植物工廠建設項目的可行性分析報告

植物工廠建設項目可行性分析報告四月十二日

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u一、植物工廠簡述 11.1何謂植物工廠？ 11.2植物工廠的優(yōu)勢 1二、植物工廠發(fā)展歷程 22.1試驗探索階段 22.2范應用階段 22.3迅速發(fā)展階段 2三、植物工廠在我國的發(fā)展狀況 33.1建造植物工廠的科研與生產意義 43.2植物工廠的類型與生產運用 5四、目前國內外研究狀況 6五、植物工廠建設的系統構成與有關設備設施 85.1風能太陽能發(fā)電裝置 85.2環(huán)境閉鎖密封系統 95.3人工補光系統的建設 105.4微噴加濕系統的建設 115.5空氣循環(huán)流通系統 115.6二氧化碳補充系統 125.7營養(yǎng)液自動控制與供應系統 125.8物理殺菌系統 135.9溫度控制系統 135.10立體式栽培系統 145.11計算機自動控制及遠程控制系統 145.12視頻監(jiān)控與圖像傳送系統 155.13廢物廢液的循環(huán)再運用系統 16六、植物工廠示意圖及應用效果 176.1補光型半天候的植物工廠 176.2立體式高效率植物工廠 176.3貨柜隔熱型全天候植物工廠 206.4船艙式微型植物工廠 22七、投資估算及效益分析 237.1投資估算 237.2效益估算 247.3存在的風險 24八、結論 25一、植物工廠簡述1.1何謂植物工廠？所謂植物工廠，就是通過設施內的高精度控制實現農作物周年持續(xù)生產的高效農業(yè)系統，是由計算機對植物生育過程的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養(yǎng)液等環(huán)境要素進行全天候控制，不受或很少受自然條件制約的省力型生產方式。相對老式常規(guī)農業(yè)來說，其設施設備生產工具與栽培模式是股強大的沖擊波與挑戰(zhàn)。并且，在產量及品質上都是老式模式所不能比擬的，在生產方式上也是完全迥異的。在這里沒有四季的嬗變，沒有天氣的干擾，更沒有病害及自然的災害,是種全天候的人工智能環(huán)境。植物生長于最適合的模擬環(huán)境中，具有更大的生長發(fā)育潛能與更好的質量。運用植物工廠模式可以不受任何自然界之影響，可以在地上也可以地下，可以在農村也可以在都市，可以在沙漠也可以在極地，甚至還可以在空間站與外星球，如月亮及火星上栽培。在生產模式與概念上它已完全超越了常規(guī)意義的農業(yè)生產，它是未來農業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新之路，也是人們在與自然界抗爭中，形成自已最有征服性的新型生產模式。農業(yè)生產就是植物通過光合作用生產碳水化合物的過程。遵照該科學原理，智能LED植物工廠根據不一樣作物對營養(yǎng)和陽光的需求，對“工廠”內環(huán)境要素和營養(yǎng)要素進行實時自動調配，精確供應植物，以保證植物健康生長，實現了不用土、不用陽光，可實現全天候的植物智能化生產，人類甚至可以在太空、荒漠、戈壁等非可耕地里進行作物生產。1.2植物工廠的優(yōu)勢與老式農業(yè)生產方式不一樣，植物工廠有七大技術優(yōu)勢：一是作物生產計劃性強，可在不受外界環(huán)境影響的條件下，實現周年均衡生產；二是單位面積產量高，可大幅提高資源運用效率；三是機械化、自動化程度高，勞動強度低，工作環(huán)境舒適；四是不施用農藥，產品安全無污染；五是多層式、立體栽培，節(jié)省土地和能源；六是不受或很少受地理、氣候等自然條件影響；七是與現代生物技術緊密結合，可以生產出稀有、價高、富含營養(yǎng)的植物產品。植物工廠是目前全球農業(yè)高技術研究的熱點，因其融合了現代生物技術、智能裝備與信息技術等新科技，也是彰顯一種國家農業(yè)高技術水平的重要標志。植物工廠顛覆了老式的農作方式，代表了農業(yè)發(fā)展的一種創(chuàng)新方向，掌握植物工廠關鍵關鍵技術具有戰(zhàn)略意義。伴隨人們生活水平的提高，對潔凈安全農產品的需求越來越迫切，為植物工廠開發(fā)的市場前景發(fā)明了良好外圍環(huán)境。由于在植物工廠內生產的農產品是毫無污染與殘留的，它是真正的免農藥與無公害，這樣的產品也會有較高的價位與市場空間，實現經濟效益的良性循環(huán)。此外，我國人均耕地少，耕地資源稀缺。這種形勢下，當下發(fā)展我國植物工廠產業(yè)非常有必要。二、植物工廠發(fā)展歷程回憶植物工廠發(fā)展歷程，從上世紀40年代至今，重要歷經初期的試驗探索、示范應用和目前的迅速發(fā)展三個階段。2.1試驗探索階段20世紀40年代到70年代初為試驗探索階段。該階段是植物工廠的概念成型與試驗探索期，其中兩項技術的突破對其發(fā)展起到了重要支撐作用，一項是“營養(yǎng)液栽培技術”，另一項為“人工模擬與控制環(huán)境技術”，以1949年美國科學家在加州帕薩迪納建立的第一座人工氣候室為標志。其后，日本和蘇聯相繼建成大型人工氣候室，進行植物栽培試驗。這一時期植物工廠規(guī)模較小，僅為幾十平方米到幾百平方米。應用范圍也比較窄，重要局限在試驗室和示范農場。光源為高壓鈉燈，光源與空調能耗大，運行成本較高。2.2范應用階段20世紀70年代至90年代末為示范應用階段，其中以水耕栽培和人工光源技術的突破為重要標志。1973年營養(yǎng)液膜技術的出現，以及隨即的深液流栽培技術的發(fā)明為植物工廠栽培技術的發(fā)展奠定了基礎。這一時期，日本植物工廠發(fā)展較快，截至上世紀末，日本擁有約20座人工光植物工廠。80年代，在日本海洋博覽館展出了單株13000多種果的番茄王，就是運用植物工廠技術及多種高新技術集成的產物，當時這種超高產巨型植株的栽培成功，就預示著人類在發(fā)揮植物潛能上將有大的突破與發(fā)展，也為后來植物工廠的開發(fā)與推廣起到了極為重要的作用。