Автор: Jing Zhao ， Zengchan Zhou ， Юнлонг Бу тощо. Джерело ЗМІ: Сільськогосподарська інженерна технологія (парникова садівництво)

Фабрика заводу поєднує в собі сучасну промисловість, біотехнологію, гідропоніку та інформаційні технології для впровадження високоточного контролю факторів навколишнього середовища в об'єкті. Він повністю укладений, має низькі вимоги до навколишнього середовища, скорочує період збирання рослин, економить воду та добриво, а також з перевагами виробництва не-пестицидів і відсутність відходів, ефективність використання землі становить 40 до 108 разів від цього відкритого польового виробництва. Серед них інтелектуальне штучне джерело світла та його регулювання світлого середовища відіграють вирішальну роль у його ефективності виробництва.

Як важливий фізичний фактор навколишнього середовища, світло відіграє ключову роль у регулюванні росту рослин та метаболізму матеріалу. «Однією з головних особливостей заводу рослин є повне штучне джерело світла, і усвідомлення інтелектуального регулювання світлого середовища» стало загальним консенсусом у цій галузі.

Потреба рослин у світлі

Світло - єдине джерело енергії рослинного фотосинтезу. Інтенсивність світла, якість світла (спектр) та періодичні зміни світла мають глибокий вплив на ріст та розвиток культур, серед яких інтенсивність світла має найбільший вплив на фотосинтез рослин.

■ Інтенсивність світла

Інтенсивність світла може змінити морфологію культур, таких як цвітіння, довжина міжнароджених, товщина стебла та розмір і товщина листя. Вимоги рослин для інтенсивності світла можуть бути розділені на світлолюбиваючі, середні освітлення та рослини, стійкі до слабкого світла. Овочі-це здебільшого легкі рослини, а їхні точки компенсації та точки насичення світла відносно високі. На заводах із штучним світлом рослинні фабрики відповідні вимоги до інтенсивності світла є важливою основою для вибору джерел штучних світла. Розуміння вимог до світла різних рослин є важливим для розробки штучних джерел світла, надзвичайно необхідно покращити продуктивність виробництва системи.

■ Якість світла

Розподіл якості світла (спектральний) також має важливий вплив на фотосинтез рослин та морфогенез (мал. 1). Світло є частиною випромінювання, а випромінювання - електромагнітна хвиля. Електромагнітні хвилі мають характеристики хвилі та квантові (частинки) характеристики. Квантовий світл називається фотоном у полі садівництва. Випромінювання з діапазоном довжин хвиль 300 ~ 800 нм називається фізіологічно активним випромінюванням рослин; і випромінювання з діапазоном довжин хвиль 400 ~ 700 нм називається фотосинтетично активним випромінюванням (PAR) рослин.

Хлорофіл та каротини - це два найважливіші пігменти у рослинному фотосинтезі. На малюнку 2 показаний спектральний спектр поглинання кожного фотосинтетичного пігменту, в якому спектр поглинання хлорофілу зосереджений у червоних та синіх смугах. Система освітлення заснована на спектральних потребах посівів до штучного доповнення світла, щоб сприяти фотосинтезу рослин.

■ фотоперіод
Зв'язок між фотосинтезом та фотоморфогенезом рослин та довжиною дня (або часом фотоперіоду) називається фотоперіозністю рослин. Фотоперіальність тісно пов'язана зі світлими годинами, що стосується часу, коли урожай опромінений світлом. Різні культури потребують певної кількості годин світла, щоб завершити фотоперіод, щоб цвісти і принести плоди. Згідно з різними фотоперіодами, його можна розділити на багатоденні культури, такі як капуста тощо, які потребують більш ніж 12-14 годин світла на певній стадії його зростання; Короткі врожаї, такі як цибуля, соя тощо, потребують менше 12-14 годин підсвічування; Урожайні культури, такі як огірки, помідори, перець тощо, можуть цвісти і приносити плоди під довгим або коротшим сонячним променем.
Серед трьох елементів навколишнього середовища інтенсивність світла є важливою основою для вибору штучних джерел світла. В даний час існує багато способів висловити інтенсивність світла, в основному включаючи наступні три.
（1） Освітлення відноситься до поверхневої щільності світлого потоку (світлий потік на одиницю області), отриману на освітленій площині, в люкс (LX).

