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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 新型智能植物工廠
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本植物工廠是利用現(xiàn)代生物學(xué)、工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)和設(shè)施園藝等多學(xué)科中相關(guān)知識(shí)，模擬出植物生長(zhǎng)發(fā)育的最適條件。本發(fā)明主要包括鋼框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、多光質(zhì)控時(shí)光照系統(tǒng)、半導(dǎo)體制冷—加熱雙向溫控系統(tǒng)、通風(fēng)除濕系統(tǒng)、CO2實(shí)時(shí)監(jiān)控補(bǔ)給系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)液在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)液水位控制系統(tǒng)等。實(shí)現(xiàn)了植物快速育苗，品種選育以及各種環(huán)境因素對(duì)植物的影響等科學(xué)研究，同時(shí)開(kāi)發(fā)出適于企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的家庭式植物工廠。
- 詳細(xì)介紹：
- 植物工廠是國(guó)際上公認(rèn)的設(shè)施農(nóng)業(yè)最高端發(fā)展階段，目前僅有日本、美國(guó)、荷蘭等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家掌握這項(xiàng)技術(shù)。本發(fā)明是利用現(xiàn)代生物學(xué)、工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)和設(shè)施園藝等多學(xué)科中相關(guān)知識(shí)，模擬出植物生長(zhǎng)發(fā)育的最適條件，從而實(shí)現(xiàn)植物快速育苗，品種選育以及各種環(huán)境因素對(duì)植物的影響等科學(xué)研究，同時(shí)開(kāi)發(fā)出適于企業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的家庭式植物工廠。 本植物工廠主要包括鋼框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、多光質(zhì)控時(shí)光照系統(tǒng)、半導(dǎo)體制冷—加熱雙向溫控系統(tǒng)、通風(fēng)除濕系統(tǒng)、CO2實(shí)時(shí)監(jiān)控補(bǔ)給系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)液在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)液水位控制系統(tǒng)等。 各個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)是依據(jù)于不同種類(lèi)的感應(yīng)裝置、實(shí)時(shí)監(jiān)控反饋系統(tǒng)及人工光照系統(tǒng)的功能，對(duì)植物工廠的光照、溫度、濕度、CO2濃度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境要素進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，從而為植物提供一個(gè)全面良好的生長(zhǎng)環(huán)境。 本發(fā)明的核心是環(huán)境因素智能控制技術(shù)和營(yíng)養(yǎng)液在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。利用環(huán)境控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)植物工廠的全程監(jiān)控，利用營(yíng)養(yǎng)液在線(xiàn)監(jiān)控技術(shù)來(lái)實(shí)施對(duì)栽培系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)液的監(jiān)控，保證了植物最適宜營(yíng)養(yǎng)需求。 現(xiàn)有的植物工廠的建設(shè)都趨于以植物種植為主的大型化工業(yè)生產(chǎn)，離尋常百姓家庭普及植物工廠有很大的距離。本發(fā)明正是此類(lèi)產(chǎn)品的小型化，適用于相關(guān)科學(xué)研究，還可以作為家庭裝飾氧吧、小學(xué)生的科普教具和老人的農(nóng)業(yè)嗜好平臺(tái)。這正是該發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的： 植物工廠是一個(gè)植物栽培領(lǐng)域的全新課題,在滿(mǎn)足以往科學(xué)研究需求的基礎(chǔ)上，還能控制更精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)條件。 小型植物工廠還可以走進(jìn)家庭作為裝飾氧吧，美化生活空間；作為小學(xué)生的科普教具，拉近孩子與大自然的距離；作為小型的無(wú)土栽培蔬菜種植基地，滿(mǎn)足老人的農(nóng)業(yè)嗜好。 此外，植物工廠為生活在惡劣環(huán)境中人群，如遠(yuǎn)洋艦、高山哨所、地下防空洞甚至是未來(lái)的空間站，提供了蔬菜的補(bǔ)給。它也極大地緩解了全球耕地資源大幅縮減的嚴(yán)峻形勢(shì)，在解決糧食問(wèn)題方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 植物工廠存在著巨大的價(jià)值，其更廣闊的應(yīng)用空間，仍等待著我們?nèi)グl(fā)掘。 基本思路： 所采用的智能在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)植物工廠的光照、溫度、濕度、CO2濃度以及營(yíng)養(yǎng)液EC值pH值等環(huán)境要素進(jìn)行了無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，為植物提供一個(gè)全面適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。 創(chuàng)新點(diǎn)及技術(shù)關(guān)鍵： 1.多光質(zhì)控時(shí)光照系統(tǒng)。 2.半導(dǎo)體制冷—加熱雙向溫控系統(tǒng)。 3.CO2實(shí)時(shí)監(jiān)控補(bǔ)給系統(tǒng)。 4.營(yíng)養(yǎng)液在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 5.營(yíng)養(yǎng)液水位控制系統(tǒng)。 6.遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。 技術(shù)指標(biāo) 對(duì)各個(gè)生態(tài)因子控制系統(tǒng)的分單元及整體功能進(jìn)行試驗(yàn)。探索并研究出各個(gè)系統(tǒng)的最佳使用范圍及強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)整個(gè)植物工廠的環(huán)境最優(yōu)控制。