在植物工廠里，西紅柿單株產量可上千斤，水稻可生產5-6季，黃瓜產量可提高200倍，生菜35天就收獲這些不是天方夜譚，它是被實踐所證明的科學與真理。在這一階段，人工光源不停改善，高壓鈉燈逐漸被熒光燈替代，紅光LED開始應用，光源的能耗深入減少；傳感器與自動控制技術逐漸引入；示范應用面不停擴大。植物工廠是植物工廠的高科技與高投入的業(yè)態(tài)，在這個日本建造一種400平米面積的植物工廠總投資需1億日元。2.3迅速發(fā)展階段二十一世紀初至今植物工廠迅速發(fā)展，重要得益于藍光LED的出現與紅藍LED組合光源的研制成功，以及基于網絡的智能控制技術的應用。伴隨LED的應用，植物工廠人工光源能耗明顯減少，栽培層間距深入縮短，能效比大幅度提高；同步，傳感器、智能控制器以及物聯網技術的應用為植物工廠智能化管控提供了也許。在這一時期，各國加緊了對植物工廠的研發(fā)力度與產業(yè)化步伐，日本提出大力發(fā)展植物工廠、振興現代農業(yè)計劃。韓國自開始，政府支持科研機構與企業(yè)共同進行人工光植物工廠的研發(fā)，數年時間內就推出了10多種型號的植物工廠產品。美國首先通過植物工廠的研究但愿為空間站和星球探索提供食物保障，另首先提出了“摩天大樓農業(yè)”的設想，但愿從空間上突破資源瓶頸，先后出現了芝加哥大廈農場、新澤西州“垂直農場”等設計模式。三、植物工廠在我國的發(fā)展狀況我國從上世紀90年代開始植物工廠研發(fā)工作，成功研發(fā)自然光植物工廠，研制出LED植物工廠試驗系統，并在上海世博會上海世博會初次展出家庭LED植物工廠。其中尤以中國農科院環(huán)發(fā)所楊其長團體進展明顯。中國農科院環(huán)發(fā)所楊其長團體率先提出多種植物的“光配方”，并創(chuàng)制出基于光配方的LED節(jié)能光源及其光環(huán)境調控技術裝備，在業(yè)界完畢了多種首創(chuàng)性工作：初次提出“光—溫耦合節(jié)能環(huán)境調控”措施，創(chuàng)制出植物工廠節(jié)能環(huán)境調控技術裝備；率先提出“光—營養(yǎng)調控蔬菜品質”措施，創(chuàng)制出采前短期持續(xù)光照提高品質工藝及技術裝備；率先提出植物工廠光效、能效以及營養(yǎng)品質提高的智能管控措施，創(chuàng)制出基于物聯網的智能化管控系統。，中國農科院環(huán)發(fā)所植物工廠的研發(fā)團體與北京中環(huán)易達設施園藝科技有限企業(yè)研發(fā)出國內第一例智能型植物工廠。目前，該技術成果已推廣到北京、上海、山東等20多種省區(qū)市。我國的植物工廠逐漸走向國際舞臺。至我國持續(xù)舉行4期植物工廠技術國際培訓班，20多種國家的學員接受了系統的植物工廠訓練?；诠馀浞降闹参風ED光源產品推廣到美國、日本、歐洲等，植物工廠成套產品已推廣到新加坡等。植物工廠雖然擁有眾多優(yōu)勢，但在實際發(fā)展過程中也面臨著某些“瓶頸”。植物工廠普及和推廣的關鍵是工業(yè)產品化，從目前看，植物工廠原則化、模塊化妝備的研發(fā)方面尚有待提高。從研發(fā)力量上來看，目前參與研究的重要是科研單位、高校和中小企業(yè)。楊其長表達“但愿未來有中國的大企業(yè)能積極參與其中，只有實現植物工廠原則化、規(guī)?；a，才能在國際競爭中有地位?！睆慕洕б嫔蟻砜?，與露地、大棚相比，植物工廠由于初期建設成本較高、耗能較大等原因，總體上來看單位生產成本還是相對偏高，未來仍需要深入減少成本。近年，我國農業(yè)自動化智能化數字化的迅速發(fā)展，已為植物工廠的發(fā)展奠定了扎實的基礎。工業(yè)技術的發(fā)展與成本的減少也為植物工廠的建設提供了助力，許多企業(yè)或科研單位已嘗試深入的研究和推廣運用。國家正式將“智能化植物工廠生產技術研究”項目列入“863”計劃，由15家科教單位與企業(yè)聯合進行技術研發(fā)。目前，我國擁有不一樣規(guī)模的人工光植物工廠約100座。相信很快的未來，植物工廠的發(fā)展已不再是望塵莫及望洋興嘆的項目，它將在很快未來，在我國各個地區(qū)出現，為我國農業(yè)的發(fā)展開辟一種嶄新的空間。3.1建造植物工廠的科研與生產意義建造植物工廠除了自身的經濟效益外，還具有更大的社會效益與科研價值。目前，日本的植物工廠由本來的地上已發(fā)展到地下，在東京建設的植物工廠就是在一種原本是銀行機構的下室，把農業(yè)生產從田野搬至鬧熱的城鎮(zhèn)，它除了生產外，更重要的是為城里人啟動了一扇認識農業(yè)認識自然與植物的教育窗口，更是學生們培養(yǎng)生物技術愛好的一種姣好實踐教育基地，也是城里人在煩忙工作之余的休閑參觀基地。這種地下的植物工廠將是未來開拓都市地下空間，營造地下生態(tài)地下景觀地下農場地下觀光的最佳模式。植物工廠的建造能為我國樹立農業(yè)發(fā)展史上階段性的里程牌，它標志著人類征服自然過程中已經獲得的輝煌成果，已經為農業(yè)發(fā)展的最終出路找到了答案，農業(yè)生產不再靠天吃飯，不再是被動地順應自然，而是能運用人類的智慧戰(zhàn)勝了自然，為農業(yè)發(fā)展前景描繪出漂亮的畫卷，大大增強了人類的自信心與由于地球變暖后對農業(yè)導致不良影響的恐慌，更為重要的是，人類將找到一種正真無公害對人體及環(huán)境沒有任何殘留與污染的農業(yè)生產模式，它的意義不亞于任何一種時期的農業(yè)革命，雖然它的推廣與普及尚有相稱長的時間，但作為生存到這個地球上的人們已認識到人類征服克服戰(zhàn)勝自然，獲取人類生存空間上也獲得了偉大的勝利。處理蔬菜與糧食問題，處理環(huán)境保護綠色與污染問題已找到了理想的答案，更為令人鼓舞的是，它將為在此外星球上建立農業(yè)生產基地開拓了一條理想之徑，如在月球上或空間站進行植物工廠的生產已成為也許。植物工廠的建造，還可引領與培養(yǎng)出更多的農業(yè)科研人才投入到高科技農業(yè)研究與發(fā)展的熱潮中，也可以在實踐中大大提高科研業(yè)務生產水平，尤其是目前在老式農業(yè)日益令人困惑的時期，為我國的農業(yè)科研提出了一種前贍性的方向。