Анотація: Останніми роками, з постійним вивченням сучасних сільськогосподарських технологій, рослинна фабрична промисловість також швидко розвивалася. У цьому документі представлено статус -кво, існуючі проблеми та розвиток контрзаходів заводських технологій та розвитку галузі, і сподівається на тенденцію розвитку та перспективу заводів рослин у майбутньому.

1. Сучасний статус розвитку технологій на заводі в Китаї та за кордоном

1.1 Статус -кво розвитку іноземних технологій

З 21 століття дослідження рослинних заводів в основному були зосереджені на підвищенні ефективності світла, створенням багатошарового тривимірного обладнання системи вирощування та досліджень та розробки інтелектуального управління та контролю. У 21 столітті інновації джерел світлодіодних світлодіодів досягли прогресу, забезпечуючи важливу технічну підтримку застосування світлодіодних енергозберігаючих джерел світла на заводі на заводі. Університет Чіба в Японії здійснив ряд інновацій у високоефективних джерелах світла, енергозберігаючому екологічному контролю та методах вирощування. Університет Вагенінгена в Нідерландах використовує моделювання сільськогосподарських навколишнього середовища та технологію динамічної оптимізації для розробки інтелектуальної системи обладнання для заводів, що значно знижує експлуатаційні витрати та значно підвищує продуктивність праці.

В останні роки рослинні фабрики поступово реалізували напівавтоматизацію виробничих процесів від посіву, вирощування розсади, трансплантації та збирання врожаю. Японія, Нідерланди та Сполучені Штати стоять на передньому плані, з високим ступенем механізації, автоматизації та інтелекту, і розвиваються у напрямку вертикального сільського господарства та безпілотної роботи.

1.2 Статус розвитку технологій у Китаї

1.2.1 СПЕЦІАЛЬНА Світлодіодна джерела світла та енергозберігаюча техніка додатків для штучного світла на заводі на заводі

Спеціальні джерела червоного та синього світлодіодного світла для виробництва різних видів рослин на заводі рослин були розроблені один за одним. Потужність становить від 30 до 300 Вт, а інтенсивність світла опромінення становить від 80 до 500 мкмоль/(M2 • S), що може забезпечити інтенсивність світла з відповідним пороговим діапазоном, параметрами якості світла, щоб досягти ефекту високої ефективності Економія енергії та адаптація до потреб росту та освітлення рослин. З точки зору управління тепловим розсіюванням джерела світла, було введено активну конструкцію розсіювання тепла вентилятора джерела світла, що знижує швидкість розпаду світла джерела світла та забезпечує термін експлуатації джерела світла. Крім того, пропонується метод зменшення тепла джерела світлодіодного світла за допомогою поживного розчину або циркуляції води. З точки зору управління простором світла, згідно з законом про еволюцію розміру рослин на стадії розсади та пізнішої стадії, через вертикальний рух космічного руху світлодіодного джерела світла, навіс рослин може бути освітлений на близькій відстані, а мета енергозбереження - це мета досягнуто. В даний час енергоспоживання штучного світла заводського джерела світла може становити від 50% до 60% від загального споживання енергії роботи заводу рослин. Хоча світлодіод може заощадити 50% енергії порівняно з флуоресцентними лампами, все ще існує потенціал і необхідність досліджень економії енергії та зменшення споживання.