（2） фотосинтетично активне випромінювання, пар ， одиниця: з/м²。

（3. безпосередньо пов'язаний з фотосинтезом. Він також є найбільш часто використовуваним показником інтенсивності світла в галузі виробництва рослин.

Аналіз джерел світла типової додаткової системи світла
Штучна добавка світла полягає в збільшенні інтенсивності світла в цільовій області або продовження часу світла, встановлюючи систему доповнення для виконання світла потреби рослин. Взагалі кажучи, система додаткових світла включає додаткове світлове обладнання, схеми та її систему управління. Додаткові джерела світла в основному включають кілька поширених типів, таких як лампи розжарювання, флуоресцентні світильники, галогенідні лампи, світильники натрію високого тиску. Завдяки низькій електричній та оптичній ефективності ламп розжарювання, низької фотосинтетичної енергоефективності та інших недоліків, вона була усунена ринком, тому ця стаття не робить детального аналізу.

■ Флуоресцентна лампа
Флуоресцентні світильники належать до типу викидів газових розрядів низького тиску. Скляна трубка наповнюється парою ртуті або інертним газом, а внутрішня стінка трубки покрита флуоресцентним порошком. Світловий колір змінюється залежно від флуоресцентного матеріалу, покритого в трубці. Флуоресцентні світильники мають хороші спектральні показники, високу світу ефективність, низьку потужність, довше життя (12000H) порівняно з лампами розжарювання та відносно низькою вартістю. Оскільки сама флуоресцентна лампа випромінює менше тепла, вона може бути близькою до рослин для освітлення і підходить для тривимірного вирощування. Однак спектральний план флуоресцентної лампи є необґрунтованим. Найпоширенішим методом у світі є додавання відбивачів для максимізації ефективних компонентів джерела світла в культурі в області вирощування. Японська компанія Adv-Agri також розробила новий тип додаткового джерела світла HEFL. HEFL насправді належить до категорії люмінесцентних світильників. Це загальний термін для флуоресцентних світильників холодного катода (CCFL) та флуоресцентних ламп зовнішніх електродів (EEFL) і є флуоресцентною лампою змішаного електрода. Трубка HEFL надзвичайно тонка, діаметр лише близько 4 мм, а довжину можна відрегулювати від 450 мм до 1200 мм відповідно до потреб вирощування. Це вдосконалена версія звичайної флуоресцентної лампи.

■ Лампа галогенідної металу
Лампа галогенідного металу-це розрядна лампа з високою інтенсивністю, яка може збуджувати різні елементи для отримання різних довжин хвиль, додавши різні галогеніди металу (олово бромід, йодид натрію тощо) у розрядну трубку на основі ртутної лампи високого тиску. Галогенні світильники мають високу світу ефективність, високу потужність, хороший світлий колір, довгий термін експлуатації та великий спектр. Однак, оскільки світла ефективність нижча, ніж у лампах натрію високого тиску, і термін експлуатації коротший, ніж у ламп натрію високого тиску, вона в даний час використовується лише на кількох заводів рослин.

■ Лампа натрію високого тиску
Лампи натрію високого тиску належать до типу викидів газового розряду високого тиску. Лампа натрію високого тиску-це високоефективна лампа, при якій пари натрію високого тиску заповнюється в розряді, і додається невелика кількість ксенону (XE) та галогеніду металу ртуті. Оскільки лампи натрію високого тиску мають високу ефективність конверсії електрооптичної конверсії з меншими виробничими витратами, лампи натрію високого тиску в даний час найбільш широко використовуються при застосуванні додаткового світла в сільськогосподарських установах. Однак через недоліки низької фотосинтетичної ефективності в їх спектрі вони мають недоліки низької енергоефективності. З іншого боку, спектральні компоненти, що випромінюються лампами натрію високого тиску, в основному зосереджені в жовто-помаранчевій смузі, в якій не вистачає червоних та синіх спектрів, необхідних для росту рослин.