也讓更多的農業(yè)科研人員轉向這種邊緣交叉程度極高的學科研究中來，這對于提高我國農業(yè)綜合研究水平意義重大。植物工廠為科研人員提出了方向，開辟了思緒，提高了水平。植物工廠的建造能激發(fā)更多的年輕人投入到農業(yè)生產中，投入到現代高科技農業(yè)領域中，為他們創(chuàng)立一種更廣闊的平臺，目前全世界的農業(yè)從業(yè)者日趨老齡化與婦女化，這與老式農業(yè)模式的生產方式有關，面朝黃土背朝天的靠天靠力吃飯的落后生產方式有關，大多數想創(chuàng)業(yè)的年輕人更關注的是環(huán)境與功能齊全的都市，而離開農村離開農業(yè)，這樣使農業(yè)從業(yè)者的素質每況愈下與后繼人才日漸匱乏。而這種新型的農業(yè)模式，勞動力已得到徹底解放，勞動強度大大減少，生產場所環(huán)境已完全優(yōu)化，自然風險完全解除，在生產過程中從本來的野外勞力付出型變化室內的智力付出型，在植物工廠內會讓人體會更，人在花叢中，人在與自然的友好中，在輕松而優(yōu)雅的環(huán)境中，做些諸如生產計劃制定，植物生長觀測、參數數據的設定切換等皆屬輕松智力型工作，大大激發(fā)了年輕人對農業(yè)的愛好與愛好，農業(yè)生產模式及觀念的變化，使年輕人能紛紛在從城鎮(zhèn)轉回到農村，投身到植物工場的現代農場建設中，變化目前農業(yè)的三八六零部隊（指婦女與60歲以上的老人）的產業(yè)現實狀況。這種變化對于加緊農業(yè)產業(yè)發(fā)展，提高農業(yè)生產水平意義是深遠與巨大的。3.2植物工廠的類型與生產運用植物工廠從廣義來說分為溫室型半候的植物工廠與封閉型全天候的植物工廠，這里所指的植物工廠是專接封閉型全天候的植物工廠，它的重要特點是，植物生長的任何環(huán)境因子都是人工精確化模擬發(fā)明的，不受外界任何原因的點滴影響，植物生長于一種數字化可控化，可精確計算與估計的工廠內，就如工廠同樣生產出外觀形態(tài)及品質一致符合原則的農產品。在可控精確環(huán)境下，植物的收獲期是確定的，植物對多種因子的需求也是穩(wěn)定的，人們生產操作模式是原則的或是無人化機器人生產方式的。這種植物工廠能為農業(yè)生產定茬準期精確地供應農產品，能不受自然病蟲侵害與土壤污染供應清潔無任何殘留的高檔農產品，能按照植物遺傳基因的性狀最大化在體現，培養(yǎng)出超常規(guī)超營養(yǎng)價值的農產品。能為生產者提供最及時而精確的植物生長因子與發(fā)育狀況的有關咨訊，為靈活而精確地調整生產方案提供資料，也可以實現任何品種的發(fā)育進程調整與產期調整，更為有利的是，在植物工廠內能按照人工研究的農藝參數為生長發(fā)明模擬最佳的生長模式，為農業(yè)專家系統的研究與運用發(fā)明了一種最佳的平臺。在植物工廠內植物的基因能比老式模式下得到最大化最優(yōu)化的體現與發(fā)揮，并且可以通過環(huán)境的人為發(fā)明，有計劃或目的性地體現某些能改善品質營養(yǎng)的目的基因，培養(yǎng)出常規(guī)環(huán)境不能培育的特色產品。作為最先進的植物栽培模式在生產上具有如下作用，首先單位面積產量是老式生產的幾十倍甚至上百倍，增產的重要部份重要是由于生育期大大縮短而使栽培的茬數也就是復種指數大大地提高，此外就是單株的產量，在最適的人工環(huán)境下能比常規(guī)栽培有更大的生物量，在栽培運用空間上可以提高7-10倍以上，真由于植物工廠的這些優(yōu)越性才使產量超常規(guī)地提高，生產效率發(fā)生了質的飛躍。另一方面，植物工廠內發(fā)明的生長環(huán)境是相對穩(wěn)定的數字化環(huán)境，植物發(fā)育所需的諸如積溫可以精確地計算，讓植物按專家系統的生長模式設定的進程精確地進行，能做到從播種至收獲的穩(wěn)定準期上市，使最精確的生產計劃得以實現；如在植物工廠內小麥的生育期只需56天，萵苣的生育期只需35天，這些都可作為精確栽培計劃生產的原則數據被錄入計算機的專家系統。在植物工廠內，可以人為地控制與啟動對人們需求的基因體現時間與速度，從而可以培育為人們提供最具營養(yǎng)價值與口味的高檔蔬菜或者反季節(jié)蔬菜；在植物工廠內，植物的生長大多采用24小時的全光照補光或脈沖式補光，植物的同化率得到最大化的發(fā)揮，并且光照時間與光質可以按人們栽培的需要進行調控，從而使植物的光形態(tài)形成實現科學化的控制；植物工廠是種全封閉的栽培系統，可以做到無菌化無蟲化生產，栽培的植物勿需使用任何殺菌治蟲的化學藥劑，栽培的產品是真正的綠色無公害食品，并且品質愈加脆嫩與優(yōu)良。植物工廠內環(huán)境可控性強，尤其是可以使栽培環(huán)境的二氧化碳濃度得到大幅度的提高，使生長著的植物光合效率提高至幾倍，生物量的形成，營養(yǎng)物質的積累是常規(guī)的幾倍。植物工廠雖然在設施上一次投入較大，不過它是種高度集約的栽培模式，不管是勞動力還是能源資源上都得以最經濟的運用，栽培效率與效益得到大幅度的提高，曾有人做過對照試驗，在常規(guī)溫室內栽培蔬菜，相似的產量前提下，植物工廠運行的投入與溫室有關無幾，但植物工廠的產品卻有更大的經濟價值，總體來說投資植物工廠還是很合算的；植物工廠可以在自然環(huán)境惡劣不適老式栽培的地區(qū)進行建造生產，如沙漠、孤島、地下、南北極、或者土壤氣候不適區(qū)栽培，使農業(yè)生產上的空間限制得到理解放；此外，從業(yè)者可以依賴專家系統進行植物工廠的管理，無需掌握與理解太專業(yè)的農業(yè)技術就可進行管理，使更多有志于農業(yè)的業(yè)外人士可以隨心所欲地操作與生產，假如結合機器人，真的可以實現無人化傻瓜化的管理。目前，植物工廠作為最前沿的栽培模式，常作為觀光農業(yè)開發(fā)的一種重要項目，也常作為學校學生學習與掌握生物自然科學的一種最佳基地與實踐教材，更是城鎮(zhèn)居民尋找自然感受自然品味自然的最佳去處。