1.2.2 Багатошарова тривимірна технологія вирощування та обладнання

Проміжок шару багатошарового тривимірного вирощування зменшується, оскільки світлодіод замінює флуоресцентну лампу, що покращує тривимірну ефективність використання простору вирощування рослин. Існує багато досліджень щодо дизайну дна обробіткового ліжка. Підняті смужки призначені для генерування турбулентного потоку, що може допомогти рівномірно поглинати поживні речовини в поживному розчині та збільшити концентрацію розчиненого кисню. Використовуючи колонізаційну дошку, існує два методи колонізації, тобто пластикові чашки колонізації різних розмірів або режим колонізації периметра губки. З'явилася розчинна система вирощування ліжка, і посадка та рослини на ній можуть бути вручну натиснуті з одного кінця до іншого, усвідомлюючи режим виготовлення посадки на одному кінці обробіткового ліжка та збирання на іншому кінці. В даний час були розроблені різноманітні тривимірні багатошарові технології культури та обладнання для поживної рідкої плівки та технології глибокого потоку рідини, а технологія та обладнання для вирощування субстрату полуниці, аерозольного вирощування листяних овочів та квітів виникли. Згадана технологія розвинулася швидко.

1.2.3 Технологія циркуляції та обладнання поживних розчинів

Після того, як розчин поживних речовин застосовується протягом певного періоду часу, необхідно додати воду та мінеральні елементи. Як правило, кількість нещодавно підготовленого поживного розчину та кількість кислотного розчину визначають шляхом вимірювання ЕК та рН. Великі частинки осаду або відлущування коренів у поживному розчині потрібно видалити фільтром. Кореневі ексудати в поживному розчині можна видалити фотокаталітичними методами, щоб уникнути безперервних перешкод у гідропоніці, але існують певні ризики в доступності поживних речовин.

1.2.4 Технологія та обладнання для навколишнього середовища

Повітряна чистота виробничого простору є одним з важливих показників якості повітря заводу заводу. Чистота повітря (показники суспендованих частинок та оселених бактерій) у виробничому просторі заводу рослин в динамічних умовах слід контролювати до рівня понад 100 000. Вхід дезінфекції матеріалу, обробка душу в надході та система очищення повітря свіжого повітря (система фільтрації повітря) - це основні гарантії. Температура та вологість, концентрація СО2 та швидкість повітря повітря у виробничому просторі є ще одним важливим вмістом контролю якості повітря. Згідно з повідомленнями, встановлення обладнання, такого як коробки для змішування повітря, повітряні протоки, повітряні входи та торгові точки можуть рівномірно контролювати температуру та вологість, концентрацію СО2 та швидкість повітря в виробничому просторі, щоб досягти високої просторової рівномірності та задовольнити потреби рослин в різних просторових місцях. Температура, вологість та система контролю концентрації СО2 та система свіжого повітря органічно інтегровані в систему циркулюючого повітря. Три системи повинні поділитися повітряним протоком, вхідним отвором та повітряним випуском та забезпечити живлення через вентилятор, щоб реалізувати циркуляцію потоку повітря, фільтрації та дезінфекції, а також оновити та рівномірність якості повітря. Це гарантує, що виробництво рослин на заводі рослин не містить шкідників та захворювань, і не потрібно застосування пестицидів. У той же час, рівномірність температури, вологості, потоку повітря та Концентрація елементів середовища росту в навісі гарантовано задовольняє потреби росту рослин.

2. Статус розвитку заводу заводу

2.1 Статус -кво іноземної фабричної промисловості

У Японії дослідження та розробки та індустріалізація фабрик штучного світла є відносно швидкими, і вони знаходяться на провідному рівні. У 2010 році японський уряд розпочав 50 мільярдів ієн для підтримки досліджень та розробки технологій та промислової демонстрації. Брали участь вісім закладів, включаючи Університет Чіба та Японію дослідницьких фабричних досліджень рослинних заводів. Японська майбутня компанія здійснила та керувала першим демонстраційним проектом індустріалізації заводу заводу з щоденним виробництвом 3000 рослин. У 2012 році вартість виробництва заводу заводу становила 700 ієн/кг. У 2014 році сучасна фабрична заводська фабрика в замку Тага, префектура Міягі була завершена, ставши першою у світі фабрикою рослинних заводів із щоденним випуском 10 000 рослин. Починаючи з 2016 року, фабрики LED Plant увійшли на швидку смугу індустріалізації в Японії, а беззбитково або вигідні підприємства з'явилися один за одним. У 2018 році масштабні заводські заводи з щоденною виробничою потужністю від 50 000 до 100 000 рослин з'являлися один за одним, а глобальні заводські заводи розвивалися до масштабного, професійного та розумного розвитку. У той же час Tokyo Electric Power, Okinawa Electric Power та інші поля почали інвестувати в заводи. У 2020 році частка ринку салату, що виробляється японськими заводами, становитиме близько 10% всього ринку салату. Серед понад 250 заводських заводів штучного світла, які зараз працюють, 20% перебувають у стадії втрати, 50% знаходяться на рівні беззбитковості, а 30%-у вигідній стадії, що включає оброблювані види рослин, такі як Салат, трави та саджанці.

