過(guò)在每個(gè)入氣口加上一個(gè)空氣殺菌裝置，或空氣過(guò)濾裝置，通常以兩種方式結(jié)合較好。除了這些防止外源進(jìn)入的一些措施外，還需對(duì)植物工廠內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行定期的全面殺菌消毒，包括走道、器具、場(chǎng)所等，這些消毒目前最好的方法就是利用電功能水，這種電功能水具有很強(qiáng)大的殺菌能力，可以在1-10分鐘內(nèi)把細(xì)菌、真菌及病毒殺死，而且利用電功能水的強(qiáng)氧化性與強(qiáng)還原性，殺菌后不對(duì)環(huán)境造成一點(diǎn)殘留，這種方法已在日本的植物工廠內(nèi)得到普及與運(yùn)用，而我國(guó)才剛剛開(kāi)始。另外，還有電場(chǎng)臭氧紫外線超聲波等殺菌方法，總之不管采用哪一種，一定要以物理手段與方法不會(huì)對(duì)環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品造成任何污染與殘留為原則，以下就是電功能水的發(fā)生裝置，生產(chǎn)安裝與運(yùn)用都極為簡(jiǎn)單，是當(dāng)前解決農(nóng)藥危害的最有效的一種途徑。
9、溫度控制系統(tǒng)：一切植物的生長(zhǎng)發(fā)育都必須在一定的溫度條件下才能進(jìn)行正常的生理活動(dòng)與代謝；是植物生長(zhǎng)的最基本因素，過(guò)高及過(guò)低的溫度對(duì)植物生長(zhǎng)都是不利的，而在植物工廠內(nèi)為了產(chǎn)生更好的栽培效果，對(duì)于環(huán)境溫度的要求還要更于嚴(yán)格，溫度的控制在植物工廠內(nèi)是通過(guò)溫度傳感器及自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而加溫或致冷的執(zhí)行部份主要由空調(diào)機(jī)、加熱用的熱風(fēng)爐、暖氣片、加熱管道、地下熱、致冷器等來(lái)完成加熱或降溫所需的能量，目前在植物工廠內(nèi)，運(yùn)用較多而較先進(jìn)的就是利用半導(dǎo)體加溫致冷，它具有運(yùn)行成本低，安裝使用方便的優(yōu)點(diǎn)，也可因地制宜，特別是加溫部份、在能源較為豐富的煤礦區(qū)或地下熱資源豐富的地方可采用熱風(fēng)爐進(jìn)行冬季加溫或地下熱的管道加溫與鍋爐加溫，可靈活應(yīng)用。而加溫部件選定安裝好后，就是必須布局好輸熱排氣管道，一般都是從植物工廠的房頂進(jìn)行均勻布管與開(kāi)口，這樣可以使空間均勻受熱與降溫，而致冷的排風(fēng)口需均勻在布局于植物工廠的頂面與側(cè)面，這樣更有利于散熱降溫。目前，加溫或致冷是植物工廠中運(yùn)行成本較高的一部份，在自然風(fēng)能與太陽(yáng)能豐富的地方可以利用它們進(jìn)行節(jié)能化的加溫與致冷，如太陽(yáng)能空調(diào)，太陽(yáng)能加溫與發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電等，
10、立體式栽培系統(tǒng)：栽培系統(tǒng)是由栽培床或槽及立體式的栽培架所組成，它是植物生長(zhǎng)與固定場(chǎng)所，也是營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)及植物生長(zhǎng)的場(chǎng)所，它的設(shè)計(jì)目前有平面式的栽培床，還有立體式的栽培架，甚至一些工廠為了充分利用空間采用或移動(dòng)式的栽培床，不管哪種栽培系統(tǒng)都是為了合理與充分地利用栽培空間，提高植物工廠利用率及生產(chǎn)效率而設(shè)定的。栽培床可以是用專門(mén)用于園藝栽培的泡沫床也可以是用裝修板材制成的木制床或槽，但如果是木制材料制作，必須對(duì)木材表面進(jìn)行防水防腐處理，這些材料具有輕型易裝的特點(diǎn)，所以在植物工廠內(nèi)的運(yùn)用還是較為普遍。而栽培架的制作大多采用防銹防水防腐處理過(guò)的鋼架進(jìn)行組裝或焊接而成，它的規(guī)格與大小因栽培目標(biāo)植物大小及可利用空間的大小而靈活確定，對(duì)于喜陽(yáng)的瓜果類層次可大些提高通風(fēng)透光率，而對(duì)于葉菜或芽菜類層次可設(shè)密一些以提高空間利用率，這些方面可因生產(chǎn)而定。