植物工廠以其無比的優(yōu)勢性與可操作性前沿性，它必將成為我國農業(yè)發(fā)展中一種不可或缺的研究課題與發(fā)展方向，也更是未來農業(yè)的一種重要模式，估計在后，它會像目前設施農業(yè)同樣被普及與運用，作為有先見的企業(yè)家投資者率先擠入這個行業(yè)建立植物工廠必將會帶來豐厚的經濟回報與巨大的社會效益。四、目前國內外研究狀況植物工廠在日本是目前正在倡導與推廣的高新農業(yè)項目，它們已經有成熟的技術與配套的有關設備與設施，并且都已經做到相稱專業(yè)化的程度，它們通過植物工廠普及振興會進行推廣，現已經有幾十家較有規(guī)模的植物工廠基地，重要以生產瓜果蔬菜為主，尚有芽苗菜植物工廠與花卉類的植物工廠，這些植物工廠已經能為日本本國對農產品的需求起到了很大的調劑作用，如建在愛知縣的芽苗菜工廠一天能產200萬盤，可供好幾種都市的芽苗菜需求，尚有許多運用植物工廠進行規(guī)?；纳a萵苣，已成為生產無公害高檔萵苣的重要模式；尚有在農作物水稻上進行了科學的償試，獲得了很好的種植效果。而在臺灣，80年代就建立了設施與功能齊全的我國第一種芽苗菜植物工廠，內部設備從播種傳送培育收獲包裝所有實現自動化機械化，并且結合微機與自走式的環(huán)境控制管理，使芽苗的栽培層次到達十幾層以上，空間運用率極高，集約化程度大大地提高。尚有美國以色列荷蘭這些發(fā)達的國家也都對植物工場進行了研究償試與推廣，都獲得了很好的效果與頗有價值的科研成果，目前，尤其是在節(jié)能化的研究上，已形成了從風能電能到生物能的多種能源開發(fā)趨勢，并且都在生產上得以運用，如運用太陽能供電的自發(fā)電型植物工廠與風能發(fā)電植物工廠，尚有運用光導技術進行傳纖傳播實現光的充足運用，尚有運用科學的反光原理，使工廠內的光能得到最大化的運用，更有些植物工廠甚至運用微生物發(fā)酵發(fā)電以實現農業(yè)可持續(xù)與循環(huán)發(fā)展，能源與材料是植物工廠普及推廣的限制因子，有了這些先進的技術作為支撐，使植物工廠的普及漸趨也許；近來在補光節(jié)能化方面，日本又有了新的發(fā)展，如運用半導體二極管及激發(fā)發(fā)光技術，可以使光的效率大大提高，使電能消耗得到深入的減少，還可以實現植物葉片表面的近距離補光；補光技術的改善發(fā)展為植物工廠的低成本運用起到了關鍵性的作用，原本植物工廠內耗能最大的就是補光而目前可以幾倍地下降，尤其是有特定光譜的二極管與激光光源，可以在不影響光合效率前提下，實現電能轉換率的最大化；在計算機的控制上，目前基本實現環(huán)境模擬的自動化智能化與精確化，可以實現諸如溫度濕度光照強度二氧化碳濃度營養(yǎng)液EC液溫溶氧等植物生長有關因子的在線檢測與反饋閉環(huán)控制，甚至還可以通過互聯網進行遠程監(jiān)控，以及通過衛(wèi)星系統進行全球控制，在視頻監(jiān)控上采用數字化硬盤技術實現植物圖象的遠距離清晰化傳送，做到參數與圖像的全方位監(jiān)控，實現管理者只需敲擊鍵盤就能進行生產指揮的數字化管理，此外，對于多種不一樣栽培植物專家系統的研發(fā)運用上也得以采用，管理者只需輕松地調動有關植物的最佳生長模式就可進行最優(yōu)化的生產管理，使農業(yè)生產更為傻瓜化；有些較為先進的植物工廠還安裝上植物生理傳感器，實現植物生長過程中各項生理指標的在線檢測，以實現環(huán)境因子的最科學化控制，也就是可以按發(fā)育生理所需來命令控制各項環(huán)境因子，如光合效率、呼吸作用、蒸騰系數、莖流量、果實膨脹等，并且能運用計算機技術進行曲線記載，科研者可隨時調出實時的在線資料而進行科學研究，為科研者的研究提供了最科學的試驗平臺；目前，伴隨智能機器人技術的發(fā)展，也在植物工廠中被采納運用，如種苗的嫁接插苗與果實的采收與走動式的管理等，都開始運用機器人來完畢，取代了本來繁雜的人工操作；在無菌環(huán)境的發(fā)明上，也結合了目前較為先進的納米材料技術物理殺菌技術，使整個植物栽培空間實現無菌化自潔化；營養(yǎng)液的供應調配及控制上，也能了很大的提高，如營養(yǎng)液控制中心的建立替代了本來復雜的人工操作，多種植物所需元素上的在線檢測及調控也被運用，做到了植物所需元素及栽培液酸堿度的精確化控制，在廢液的處理與再運用上也有了深入的改善與提高；使栽培成本與環(huán)境排污最大大的減少，真正實現了封閉式自循環(huán)生態(tài)系統的合理構建。從原本純耗資源型轉變?yōu)榭沙掷m(xù)可循環(huán)型，從原本的高成本型轉變?yōu)槟壳暗慕洕鷮嵱眯?；從原本的操作繁瑣型轉變?yōu)槟壳暗纳倒喜僮餍停豢傊?，從發(fā)達國家看植物工廠具有很廣發(fā)展空間與很看好的發(fā)展趨勢，是未來農業(yè)發(fā)展的一種重要模式。而我國這方面的研究也不甘落后，近年，在國防科技大學、中國農科院及浙江麗水農科所的通力聯合攻關下，上述的技術問題也基本上得到處理，可以與國際技術水平相比，只是在產品的精致上還不能與發(fā)達國家相提并論，但估計通過幾年的努力，與植物工廠相配的多種專業(yè)化設備設施將會相繼開發(fā)與運用；基于目前國內的實際農業(yè)生產力水平，還是需要從本國國情出發(fā)，開發(fā)某些成本較低但功能不亞于國外產品的控制系統、建造材料、及設備設施，以滿足我國初級階段對于建設植物工廠的市場需要，為迅速啟動與推進植物工廠先邁出歷史性的第一步。五、植物工廠建設的系統構成與有關設備設施植物工廠的建造是個系統而龐大的工程，它所波及的技術之廣與所用的材料之多是常規(guī)老式農業(yè)所不能比的。