■ Діод, що випромінює світло
Як нове покоління джерел світла, діоди, що випромінюють світло (світлодіоди), мають багато переваг, таких як більш висока ефективність перетворення електрооптичної конверсії, регульований спектр та висока фотосинтетична ефективність. Світлодіод може випромінювати монохроматичне світло, необхідне для росту рослин. Порівняно зі звичайними люмінесцентними світильниками та іншими додатковими джерелами світла, світлодіод має переваги енергозбереження, захисту навколишнього середовища, тривалого життя, монохроматичного світла, джерела холодного світла тощо. З подальшим вдосконаленням електрооптичної ефективності світлодіодів та зменшенням витрат, спричинених ефектом масштабу, системи освітлення світлодіодів стануть основним обладнанням для доповнення світла в сільськогосподарських установах. Як результат, світлодіодні світильники застосовували понад 99,9% заводських заводів.

За допомогою порівняння характеристики різних додаткових джерел світла можна чітко зрозуміти, як показано в таблиці 1.

Пристрій мобільного освітлення
Інтенсивність світла тісно пов'язана зі зростанням культур. Тривимірне вирощування часто використовується на рослинних фабриках. Однак, через обмеження структури строків для вирощування, нерівномірний розподіл світла та температури між стелажами вплине на вихід культур, а період збирання не буде синхронізований. Компанія в Пекіні успішно розробила ручний пристрій для підйому світла (світильник освітлення HPS та кріплення світлодіодного освітлення) у 2010 році. Принцип полягає в тому Для досягнення мети відступу та розмотування мотузки дроту. Провід дроту мотузки з вирощуванням з'єднаний з обмотковим колесом ліфта через кілька наборів коліс, щоб досягти ефекту регулювання висоти світла росту. У 2017 році вищезгадана компанія розробляла та розробляла новий пристрій для доповнення мобільного світла, який може автоматично регулювати висоту доповнення світла в режимі реального часу відповідно до потреб зростання сільськогосподарських культур. Зараз пристрій регулювання встановлений на тришаровому тривимірному типу підйому світла тривимірного вирощування. Верхній шар пристрою-це рівень з найкращим умовою світла, тому він оснащений лампами натрію високого тиску; Середній шар і нижній шар оснащені світлодіодними світильниками та системою регулювання підйому. Він може автоматично регулювати висоту світла, щоб забезпечити відповідне освітлювальне середовище для посівів.

Порівняно з пристроєм для мобільного світла, пристосованим для тривимірного вирощування, Нідерланди розробили горизонтально рухомі світлодіодні світлодіодні світлодіодні пристрій світла. Щоб уникнути впливу тіні зростання світла на зростання рослин на сонці, система Grow Light може бути просунута в обидва сторони кронштейна через телескопічний слайд у горизонтальному напрямку, щоб сонце повністю опромінено на рослинах; У хмарні та дощові дні без сонячного світла, натисніть на систему Grow Light до середини кронштейна, щоб зробити світло системи зростання рівномірно заповнювати рослини; Перемістіть систему Grow Light по горизонталі через слайд на кронштейні, уникайте частого розбирання та видалення системи зростання та зменшуйте інтенсивність праці працівників, тим самим ефективно підвищуючи ефективність роботи.

Дизайнерські ідеї типової системи Grow Light
Не важко зрозуміти з дизайну додаткового пристрою мобільного освітлення, що конструкція додаткової системи освітлення заводу заводу зазвичай приймає інтенсивність світла, якість світла та параметри фотоперіоду різних періодів зростання врожаю як основного вмісту дизайну , покладаючись на систему інтелектуального контролю для впровадження, досягнення кінцевої мети економії енергії та високого врожаю.