Нідерланди є реальним світовим лідером у галузі комбінованої технології застосувань сонячного світла та штучного світла для заводів рослин, з високим ступенем механізації, автоматизації, інтелекту та безпілотності, а тепер експортував повний набір технологій та обладнання як сильного Продукція до Близького Сходу, Африки, Китаю та інших країн. Американська ферма Aerofarms розташована в Ньюарку, штат Нью -Джерсі, США, з площею 6500 м2. В основному він вирощує овочі та спеції, а вихід становить близько 900 т/рік.

Вертикальне землеробство в аерофармах

Фабрика вертикальних сільськогосподарських заводів PALE Company у Сполучених Штатах приймає світлодіодне освітлення та вертикальну рамку посадки з висотою 6 м. Рослини ростуть з боків садівників. Спираючись на полив гравітації, цей метод посадки не потребує додаткових насосів і є більш ефективним для води, ніж звичайне землеробство. Багато стверджує, що його ферма виробляє в 350 разів перевищує виробництво звичайної ферми, використовуючи лише 1% води.

Фабрика вертикальних сільськогосподарських заводів, багато компанії

2.2 Статус заводської промисловості в Китаї

У 2009 році перша виробнича заводська фабрика в Китаї з інтелектуальним контролем, як ядро, була вбудована та введена в дію в сільськогосподарському парку Чанчун. Площа будівлі становить 200 м2, а фактори навколишнього середовища, такі як температура, вологість, світло, СО2 та концентрація поживних розчинів заводу рослин, можна автоматично контролювати в режимі реального часу, щоб реалізувати інтелектуальне управління.

У 2010 році заводська завод Тончжоу побудована в Пекіні. Основна конструкція приймає одношарову світлову конструкцію зі загальною площею будівництва 1289 м2. Він має форму авіаносця, що символізує китайське сільське господарство, що бере на себе лідируючу роль у вітрині до найсучаснішої технології сучасного сільського господарства. Було розроблено автоматичне обладнання для деяких операцій листяного виробництва овочів, що покращило рівень автоматизації виробництва та ефективність виробництва заводу заводу. Фабрика заводу приймає систему теплового насоса наземного джерела та систему виробництва сонячної енергії, що краще вирішує проблему високих експлуатаційних витрат на заводи заводу.

Всередині та зовні вид на заводи рослини Тончжоу

У 2013 році в Янглінг-демонстраційній зоні Shaanxi, провінція Шансі, було створено багато сільськогосподарських технологічних компаній. Більшість будівельних проектів заводу, що будівляються та працюють, розташовані в сільськогосподарських високотехнологічних демонстраційних парках, які в основному використовуються для популярних наукових демонстрацій та екскурсій дозвілля. Через свої функціональні обмеження цим популярним заводам наукових заводів важко досягти високої врожайності та високої ефективності, необхідної індустріалізації, і їм буде важко стати основною формою індустріалізації в майбутньому.