其中就環(huán)境控制就需要波及到十二大系統，風能光能發(fā)電系統、人工補光系統、微噴加濕系統、空氣循環(huán)流通系統、二氧化碳補充系統、營養(yǎng)液自動調控系統、物理殺菌系統、溫度控制系統、立體式栽培系統、視頻監(jiān)控圖像傳送系統、計算機遠程控制系統、廢物的再循環(huán)運用系統等；構成這些系統所波及的學科包括生物技術、計算機環(huán)境控制技術、物理材料技術、能源綜合運用技術、規(guī)劃設計技術、農產品加工貯藏技術等；這樣龐大的技術體系與構建工程必須對它進行科學設計，合理規(guī)劃與嚴格實行才能得以完畢，只有在科技人員、工程人員充足配合下才能建成，因此說它的建造是項龐大復雜的工程，它的建造具有農業(yè)航模同樣的意義與偉大，是一般單位難以獨立完畢的，它必須運用各個學科各個部門的互相合作互相配合的前提下才能實行建造，因此在建造之前要讓工程施工者對各個系統有個充足的認識，對多種設備與材料有個全面的理解，是十分必要的。如下就植物工廠建設所需的有關設施設備及材料采購有作些闡明，這樣才能在建造時能得以應手地實行，按計劃準期竣工?，F就植物工廠所涉的多種技術與設備作些簡樸的簡介。5.1風能太陽能發(fā)電裝置植物工廠屬于電動力農業(yè)范圍，它所波及的每一塊運行系統都離不開電能，如環(huán)境模擬、工廠操作、人員管理等都需要用電，而電資源在目前這個時代又是耗能最大最匱乏的資源，怎樣實現電資源運用的節(jié)能化是建造植物工廠需要考慮的關鍵問題，因此在盡量挖掘可運用資源上進行研究與開發(fā)是極為重要的，再加上有些植物工廠是建在無電力供應的地方，更需把電擺到最首要的位置來進行科學設計，目前電資源以水資源的運用最為廣泛，尚有煤發(fā)電、核發(fā)電、沼氣發(fā)電等發(fā)電模式，而這些發(fā)電均有它的局限性，只有太陽光發(fā)電與風力發(fā)電才具有它運用的普遍性，并且在實踐上往往又是把兩者結合起來設計，到達能源供應的互補，如沒有光照時可運用風能發(fā)電，這些發(fā)電技術與裝置投入成本又不大，并且安裝簡樸易實行，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)電系統就是風太陽能發(fā)電系統，在有工業(yè)電供應區(qū)也可運用這兩種發(fā)電技術進行補充供電，尤其是用于通風與補光上最為經濟實用。太陽能發(fā)電原理與技術就是運用半導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計的，目前常用的半導體發(fā)電板有晶體電板與非晶體電板，這些電板在太陽照射下能產生電流，再運用貯電電瓶與逆變裝置進行電的貯藏與轉換，這樣就構成了一種完整的太陽能發(fā)電系統；而風力發(fā)電是運用風力對風扇的帶動而實現能量轉換的發(fā)電方式，原理與操作都較為簡樸而輕易掌握，在植物工廠配置太陽能或風能發(fā)電系統時，可先對補光所需的功率進行計算，再確定太陽能電板的受光發(fā)電面積，從而使所發(fā)的電能供應人工補光或其他用電器件的供電需要?？梢孕纬娠L力發(fā)電機組或太陽能電板群，實現用之不竭的植物工廠供電系統。下圖就是太陽能及風能發(fā)電裝置在植物工廠上的運用。太陽能發(fā)電裝置5.2環(huán)境閉鎖密封系統植物工廠是在全封閉的環(huán)境下構建的植物種植系統，它規(guī)定栽培環(huán)境不受任何外界氣候因子的影響，基于此就要運用隔熱避光與防風的材料進行廠房的建設，以最佳的隔熱性能來實現能量損耗的至少化與節(jié)能化，根據冷庫建設的隔熱原理，先擇15CM厚的泡沫絕熱板作為建設材料，這種材料具有良好的隔熱性與避光性，能使工廠內外的能量互換最小化，內外影響最小化，當然對于發(fā)達的國家可以選擇某些更高檔的隔熱避光材料進行建設，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，對于我們國家還是難以接受。建設時規(guī)定接縫處粘接密封良好，以免透風而影響植物工廠內的人工生態(tài)環(huán)境，在建造隔熱密封系統時，還要加入承載力與牢固度很好的鋼材或木材作骨架，此外，在隔熱板的內外兩面最佳還要噴涂上反光層，以實現內環(huán)境補光的充足運用，和外環(huán)境日照影響的最小化，一般我國目前的植物工廠大多內套于溫室大棚內，這樣有更好的抗風性與避風防雨作用，假如是在一般的廠房或室內進行植物工廠之改造，最佳也能在內墻壁上套建泡沫房，到達環(huán)境因子影響的最小化，讓植物工廠內的環(huán)境實現真正的人工模擬不受外界影響之環(huán)境。在建造時，規(guī)定重視與注意的是，通風窗或進氣口與泡沫板的交接處的密封性一定要好，否則漏風導致環(huán)境不穩(wěn)外，還會參雜大量的細菌進入植物工廠，而導致細菌真菌的滋生繁衍，影響植物之生長與無菌環(huán)境的發(fā)明。閉鎖栽培空間5.3人工補光系統的建設植物工廠內補光系統是最為重要的系統，它是構成植物生物量的一種重要能源，沒有光照，植物光合作用就不能正常進行，一切代謝與活動所需的能量就不能供應，植物的正常生長就不能進行，根據科學家對光照的數年研究表明，植物的光合作用單元葉綠素對于特定波段的光源有嗜好性，如紅光、藍光、遠紅光，除了這些光外，其他光質的光照運用率轉換率并不高，為了使植物工廠內的植物有更高的光合作用效率，一般選擇紅藍光為主的人工補光系統，一般不一樣光質的科學搭配比例為R/B為10-5/1，這樣的光對于植物的栽培是最合適的，并且在光周期上一般采用24小時全光照補光與400US的脈沖補光相結合，實現光照光合時間的最大化，而對于光周期敏感的開花成果植物，一般還是規(guī)定光期暗期分明的補光方式，這與常規(guī)自然條件下栽培有點相似。伴隨二極管技術及激光技術的發(fā)展，目前新建造的植物工廠大多采用LED（二極管）作為補光光源，它具有安裝以便，光合效率高，省電節(jié)能的長處，據生產測定，在相似強度的光照強度下，二極管的耗電量只是常規(guī)補光燈的1/10用電量，此外，更重要的是二極管是冷光源，在栽培時可貼近植物葉片表面進行補光，效率更高，不發(fā)熱與不變化環(huán)境與燒傷葉片。目前用于植物工廠內的二極管補光燈有燈罩式與有平板反光式，也有燈串式多種方式，詳細可按栽培生產的實際需要而定，在安裝時可平面也可垂面安裝，以到達光照均勻，反光漫射運用最大化為原則即可，對于層次較多的立體栽培架可以在架間設計反光裝置，可大大提高光源的運用率。