能化管理。其中的植物苗工厂由双列五层育苗架组成，种苗均匀健壮， 品质好，单位面积育苗效率可达常规育苗的倍以上蔬菜工厂采 用五层栽培床立体种植，所栽培的叶用莴苣从定植到采收仅用 天时间，比常规栽培周期缩短，单位面积产量为露地栽培的 倍以上，产品清洁无污染，商品价值高。 三植物工厂在生产和推广中存在的问题 尽管植物工厂在产量和效率方面具有优点突出，但存在的问题 也同样明显，就是设备复杂成本高昂，而且运作成本更高，在定 程度上影响了它的推广。 个封闭式的植物工厂，如果配备补光空调二氧化碳供给 湿度调节以及自动控制的系统，每个平方的投资将达到数万元上， 个平方面积的植物工厂，造价将达到上千万元。 而这样的植物工厂，运作成本将更高，般电费为每天每平方 千瓦时。 成本问题，导致植物工厂时很难普及和推广，限制了其产业 化。 四适宜家庭种植的小型化植物工厂将得到优先发展 台湾和日本的些研究机构以及国内的中国农科院丽水市农 科院等研究机构，开始研发针对家庭使用的小型化植物工厂，认为家 庭型蔬菜植物工厂，可以得到植物氧气释放与吸收二氧化碳的交换， 也是种很好的休闲锻炼方式，其吃菜的经济性让位于第二位，适 宜于较高层次的家庭以及军队潜艇海岛边防部队战士吃菜需要， 因而有很大的市场潜力，有可能得到优先发展。 三项目研究开发内容和技术关键及主要创新点 开发内容 本项目的目的是研发种新型叠加式智能化节能环保型小 型植物工厂客厅菜花园。主要研究内容包括 根据不同植物蔬菜花卉等光合作用光谱曲线光合作 用补偿点和光合作用饱和点等特点，研究基于光源的不同植物室 内补光技术方案，包括波长的选择和配比，灯珠数量等参数 的确定。 智能室内补光系统的技术设计试制及测试，包括 配光仿真与设计电子电路设计恒流源驱动电路设计散热系统设 计各系统的加工与测试。 叠加式智能化小型植物工厂客厅菜花园的设计与开 发包括框架结构和外观设计补光灯安装和高度调节结构设计水 培循环系统设计和智能控制系统设计。 叠加式智能化小型植物工厂客厅菜花园的智能清洁 栽培专家系统的建立研究不同蔬菜花卉的光照管理技术清洁栽 培技术，建立智能清洁栽培专家系统。 制定叠加式智能化小型植物工厂客厅菜花园的产品 技术标准并备案。 叠加式智能化小型植物工厂客厅菜花园的规模化生 产与市场推广。 二采取技术方案及关键 不同植物补光参数的确定，包括植物光合作用吸收光谱和光 合补偿点和光合饱和点的确定。 选择代表性室内种植蔬菜花卉品种，测定其不同生育期叶片 的吸收光谱曲线和叶片色素的吸收光谱曲线，为补光灯配光曲线提供 依据。 选择代表性室内种植蔬菜花卉品种，采用光合速率测定仪， 测定不同植物的光合补偿点和光合饱和点，为补光灯光强确定提供依 据。 智能植物补光系统的研制与测试 智能植物补光灯光谱特性研究针对不同植物不同 生育期的吸收光谱特点，选择红光中心波长和中心波长 蓝光中心波长以及白光等不同的光源，研 制出适合不同植物不同生育期的补光曲线。调整灯珠的数量和 光强，使其光照强度高于植物的光合补偿点并且低于光合饱和点，以 获得最佳的补光效果。 智能植物补光灯配光系统设计与仿真植物补光灯 是由多组不同波长的组成，为了实现对植物的均匀照射，必须对 植物补光灯进行二次配光设计，通过对不同波长空间的合理 布局，并采用菲尼尔透镜折射透镜等光学设计，实现植物补光 灯不同波长光源和整体光照的均匀分配。并对补光灯照射均匀性采用 软件仿真和测试。 智能补光系统驱动电路设计由于用于室内植物补光 系统需要多个不同色光的排列组合起来，不同的驱动电压不 同，但是驱动电流致对大功率其驱动电流都是， 因此，的驱动电路需要采用恒流驱动。多个的连接形式采用 混联的方式连接先并联后串联先串联后并联交叉阵列等不同连 接方式，选择具有可靠性高，总体效率高，驱动器设计制造方便的连 接方式用于本项目设计。 恒流驱动电路的设计与制造针对本项目室内栽培的特点，恒 流源的输入为工频交流电源，而输出电源要求为安全电压以下的直流 电源。本项目拟通过对电源转换器稳压器恒流芯片进行比较，研 发出适合本项目特点的驱动电路。恒流驱动电路的效率大于， 功率因子大于，采用进行光强调节，调光比大于 智能补光系统散热技术设计工作时，的能量 转换为热能，使芯片结温升高。如果不能及时散去，会加速器件老化， 甚至造成永久失效。因此，光源系统必须解决散热问题。通 过比较不同散热材料的热阻，选择合适的散热材料并加工成合适的外 形，用于本项目补光系统的散热。通过测试，结温不超过 。照射均匀性采用 软件仿真和测试。 