11、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制及遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)：這個(gè)系統(tǒng)是植物工廠的大腦核心，前面介紹的各個(gè)系統(tǒng)其實(shí)都是為了配合與服務(wù)于這個(gè)系統(tǒng)而設(shè)定的。該系統(tǒng)是植物工廠的指揮官與大腦，一切環(huán)境因子的創(chuàng)造及栽培因子的監(jiān)測(cè)與控制都得通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。比如當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到溫度過(guò)高超過(guò)限定值時(shí)，計(jì)算機(jī)就會(huì)發(fā)出致冷降溫指令而開(kāi)啟致冷系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境降溫，當(dāng)溫度下降低于限定值時(shí)，計(jì)算機(jī)又會(huì)發(fā)出加溫指令而開(kāi)啟加溫設(shè)備進(jìn)行環(huán)境加溫，另外光照的控制及濕度的控制還有諸如營(yíng)養(yǎng)液濃度及溶氧的控制都是一樣，都是通過(guò)系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境各種因子的相對(duì)穩(wěn)定性，沒(méi)有這系統(tǒng)，植物工廠就根本無(wú)法運(yùn)行，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)人工環(huán)境的最佳模擬，它的構(gòu)建安裝就是要完成與各個(gè)執(zhí)行部件的電信號(hào)聯(lián)接與各種傳感器在空間內(nèi)的布局，其它的控制主機(jī)部門(mén)現(xiàn)在都有相對(duì)成熟與成型的設(shè)備與技術(shù)，只需進(jìn)行安裝就可使用。安裝與聯(lián)接好計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)后，還可以把它與電腦聯(lián)接實(shí)現(xiàn)軟件的遠(yuǎn)程控制，利用電腦網(wǎng)絡(luò)或者手機(jī)通訊實(shí)現(xiàn)跨空間遠(yuǎn)距離控制，方法有兩種：一種是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，一種是通過(guò)無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊控制，只要手機(jī)有信號(hào)的地區(qū)都可對(duì)基地進(jìn)行操作與控制，利用上述兩種方法可以實(shí)現(xiàn)全球性的控制。目前運(yùn)用最多最實(shí)用的還是直接把辦公室的微機(jī)與植物工廠的計(jì)算機(jī)控制主機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)線聯(lián)接實(shí)現(xiàn)近距離的控制，這種也是較為實(shí)用與方便的，你也可以在辦公室內(nèi)處理植物工廠內(nèi)的一切運(yùn)行數(shù)據(jù)設(shè)定，專家模式切換與圖像處理，操作指令的確定，有了遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)與軟件，才真正實(shí)現(xiàn)在辦公室內(nèi)就可種田的理想，這也是植物工廠區(qū)別于常規(guī)農(nóng)業(yè)的一個(gè)主要特點(diǎn)。
12、視頻監(jiān)控與圖像傳送系統(tǒng)：為了使管理者以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理與遠(yuǎn)程診斷，在植物工廠內(nèi)一般都在不同的角度安裝攝像頭，這些攝像頭具有360度的旋轉(zhuǎn)可調(diào)性與焦距可變性，能從不同的角度觀察植物的生長(zhǎng)狀況，并且能夠進(jìn)行24小時(shí)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控錄像與傳送。