У 2015 році великий виробник чіпів у Китаї співпрацював з Інститутом ботаніки китайської академії наук, щоб спільно ініціювати створення заводу заводу. Він перейшов від оптоелектронної промисловості до "фотобіологічної" промисловості, і став прецедентом для китайських виробників, що займаються інвестом, інвестувати в будівництво заводів рослин у індустріалізації. Його завод рослин прагне зробити промислові інвестиції у нову фотобіологію, яка інтегрує наукові дослідження, виробництво, демонстрацію, інкубацію та інші функції, із зареєстрованим капіталом у 100 мільйонів юань. У червні 2016 року ця заводська фабрика з 3-поверховою будівлею, що охоплює площу 3000 м2, та в експлуатацію було завершено площу вирощування понад 10 000 м2. До травня 2017 року шкала щоденної виробництва становитиме 1500 кг листяних овочів, що еквівалентно 15 000 рослин салату на день.

Погляди цієї компанії

3. Проблеми та контрзаходи, що стоять перед розвитком заводів рослин

3.1 Проблеми

3.1.1 Висока вартість будівництва

Фабрики рослин повинні виробляти культури у закритому середовищі. Тому необхідно будувати опорні проекти та обладнання, включаючи зовнішні структури технічного обслуговування, системи кондиціонування, штучні джерела світла, багатошарові системи вирощування, циркуляцію поживних речовин та системи управління комп'ютером. Вартість будівництва відносно висока.

3.1.2 Високі витрати на експлуатацію

Більшість джерел світла, необхідних заводом рослин, надходять із світлодіодних світильників, які споживають багато електроенергії, забезпечуючи відповідні спектри для зростання різних культур. Таке обладнання, як кондиціонер, вентиляція та водяні насоси у виробничому процесі заводів, також споживають електроенергію, тому рахунки за електроенергію є величезними витратами. Згідно зі статистикою, серед виробничих витрат на заводи на заводі на 29%становить 29%, витрати на оплату праці становлять 26%, амортизація основних активів становить 23%, упаковка та транспортування становлять 12%, а виробничі матеріали становлять 10%.

Розбиття витрат на виробництво на заводі рослин

3.1.3 Низький рівень автоматизації

В даний час фабрика, що застосовується, має низький рівень автоматизації, і такі процеси, як розсада, пересадка, посадка поля та збирання врожаю, все ще потребують ручних операцій, що призводить до високих витрат на оплату праці.

3.1.4 Обмежені сорти культур, які можна обробляти

В даний час типи культур, придатні для заводів рослин, дуже обмежені, переважно зелені листяні овочі, які швидко ростуть, легко приймають штучні джерела світла та мають низький навіс. Масштабна посадка не може бути здійснена для складних вимог до посадки (наприклад, культури, які потрібно запилювати тощо).

3.2 Стратегія розвитку

З огляду на проблеми, з якими стикаються рослинна фабрична промисловість, необхідно провести дослідження з різних аспектів, таких як технологія та експлуатація. У відповідь на поточні проблеми контрзаходи такі.

(1) Посилити дослідження інтелектуальних технологій заводів рослин та покращити рівень інтенсивного та рафінованого управління. Розвиток інтелектуальної системи управління та контролю допомагає досягти інтенсивного та рафінованого управління заводами рослин, що може значно зменшити витрати на оплату праці та заощадити робочу силу.

(2) Розробити інтенсивне та ефективне технічне обладнання для заводу для досягнення щорічного якісного та високодохідного. Розробка високоефективних культивувальних приміщень та обладнання, енергозберігаючої технології освітлення та обладнання тощо для поліпшення інтелектуального рівня заводів рослин, сприяє реалізації щорічного виробництва високої ефективності.

(3) проведіть дослідження технології промислового вирощування для рослин високої доданої вартості, таких як лікарські рослини, медичні установи та рідкісні овочі, збільшують види культур, культивованих на рослинних фабриках, розширюють канали прибутку та покращують вихідну точку прибутку .