В даний час проектування та будівництво додаткового світла для листяних овочів поступово дозріли. Наприклад, листяні овочі можна розділити на чотири стадії: сценічний етап, середній ріст, пізній ріст та кінцевий етап; Фруктові фрукти можна розділити на стадію розсади, стадію вегетативного росту, стадію цвітіння та стадію збирання. З атрибутів додаткової інтенсивності світла інтенсивність світла в стадії розсади повинна бути трохи нижчою, при 60 ~ 200 мкмоль/(м² · с), а потім поступово збільшується. Листові овочі можуть сягнути до 100 ~ 200 мкмоль/(м² · с), а фруктові овочі можуть досягати 300 ~ 500 мкмоль/(м² · с), щоб забезпечити потреби інтенсивності світла рослинного фотосинтезу в кожному періоді росту та задовольнити потреби високий врожай; Щодо якості світла, співвідношення червоного до синього дуже важливе. Для підвищення якості розсади та запобігання надмірному росту на стадії розсади, співвідношення червоного до синього зазвичай встановлюється на низькому рівні [(1 ~ 2): 1], а потім поступово зменшується для задоволення потреб рослини Морфологія легкої. Співвідношення червоного до синього до листяних овочів можна встановити на (3 ~ 6): 1. Для фотоперіоду, подібного до інтенсивності світла, він повинен показувати тенденцію збільшення з продовженням періоду росту, так що листяні овочі мають більше фотосинтетичного часу для фотосинтезу. Дизайн легкої добавки фруктів та овочів буде складнішим. На додаток до вищезгаданих основних законів, ми повинні зосередитись на встановленні фотоперіоду в період цвітіння, а цвітіння та плодоношення овочів повинні бути сприяють, щоб не відступати.

Варто зазначити, що формула світла повинна включати кінцеву обробку налаштувань світлого середовища. Наприклад, безперервні добавки світла можуть значно покращити врожайність та якість гідропонічних листяних саджанців овочів або використовувати УФ -лікування, щоб значно поліпшити паростки та листяні овочі (особливо фіолетові листя та салат з червоного листя).

Окрім оптимізації доповнення світла для вибраних культур, система управління джерелом світла деяких фабрик штучних світлових заводів також швидко розвинулася в останні роки. Ця система управління, як правило, базується на структурі B/S. Віддалений контроль та автоматичний контроль факторів навколишнього середовища, таких як температура, вологість, світло та концентрація СО2 під час росту культур, реалізуються через Wi -Fi, і в той же час реалізується метод виробництва, який не обмежується зовнішніми умовами. Цей вид інтелектуальної системи додаткового світла використовує світлодіодний світильник, оскільки додаткове джерело світла в поєднанні з віддаленою системою інтелектуального контролю може задовольнити потреби освітлення довжини хвилі рослини, особливо підходить для середовища вирощування рослин, керованих світлом, і добре може задовольнити попит на ринок .

Заключні зауваження
Фабрики рослин вважаються важливим способом вирішення світових ресурсів, населення та екологічних проблем у 21 столітті та важливим способом досягнення самодостатності продовольства у майбутніх високотехнологічних проектах. Як новий тип методу виробництва сільського господарства, заводські заводи все ще перебувають на стадії навчання та росту, і потрібно більше уваги та досліджень. У цій статті описані характеристики та переваги загальних додаткових методів освітлення на заводі на заводі та вводить дизайнерські ідеї типових систем додаткового освітлення врожаю. Не важко знайти порівняння, щоб впоратися з низьким освітленням, спричиненим суворою погодою, такою як безперервна хмарність та серпанок, і забезпечити високе та стабільне виробництво культурних культур, обладнання для виробництва світлодіодного світла найбільше відповідає поточному розвитку тенденції.

Майбутній напрям розвитку заводів рослин повинен зосередитись на нових високоточних, недорогих датчиках, дистанційно керованих, регульованих системах освітлювальних пристроїв та систем управління експертами. У той же час, майбутні заводські заводи продовжуватимуть розвиватися до недорогих, розумних та самозаплідних. Використання та популяризація світлодіодних джерел світла забезпечують гарантію високого точного контролю навколишнього середовища на заводах. Регулювання світлодіодного світла - це складний процес, що передбачає всебічну регуляцію якості світла, інтенсивності світла та фотоперіоду. Відповідні експерти та науковці повинні проводити поглиблені дослідження, сприяючи додатковому освітленню світлодіодам на фабриках штучного світла.