安裝該系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)在家就可種田的夢(mèng)想，就可實(shí)現(xiàn)專家診斷遠(yuǎn)程化，不需進(jìn)入植物工廠內(nèi)就可進(jìn)行植物生長(zhǎng)的診斷，利用可調(diào)焦鏡頭可以很清晰地觀察到植物葉片表面的氣孔與是否缺素的癥狀，能為科研者或生產(chǎn)者提供大量的植物生長(zhǎng)資料，為生產(chǎn)決策作參考。該統(tǒng)主要數(shù)攝像頭、數(shù)字化硬盤(pán)、軟件、及電腦組成，還可結(jié)合計(jì)算機(jī)控制軟件，實(shí)現(xiàn)圖像與參數(shù)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控與記錄，通過(guò)生長(zhǎng)狀況與環(huán)境參數(shù)曲線的記錄可以進(jìn)行植物最佳生長(zhǎng)模式的分析，為制定新品種的專家系統(tǒng)提供大量參數(shù)與依據(jù)。
13、廢物廢液的循環(huán)再利用系統(tǒng)：在植物工廠的栽培與收獲過(guò)程中，一些營(yíng)養(yǎng)廢液的排放，及植物的殘?jiān)认履_料都可以作為生物菌發(fā)酵的原料進(jìn)行堆肥處理，把堆肥發(fā)酵后的無(wú)菌無(wú)臭殘?jiān)鳛闋I(yíng)養(yǎng)土配制的原料進(jìn)行無(wú)土栽培，而由其浸出液制取的液肥又可作為追肥或者水培的營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行二次循環(huán)利用，采用這種方法可以實(shí)現(xiàn)植物工廠的零排除，正真做到植物微生物環(huán)境間和諧共處的生態(tài)環(huán)境，讓植物工廠自身就能完成整個(gè)生態(tài)圈內(nèi)的能量循環(huán)，也不會(huì)因?yàn)榕懦龅膹U液下腳料而影響到工廠外環(huán)境造成污染與影響生態(tài)。完成這個(gè)環(huán)節(jié)所起到作用最大的技術(shù)就是生物菌的發(fā)酵處理技術(shù)，在該系統(tǒng)完裝時(shí)，只需按生物菌發(fā)酵的流程與工藝購(gòu)置成套的設(shè)備與相關(guān)檢測(cè)儀器即可，操作使用都較為簡(jiǎn)單，可以為各種類型的植物工廠所采用。
總之，植物工廠是一個(gè)復(fù)雜的多學(xué)科交錯(cuò)的龐大系統(tǒng)，它的完成其實(shí)不僅僅是上述所提及的十三大系統(tǒng)，在具體的建造中還有涉及更多的子系統(tǒng)與子工程，比如殺菌系統(tǒng)的組成它就由多種殺菌方式與技術(shù)復(fù)合組成，為了促進(jìn)工廠內(nèi)植物的光合作用，還可在植物工廠頂上方布施電場(chǎng)網(wǎng)，以提高光合效率進(jìn)行光合作用速率的調(diào)控；在二氧化碳補(bǔ)充系統(tǒng)中，許多植物工廠內(nèi)又結(jié)合了碳酸水補(bǔ)氣法，這樣就又需配制一個(gè)碳酸水發(fā)生裝置的子系統(tǒng)，在深液流的水培中除了在營(yíng)養(yǎng)液調(diào)控中心進(jìn)行養(yǎng)液調(diào)控外，還需在栽培容器或床內(nèi)布設(shè)曝氣增氧系統(tǒng)，在植物工廠內(nèi)還要建設(shè)用于蔬菜采后預(yù)貯與包裝系統(tǒng)，有些還需配建冷藏庫(kù)，其它的諸如播種機(jī)、插苗機(jī)、嫁接機(jī)、操作升降臺(tái)、走動(dòng)式的補(bǔ)光加濕機(jī)、超聲波蔬菜清洗機(jī)、蔬菜加工包裝流水線等，還有許多子系統(tǒng)與設(shè)備是要按生產(chǎn)需要而進(jìn)行靈活配置的。其實(shí)植物工廠就是把各種最先進(jìn)的生產(chǎn)工具與生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行了綜合的集成，在這里可以充分體現(xiàn)植物生產(chǎn)過(guò)程的全方位工廠化自動(dòng)化精準(zhǔn)化與智能化，是各學(xué)科各技術(shù)的高度集約化的生產(chǎn)模式。隨著植物工廠建造技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，相信不久的將來(lái)就會(huì)形成我國(guó)特色的植物工廠建造標(biāo)準(zhǔn)與模式，大大推進(jìn)與加快我國(guó)植物工廠技術(shù)的發(fā)展速度，為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平的提高起到極為重要的推動(dòng)作用。