(4) Проводить дослідження на заводі рослинних заводів для побутових та комерційних використання, збагачувати види заводів рослин та досягти постійної прибутковості за допомогою різних функцій.

4. Тенденція розвитку та перспектива заводу рослин

4.1 Тенденція розвитку технологій

4.1.1 Повна інтелектуалізація

На основі механізму профілактики синтезу та втрат системи врожаї, високошвидкісні гнучкі та неруйнівні насадження та збирання кінцевих ефекторів, розподілений багатовимірний простір точне позиціонування та багатомодальні методи управління багатомодальною машиною, спільне управління, і безпілотники, ефективні та неруйнівні посіву на багатоповерхівних заводах рослин-інтенсивні роботи та допоміжне обладнання, такі як упаковка для посадки врожаю створений, таким чином, усвідомлюючи безпілотну роботу всього процесу.

4.1.2 Зробіть контроль виробництва розумнішим

Виходячи з механізму реакції росту та розвитку врожаю для світлого випромінювання, температури, вологості, концентрації СО2, концентрації поживних речовин та ЕК, слід побудувати кількісну модель зворотного зв'язку врожаю. Слід встановити стратегічну основну модель для динамічного аналізу параметрів листової овочевої інформації та виробничого середовища. Також слід встановити онлайн -динамічну ідентифікацію та систему контролю процесу навколишнього середовища. Необхідно створити багатомашинну систему спільного прийняття рішень для всього виробничого процесу високого обсягу вертикальної сільськогосподарської фабрики.

4.1.3 Виробництво низького вуглецю та енергозбереження

Створення системи управління енергією, яка використовує відновлювані джерела енергії, такі як сонячна енергія та вітер, для завершення передачі електроенергії та контролю споживання енергії для досягнення оптимальних цілей управління енергією. Захоплення та повторне використання викидів СО2 для сприяння виробництву врожаю.

4.1.3 Високе значення сортів премії

Необхідні стратегії для розведення різних різновидів з високою доданою вартістю для експериментів з посадки, створення бази даних експертів з технологій вирощування, проведення досліджень технології вирощування, вибору щільності, розташування стерні, адаптованості до сфери та обладнання та формування стандартних технічних характеристик вирощування.

4.2 Перспективи розвитку галузі

Фабрики рослин можуть позбутися обмежень ресурсів та навколишнього середовища, реалізувати індустріалізоване виробництво сільського господарства та залучати нове покоління робочої сили для участі у сільськогосподарському виробництві. Ключовим технологічним інноваціям та індустріалізацією рослинних фабрик Китаю є стати світовим лідером. Завдяки прискореному застосуванню світлодіодного джерела світла, оцифрування, автоматизації та інтелектуальних технологій у галузі заводів заводу, заводські заводи залучатимуть більше капітальних інвестицій, збору талантів та використання більшої енергії, нових матеріалів та нового обладнання. Таким чином, поглиблена інтеграція інформаційних технологій та обладнання та обладнання може бути реалізована, розумний та безпілотний рівень об'єктів та обладнання може бути вдосконалено, постійне зменшення системного споживання енергії та експлуатаційних витрат за рахунок постійних інновацій та поступового Вирощування спеціалізованих ринків, інтелектуальні заводські заводи сприятимуть золотому періоду розвитку.

Відповідно до звітів про ринок, глобальний розмір ринку вертикального землеробства у 2020 році становить лише 2,9 мільярда доларів США, і очікується, що до 2025 року глобальний розмір ринку вертикального землеробства досягне 30 мільярдів доларів. Підводячи підсумок, заводські заводи мають широкі перспективи застосування та простір розвитку.

Автор: Zengchan Zhou, Weidong тощо

Інформація про цитування:Поточна ситуація та перспективи розвитку заводу заводу [J]. Сільськогосподарська інженерна технологія, 2022, 42 (1): 18-23.За Zengchan Zhou, Wei Dong, Xiugang Li та ін.