采用二極管補光，安裝布線也極為以便與快捷，并且也有防水防濕的作用，在高濕環(huán)境下也不會影響使用壽命，是目前植物工廠內補光系統的最佳選擇，目前在日本叫做LED植物工廠。除了二極管補光處，尚有采用激光光源進行補光，也具有很高的補光效率，但投資成本相對較高，運用上尚未得到普及，但未來的發(fā)展方向也許還是具有很大潛力的。二極管補光結合運用太陽能風能發(fā)電供電系統就可形成植物工廠的人工光獨立補充系統，是目前植物工廠內運用較多的補光措施。二極管光源補光系統5.4微噴加濕系統的建設植物工廠內環(huán)境濕度的控制與管理就是運用微噴加濕系統來完畢的，目前，植物工廠內用于加濕的措施有彌霧微噴法與超聲波霧化加濕法兩種，微噴加濕系統對于植物工廠內小環(huán)境氣候的發(fā)明起到極為重要的作用，對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現環(huán)境濕度的控制管理，而對于栽培某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，不管哪種措施，都是為了到達植物生長最適的濕度環(huán)境。除了發(fā)明適合的濕度環(huán)境外，還可對于環(huán)境溫度產生影響，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，還可結合根外追肥或殺菌技術進行空間殺菌與葉面補肥。微噴加濕系統的建設較為簡樸，一般由供水管道與微噴頭構成，而超聲波霧化器就更簡樸，只需把產生的霧化經風扇通入工廠栽培空間即可。在選擇噴頭時一般選霧化程度很好的彌霧專用園藝噴頭，一般用于溫室內微噴降溫用的進口噴頭較佳。而水管一般選擇符飲用水原則的專用供水管，不能選擇有任何殘留的塑料廢棄物再運用加工的水管，這種管不能選作植物工廠供水管。而超聲波加濕機的選擇植物工廠的不一樣面積來選購所需配置的功率與霧化頭的數量。不一樣的數量的霧化頭能產生不一樣的水汽量，按照栽培植物對濕度的需要進行不一樣的配置是較為科學的，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量與每天產出量進行科學計算而獲知應選擇的功率與霧化頭數量。5.5空氣循環(huán)流通系統植物的生長環(huán)境以有微風吹撫葉片表面為最佳，這樣植物的氣孔吸取二氧化碳的數量會明顯的提高，一般以每分鐘3-4米的微風為最佳，可以在植物工廠的空間內均勻安裝小風扇，可以在走道上方，也可以在層架之間，也可以在隔板內外，這些通風裝置可以使植物工廠內的氣體分布與環(huán)境溫濕度愈加均勻與一致，尤其是二氧化碳具有下沉性，通過對流通風能實現栽培植物葉片表面的均勻供氣，此外，有了通風系統對于育苗工廠來說可以大大提高育苗的密度，以提高空間的運用率，還可以通過通風系統結合物理殺菌，實現栽培空間空氣的無菌化，通風用的小風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扇為好，或者在用電量不大時可以與太陽能發(fā)電系統聯接。在栽培系統中一般只在空間上方安裝風扇，而對于立體育苗架或層次較密的狀況下，甚至每個層架上都得安裝小風扇，這可因詳細的生產需要來進行設計與安裝。在閉鎖型的苗木生產工場內，空氣循環(huán)流通系統結合二氧化碳的強制供應成為該技術中最為重要的關鍵，它對于提高植物快繁微材料光合效率，增進離體材料發(fā)育生根的作用極為重要，目前日本已設計出一套非?？茖W的通風供氣系統，可以作為建造的重要借鑒。5.6二氧化碳補充系統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，植物工廠之因此有這樣大的生產潛能，與植物工廠內的二氧化碳強制供應是分不開的，它的設計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消耗與遞減是非?？斓模偃鐩]有外源的氣體供應，植物工廠內生長的植物將會缺二氧化碳而形成生長不良的弱苗，而二氧化碳氣的供應除了有足夠的供氣源外，還要設計輸送系統就是通氣管道，運用二氧化碳的沉降性，一般在設計時都是從植物工廠的頂端輸入為好，借氣的沉降與工廠內的通風系統來實現二氧化碳氣在工廠內的均勻分布。此外也可用鼓風機強制吹送，但最佳設計多入送風口，使其到達勻衡之效果。在植物工廠內一般植物對二氧化碳最佳濃度的需求保持在1000-1500PPM為最佳，而對于育苗還可以合適地提高，這些濃度的精確控制重要是依賴于二氧化碳濃度傳感器的實時在線檢測與控制來實現的。二氧化碳氣源的選擇，在植物工廠內為了便于控制與穩(wěn)定供應一般采用二氧化碳鋼瓶進行供氣，它是干冰經解壓后實現的，目前，這種供應法成本也不高，使用也以便，為大多數植物工廠所選用。5.7營養(yǎng)液自動控制與供應系統該系統是為植物的生長提供適合配方與濃度的養(yǎng)分輸送系統，只有它才能讓植物所需的水與肥得到及時的供應，這系統的建造也分為輸送部分與調控部份，輸送部份由管道聯接而成，調控部份由營養(yǎng)液池，母液貯藏罐，及多種養(yǎng)分檢測探頭與自動控制構成，它是營養(yǎng)液調控的中心，通過調控中心的科學調控，能為植物生長供應溫度適合，多種營養(yǎng)元素齊全、溶氧充足、PH值合適的營養(yǎng)液，只有這樣才能讓栽培的植物迅速生長，這部分的建設可參照水培系統，植物長的好與不好在環(huán)境氣候因子確定狀況下，重要就是由營養(yǎng)液的配方所決定，因此調控中心要完畢EC值、PH值、溶氧、液溫的調整與控制，這種控制目前一般都是通過計算機控制系統來完畢，也叫做養(yǎng)液調控中心。其中營養(yǎng)液池中還必須設計營養(yǎng)液的殺菌消毒系統，運用它把回流已污染的養(yǎng)液進行凈化，以實現循環(huán)運用，一般會滋生的生物有細菌、真菌、病毒、及藻類，會導致污染的有機物有根系分泌物，菌類排出物，藻類代謝物，這些菌與有機物都會污染營養(yǎng)液，可以在營養(yǎng)液池中安裝紫外線電場復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的栽培環(huán)境實現空間與養(yǎng)液的無菌化。