智能补光系统驱动电路设计由于用于室内植物补光 系统需要多个不同色光的排列组合起来，不同的驱动电压不 同，但是驱动电流致对大功率其驱动电流都是， 因此，的驱动电路需要采用恒流驱动。多个的连接形式采用 混联的方式连接先并联后串联先串联后并联交叉阵列等不同连 接方式，选择具有可靠性高，总体效率高，驱动器设计制造方便的连 接方式用于本项目设计。 恒流驱动电路的设计与制造针对本项目室内栽培的特点，恒 流源的输入为工频交流电源，而输出电源要求为安全电压以下的直流 电源。本项目拟通过对电源转换器稳压器恒流芯片进行比较，研 发出适合本项目特点的驱动电路。恒流驱动电路的效率大于， 功率因子大于，采用进行光强调节，调光比大于 智能补光系统散热技术设计工作时，的能量 转换为热能，使芯片结温升高。如果不能及时散去，会加速器件老化， 甚至造成永久失效。因此，光源系统必须解决散热问题。通 过比较不同散热材料的热阻，选择合适的散热材料并加工成合适的外 形，用于本项目补光系统的散热。通过测试，结温不超过 。 智能控制系统设计与制造智能控制系统由嵌入式未处理 器液晶显示屏触摸式操作按钮等部分组成。包括光照系统控制 循环系统控制智能栽培系统控制等功能模块。光照控制系统对 补光系统的光照时间光强光谱等进行智能控制，以满足不同植物 生长需要循环控制系统对气泵的开关时间进行控制智能栽培专家 系统预存不同植物不同生长期的光照水肥管理技术参数，为用户提 供键式技术支持。 叠加式智能化小型植物工厂客厅菜花园的结构设计 系统集成。 叠加式智能化小型植物工厂客厅菜花园的结构采用轻 型型材，组合式叠加式的结构设计，具有外观结构美观占地空间 小容量大补光灯高度和角度可调等特点。 智能清洁栽培技术专家系统研究针对不同植物室内栽培的 特点，研究水培砂培等不同清洁栽培方式下的光水肥气温 度的智能管理方案，构建智能清洁栽培技术专家系统，预存于智能控 制系统中，为用户提供键式技术服务。 技术关键 智能补光系统的设计，包括光谱特征研究均匀配光光学 设计驱动电路设计和散热设计。 三主要创新点 优化产品性能，降低成本，使产品具有实用性本研究课题 叠加式智能化小型植物工厂客厅菜花园，是根据城市家庭居 室条件来设计的，大大降低了成本，存在着较高的性价比。因为现代 家庭室内，在有人居住的环境，总有温度调控设施，冬天有暖气和空 调，夏天有冷空调，这和植物生长的环境很相似或很适合，因此简化 了温度调控。二氧化碳的供给，则是利用家庭人口的呼吸所排放的气 体。 这样，无论是生产制作成本，还是运作成本，都有相当的降低， 存在很大的经济性，在商业化上，大大地前进了步。 智能化的补光系统，具有针对性补光均匀补光补光 效率高，安全可靠的优点。系统选用了植物可以充分吸收的介于 波长的红光和蓝光，按定的比例配成植物补光灯。这个 波长的光，被植物大部分吸收，光能转换非常高。另外，节能 环保使用寿命长，而且其发出的光为冷光，可以近距离对植物进行 补光，大大地增加了补光效果。 智能化的控制系统，具有自动化程度高，预存的智能清洁栽 培技术专家系统为客户提供键式技术支持，解决了城市工薪阶层和 中小学生缺乏实际栽培管理技术的困难。 四项目预期目标主要技术经济指标应用或产业化前景 技术指标 研制出叠加式智能化小型植物工厂客厅菜花园，包 括智能补光系统智能循环系统智能清洁栽培专家系统嵌入 式微处理器智能控制系统和叠加式组合结构的设计和生产。 智能补光系统光谱曲线与植物光合吸收光谱曲线吻合度 大于光照均匀度大于光电转换效率大于 智能补光系统补光效率与对照光源日光灯白炽灯 相比，效率提高以上 叠加外观结构具有可拆卸自由组合占地小空间利用效 率高的有点。 叠加式智能化小型植物工厂客厅菜花园中试产品各 技术参数达到合企业标准要求。 二经济指标 至项目完成时完成销售额万元项目完成后年内完成销售 万元，利润万元，税金万元，完成第二年销售万元， 利润万元，税金万元，第三年销售万元，利润万元， 税金万元。 通过三年市场培育后，预期年产值销售可以过亿。 另外，项目完成后三年，可以提供个以上的就业岗位。 三产业化前景 市场是创造出来的。前几年，河南九阳公司开发出了把黄豆研磨 并煮熟的产品，叫豆浆机。起初，这种小家电并不起眼，只有很少的 家庭购买使用，并在定的时期成为中高消费层次的奢侈品。而正是 这种小家电，在三鹿奶粉事件出来后，人们开始对奶制品不信任，转 而改吃现磨现煮的新鲜豆浆，豆浆机跃而占据市场，成为家电行业 的新秀，全行业做到了年亿以上的产值，以致以前对豆