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 植物工廠以人工可控的環(huán)境設(shè)施為主要特征，受地理、氣候等自然條件的影響小，可以按計(jì)劃和市場(chǎng)需求進(jìn)行生產(chǎn)，作物生長(zhǎng)周期短、速度快、污染少，同時(shí)通過(guò)多層、立體式栽培以及周年多茬次的安排，單位土地面積的利用率和作物產(chǎn)量可以得到成倍甚至數(shù)十倍的提高。同時(shí)實(shí)現(xiàn)植物組培，快速育苗，新品種選育以及各種環(huán)境因素對(duì)植物的影響等科學(xué)研究。植物工廠必將對(duì)未來(lái)的植物科學(xué)研究以及農(nóng)作方式與家庭生活產(chǎn)生重大的影響 實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步 本發(fā)明的核心是環(huán)境因素智能控制技術(shù)和營(yíng)養(yǎng)液在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。環(huán)境控制技術(shù)是通過(guò)多光質(zhì)控時(shí)光照系統(tǒng)、半導(dǎo)體制冷—加熱雙向溫控系統(tǒng)、通風(fēng)除濕系統(tǒng)、CO2實(shí)時(shí)監(jiān)控補(bǔ)給系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)植物工廠的全程監(jiān)控。營(yíng)養(yǎng)液在線(xiàn)監(jiān)控技術(shù)是通過(guò)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的EC值、pH值和液面高度等要素的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)施對(duì)栽培系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)液的監(jiān)控，保證了植物最適宜營(yíng)養(yǎng)需求。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 作品主要結(jié)果擬申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利 級(jí)別水平達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專(zhuān)利實(shí)施許可
作品可展示的形式
- 實(shí)物、模型、圖紙、圖片
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 適用范圍 植物組培，快速育苗，新品種選育以及各種環(huán)境因素對(duì)植物的影響等科學(xué)研究 家庭植物工廠作為家庭葉菜供應(yīng)的補(bǔ)充，作為綠化的裝飾，作為室內(nèi)氧吧，也可以作為小學(xué)生的科普教具，更是老人的農(nóng)業(yè)嗜好平臺(tái)。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 解決了科研領(lǐng)域的一些實(shí)際問(wèn)題，滿(mǎn)足了以往植物培養(yǎng)研究中未能達(dá)到的實(shí)驗(yàn)條件。通過(guò)對(duì)植物工廠化生產(chǎn)中人工光源的選用、制冷加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、營(yíng)養(yǎng)液監(jiān)測(cè)等分項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)研究，開(kāi)發(fā)了適合我們情況的人工光型密閉式植物工廠。 近年來(lái)，隨著城市化的加劇以及人們生態(tài)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，小型智能植物工廠潛在著巨大的市場(chǎng)與商機(jī)，我們結(jié)合企業(yè)與家庭的生產(chǎn)生活要求，開(kāi)發(fā)出這一套植物工廠培養(yǎng)箱。 市場(chǎng)推廣預(yù)測(cè) 本發(fā)明主要應(yīng)用于科學(xué)研究、園藝觀賞及家庭種植。 對(duì)于大規(guī)模低成本的優(yōu)質(zhì)種苗、新品種種苗和珍貴藥草的組培及人工栽培具有很廣闊的應(yīng)用前景。 它給家居帶來(lái)四季美景，給生活增添樂(lè)趣，給食物帶來(lái)安全放心。目前，我們遵循低碳環(huán)保綠色健康的原則將不斷的完善該產(chǎn)品，于不久將來(lái)會(huì)有更多的產(chǎn)品面市
同類(lèi)課題研究水平概述
- 植物工廠是通過(guò)設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)植物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效系統(tǒng)，是對(duì)植物生育的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)控制，使設(shè)施內(nèi)植物生育不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)。植物工廠是科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，是現(xiàn)代生物技術(shù)、建筑工程、環(huán)境控制、機(jī)械傳動(dòng)、材料科學(xué)、設(shè)施園藝和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科集成創(chuàng)新、知識(shí)與技術(shù)高度密集的生產(chǎn)方式。 植物工廠是國(guó)際上公認(rèn)的設(shè)施農(nóng)業(yè)最高端發(fā)展階段，目前僅有日本、美國(guó)、荷蘭等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家掌握這項(xiàng)技術(shù)。植物工廠技術(shù)的突破將會(huì)解決人類(lèi)發(fā)展面臨的諸多瓶頸，甚至可以實(shí)現(xiàn)在荒漠、戈壁、海島、水面等非可耕地，以及在城市的摩天大樓里進(jìn)行正常生產(chǎn)。因此被認(rèn)為是21世紀(jì)解決糧食安全、人口、資源、環(huán)境問(wèn)題的重要途徑，也是未來(lái)航天工程、月球和其他星球探索過(guò)程中實(shí)現(xiàn)食物自給的重要手段。 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外一些科研單位先后在無(wú)土栽培、植物組培和植物工廠方面進(jìn)行了一些研究與開(kāi)發(fā)，目前已經(jīng)取得了一些階段性成果，如：營(yíng)養(yǎng)液的配方與實(shí)用技術(shù)逐步得到開(kāi)發(fā)，栽培技術(shù)體系和環(huán)境控制技術(shù)體系日趨成熟等。 現(xiàn)有的植物工廠的建設(shè)多趨于以植物種植為主的大型化工業(yè)生產(chǎn)，離尋常百姓家庭普及植物工廠有很大的距離，現(xiàn)在市場(chǎng)上缺乏小型智能適于室內(nèi)園藝生產(chǎn)，科普教育，相關(guān)科學(xué)研究等的植物工廠。而本發(fā)明正是此類(lèi)產(chǎn)品的小型化，適用于植物組培，快速育苗，新品種選育以及各種環(huán)境因素對(duì)植物的影響等科學(xué)研究，還可以放置在家庭環(huán)境的任何一處，作為家庭的裝飾氧吧以及小學(xué)生的科普教具和老人的農(nóng)業(yè)嗜好平臺(tái)。這正是該發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)。