該系統的安裝與使用相對較為復雜些，但目前國內外，都已經有成套的養(yǎng)液調控設奮與技術方案，也是較易掌握與運用的。5.8物理殺菌系統雖然植物工廠是在相對封閉的環(huán)境下進行生產與操作，但難免某些生產過程或植物生長過程會導致菌類的滋生與蔓延，使生產過程難以實現正真的免農藥栽培，針對這些問題，必須運用物理殺菌的技術作為重要的處理方案，以實現無公害綠色農產品的生產。分析輕易攜帶與進入植物工廠的細菌有如下某些重要環(huán)節(jié)，如操作人員攜帶與內外環(huán)境通風對流以及生產工具等，針對這些也許引起細菌滋生的原因，制定了如下的某些殺菌與防菌措施作為系統建造的根據，在進入植物工廠所有人員必須先進行換鞋更衣與殺菌消毒，這個殺菌室一般設于入口處的緩沖間；為防止內外對流時空氣帶菌，一般可以通過在每個入氣口加上一種空氣殺菌裝置，或空氣過濾裝置，一般以兩種方式結合很好。除了這些防止外源進入的某些措施外，還需對植物工廠內的環(huán)境進行定期的全面殺菌消毒，包括走道、器具、場所等，這些消毒目前最佳的措施就是運用電功能水，這種電功能水具有很強大的殺菌能力，可以在1-10分鐘內把細菌、真菌及病毒殺死，并且運用電功能水的強氧化性與強還原性，殺菌后不對環(huán)境導致一點殘留，這種措施已在日本的植物工廠內得到普及與運用，而我國才剛剛開始。此外，尚有電場臭氧紫外線超聲波等殺菌措施，總之不管采用哪一種，一定要以物理手段與措施不會對環(huán)境及農產品導致任何污染與殘留為原則，如下就是電功能水的發(fā)生裝置，生產安裝與運用都極為簡樸，是目前處理農藥危害的最有效的一種途徑。5.9溫度控制系統一切植物的生長發(fā)育都必須在一定的溫度條件下才能進行正常的生理活動與代謝；是植物生長的最基本原因，過高及過低的溫度對植物生長都是不利的，而在植物工廠內為了產生更好的栽培效果，對于環(huán)境溫度的規(guī)定還要更于嚴格，溫度的控制在植物工廠內是通過溫度傳感器及自動控制來實現的，而加溫或致冷的執(zhí)行部份重要由空調機、加熱用的熱風爐、暖氣片、加熱管道、地下熱、致冷器等來完畢加熱或降溫所需的能量，目前在植物工廠內，運用較多而較先進的就是運用半導體加溫致冷，它具有運行成本低，安裝使用以便的長處。也可因地制宜，尤其是加溫部份，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爐進行冬季加溫或地下熱的管道加溫與鍋爐加溫，可靈活應用。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行均勻布管與開口，這樣可以使空間均勻受熱與降溫，而致冷的排風口需均勻在布局于植物工廠的頂面與側面，這樣更有助于散熱降溫。目前，加溫或致冷是植物工廠中運行成本較高的一部份，在自然風能與太陽能豐富的地方可以運用它們進行節(jié)能化的加溫與致冷，如太陽能空調，太陽能加溫與發(fā)電，風能發(fā)電等。5.10立體式栽培系統栽培系統是由栽培床或槽及立體式的栽培架所構成，它是植物生長與固定場所，也是營養(yǎng)液供應及植物生長的場所，它的設計目前有平面式的栽培床，尚有立體式的栽培架，甚至某些工廠為了充足運用空間采用或移動式的栽培床，不管哪種栽培系統都是為了合理與充足地運用栽培空間，提高植物工廠運用率及生產效率而設定的。栽培床可以是用專門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，但假如是木制材料制作，必須對木材表面進行防水防腐處理，這些材料具有輕型易裝的特點，因此在植物工廠內的運用還是較為普遍。而栽培架的制作大多采用防銹防水防腐處理過的鋼架進行組裝或焊接而成，它的規(guī)格與大小因栽培目的植物大小及可運用空間的大小而靈活確定，對于喜陽的瓜果類層次可大些提高通風透光率，而對于葉菜或芽菜類層次可設密某些以提高空間運用率，這些方面可因生產而定。立體式的栽培架5.11計算機自動控制及遠程控制系統這個系統是植物工廠的大腦關鍵，前面簡介的各個系統其實都是為了配合與服務于這個系統而設定的，該系統是植物工廠的指揮官與大腦，一切環(huán)境因子的發(fā)明及栽培因子的監(jiān)測與控制都得通過計該系統進行自動控制。例如當溫度傳感器檢測到溫度過高超過限定值時，計算機就會發(fā)出致冷降溫指令而啟動致冷系統進行環(huán)境降溫，假如當溫度下減少于限定值時，計算機又會發(fā)出加溫指令而啟動加溫設備進行環(huán)境加溫，此外光照的控制及濕度的控制尚有諸如營養(yǎng)液濃度及溶氧的控制都是同樣，都是通過系統的閉環(huán)反饋控制來實現環(huán)境多種因子的相對穩(wěn)定性，沒有這系統，植物工廠就主線無法運行，也就無法實現人工環(huán)境的最佳模擬，它的構建安裝就要是完畢與各個執(zhí)行部件的電信號聯接與多種傳感器在空間內的布局，其他的控制主機部們目前均有相對成熟與成型的設備與技術，只需進行安裝就可使用。安裝與聯接好計算機控制系統后，還可以把它與電腦聯接實現軟件的遠程控制，運用電腦網絡或者手機通訊實現跨空間遠距離控制，實現的措施有兩種。一種是通過互聯網實現遠程控制，一種是通過無線模塊實現無線通訊控制，只要手機有信號的地區(qū)都可對基地進行操作與控制，運用上述兩種措施可以實現全球性的控制。目前運用最多最實用的還是直接把辦公室的微機與植物工廠的計算機控制主機進行網絡線聯接實現近距離的控制，這種也是較為實用與以便的，你也可以在辦公室內處理植物工廠內的一切運行數據設定，專家模式切換與圖像處理，操作指令確實定，有了遠程控制系統與軟件，才真正實目前辦公室內就可種田的理想，這也是植物工廠區(qū)別于常規(guī)農業(yè)的一種重要特點。計算機自動控制柜5.12視頻監(jiān)控與圖像傳送系統為了使管理者以實現遠程管理與遠程診斷，在植物工廠內一般都在不一樣的角度安裝攝像頭，這些攝像頭具有360度的旋轉可調性與焦距可變性，能從不一樣的角度觀測植物的生長狀況，并且可以進行24小時的實時在線監(jiān)控錄像與傳送。安裝該系統可以輕松實目前家就可種田的夢想，就可實現專家診斷遠程化，不需進入植物工廠內就可進行植物生長的診斷，運用可調焦鏡頭可以很清晰地觀測到植物葉片表面的氣孔與與否缺素的癥狀，能為科研者或生產者提供大量的植物生長資料，為生產決策作參照。該統重要數攝像頭、數字化硬盤、軟件、及電腦構成，還可結合計算機控制軟件，實現圖像與參數的實時在線監(jiān)控與記錄，通過生長狀況與環(huán)境參數曲線的記錄可以進行植物最佳生長模式的分析，為制定新品種的專家系統提供大量參數與根據。遠程控制軟件5.13廢物廢液的循環(huán)再運用系統在植物工廠的栽培與收獲過程中，某些營養(yǎng)廢液的排放，及植物的殘渣等下腳料都可以作為生物菌發(fā)酵的原料進行堆肥處理，把堆肥發(fā)酵后的無菌無臭殘渣作為營養(yǎng)土配制的原料進行無土栽培，而由其浸出液制取的液肥又可作為追肥或者水培的營養(yǎng)液進行二次循環(huán)運用，采用這種措施可以實現植物工廠的零排除，正真做到植物微生物環(huán)境間友好共處的生態(tài)環(huán)境，讓植物工廠自身就能完畢整個生態(tài)圈內的能量循環(huán)，也不會由于排出的廢液下腳料而影響到工廠外環(huán)境導致污染與影響生態(tài)。完畢這個環(huán)節(jié)所起到作用最大的技術就是生物菌的發(fā)酵處理技術，在該系統完裝時，只需按生物菌發(fā)酵的流程與工藝購置成套的設備與有關檢測儀器即可，操作使用都較為簡樸，可認為多種類型的植物工廠所采用?？傊?，植物工廠是一種復雜的多學科交錯的龐大系統，它的完畢其實不僅僅是上述所提及的十三大系統，在詳細的建造中尚有波及更多的子系統與子工程，例如殺菌系統的構成它就由多種殺菌方式與技術復合構成，為了增進工廠內植物的光合作用，還可在植物工廠頂上方布施電場網，以提高光合效率進行光合作用速率的調控；在二氧化碳補充系統中，許多植物工廠內又結合了碳酸水補氣法，這樣就又需配制一種碳酸水發(fā)生裝置的子系統，在深液流的水培中除了在營養(yǎng)液調控中心進行養(yǎng)液調控外，還需在栽培容器或床內布設曝氣增氧系統，在植物工廠內還要建設用于蔬菜采后預貯與包裝系統，有些還需配建冷藏庫，其他的諸如播種機、插苗機、嫁接機、操作升降臺、走動式的補光加濕機、超聲波蔬菜清洗機、蔬菜加工包裝流水線等，尚有許多子系統與設備是要按生產需要而進行靈活配置的。其實植物工廠就是把多種最先進的生產工具與生產技術進行了綜合的集成，在這里可以充足體現植物生產過程的全方位工廠化自動化精確化與智能化，是各學科各技術的高度集約化的生產模式。伴隨植物工廠建造技術的不停發(fā)展與完善，相信很快的未來就會形成我國特色的植物工廠建造原則與模式，大大推進與加緊我國植物工廠技術的發(fā)展速度，為我國農業(yè)生產力水平的提高起到極為重要的推進作用。六、植物工廠示意圖及應用效果6.1補光型半天候的植物工廠補光型半天候的植物工廠，這種植物工廠不是完全運用人工光照而是自然光與補光相結合的一種工廠模式，它具有補光耗能少，并且光照強度大的特點，適合于種植多種開花成果型的植物種類，但這種植物工廠在夏季光照充足氣溫高的季節(jié)，需要用大量的電能用于降溫耗能，并且溫度因子的穩(wěn)定性沒有全封閉型的可靠，不過這種目前還是能為許多投資者所采納與運用。6.2立體式高效率植物工廠立體式高效率植物工廠，這種植物工廠，目前已被日本電力企業(yè)采納與運用，它的重要長處是運用率可以比平面式大大提高，蔬菜的栽培周期大大縮短，重要用于萵苣等葉菜類的生產，如萵苣在植物工廠內兩周就可收獲，一年可種植20多茬，也可用于蘑菇的栽培種植，以蘑菇為例，可以使蘑菇的周期縮短為20天，產量與質量多得到超人的是提高。這種模式可以做成全天候也可以是半天候，也是效益較高能源運用率很好的一種模式。栽培的糧食作物水稻這是一種建于地下的全天候人工模擬栽培工廠，是建于東京一種銀行的地下室，運用這種工廠植物栽培種各各樣的糧食蔬菜植物，上圖就是栽培的水稻，水稻在全天候環(huán)境下，一種可以收獲5-6季。這種模式一般者是依托電力支持的人工系統，但也有某些是運用光導技術，如光纖名光導裝置，把地下的太陽光照經光處理后傳送至地下栽培空間，這種模式投入最大，但它可以在鬧市區(qū)進行，可以在沒有地面空間的高樓大廈的地底下進行，是未來都市觀光農業(yè)的一種好模式。栽培的花卉與蔬菜運用這種植物工廠進行芽苗菜的培育運用植物工廠進行種苗的閉鎖型高農密度迅速生產6.3貨柜隔熱型全天候植物工廠貨柜隔熱型全天候植物工廠，栽培空間是運用隔板材建造，與外界環(huán)境基本隔絕，因外界環(huán)境這化而導致栽培空間氣候因子變化的影響度小，可以實現全天候的人工模擬，環(huán)境可以做到相對穩(wěn)定，適合于葉菜類生產及種苗工廠化培育，可以做到全封閉的無菌化操作，如極地植物工廠。這種模式可以使空間層次布局更多密度更大，育苗或葉菜栽培的效率可以上十倍的提高。極地植物工廠內栽培的多種蔬菜多種各樣的營養(yǎng)液栽培方式極地植物工廠，在最寒冷的極地建造植物工廠，規(guī)定有極好的隔熱密封性，否則難以在寒冷的材料建造穩(wěn)定的栽培空間，一般采用強度好而隔熱良好的工業(yè)材料進行空間建造，此外，還需有太陽能或風能發(fā)電系統支持，為栽培空間提供環(huán)境控制所需的所有能量。目前，美國的亞利桑那大學已在南極建立了這種植物工廠，為極地工作人員提供新鮮之蔬菜。6.4船艙式微型植物工廠空間站設計的船艙式微型植物工廠這種植物工廠其實就是空間生命支持技術在植物栽培上的運用，研究在離開地球的太空中，怎樣讓植物在失重的環(huán)境下進行正常的栽培與生長，是目前空間生命技術中研究較多的課題，目前美國已在空間站進行栽培試驗與運用，為宇航員處理新鮮蔬菜的供應問題，此外，它也可作為一種微型的生態(tài)圈，對空間環(huán)境進行影響與調整。月球上的植物工廠系統示意圖這是美國研究成功的光集線器運用光集線器及光纖傳導裝置進行蔬菜栽培模型這種植物工