TOC\o"1-4"\h\z\u國內(nèi)外開展概況:1建造植物工廠的科研生產(chǎn)意義2植物工廠的類型與生產(chǎn)運用3目前國內(nèi)外研究狀況4植物工廠建設的系統(tǒng)組成與相關設備設施5風能太陽能發(fā)電裝置：5環(huán)境閉鎖密封系統(tǒng)；6人工補光系統(tǒng)的建設：7微噴加濕系統(tǒng)的建設：8空氣循環(huán)流通系統(tǒng)：8二氧化碳補充系統(tǒng)，9營養(yǎng)液自動控制與供給系統(tǒng)：9物理殺菌系統(tǒng)：9溫度控制系統(tǒng)：10立體式栽培系統(tǒng)：10計算機自動控制及遠程控制系統(tǒng)：11視頻監(jiān)控與圖像傳送系統(tǒng)：12廢物廢液的循環(huán)再利用系統(tǒng)：13植物工廠示意圖及應用效果14投資估算及效益分析21結論：22植物工廠建設可行性分析植物工廠是目前植物栽培領域最為先進技術,是栽培模式開展的最高境界,從字眼上的含義來理解,就是以生產(chǎn)植物為產(chǎn)品的工廠,與其說農(nóng)業(yè)還不如說是工廠更貼切,因為在植物工廠里除了生長的植物外,你看不到任何一點與農(nóng)業(yè)相關的東西.包括設施設備生產(chǎn)工具與栽培模式,對傳統(tǒng)常規(guī)農(nóng)業(yè)來說是股強大的沖擊波與挑戰(zhàn),在產(chǎn)量上及質(zhì)量上都是傳統(tǒng)模式所不能比較的,在生產(chǎn)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,植物是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(zhì)量.利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(nóng)村也可以在城市,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(chǎn)模式與概念上它已完全超越了常規(guī)意義的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),它是未來農(nóng)業(yè)開展的必由之路,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(chǎn)模式.現(xiàn)在,興旺國家如日本與美國,已開始植物工廠領域的研究推廣及運用,目前,僅日本就有30多家植物工廠,而我國還沒有啟動,這方面我國的落后主要與我國農(nóng)業(yè)根底薄弱及工業(yè)落后有關.目前,麗水市農(nóng)科所農(nóng)業(yè)智能化快繁中心已開始了這方面的探索償試及運用,也為我國這個領域的啟動與開展起到了推波助瀾之作用.國內(nèi)外開展概況:植物工廠最早起源于日本，也叫植物工場，它是日本80年代就已研發(fā)與運用的一個農(nóng)業(yè)高新技術工程，當時在日本海洋博覽館展出了單株13000多個果的番茄王，就是運用植物工廠技術及各種高新技術集成的產(chǎn)物，當時這種超高產(chǎn)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開展，也為日后植物工廠的開發(fā)與推廣起到了極為重要的作用。繼這之后，美國、以色列、荷蘭等設施農(nóng)業(yè)興旺的國家也相繼開始了這些方面的研究開發(fā)與推廣利用，那么為什么它有如此大的魔力，讓大家趨之假設騖呢？這肯定有它的獨特的與眾不同之處。在植物工廠里，西紅柿單株產(chǎn)量可上千斤，水稻可生產(chǎn)5-6季，黃瓜產(chǎn)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。這么好的一種生產(chǎn)模式為什么我國就沒有開始運用呢？這主要是由植物工廠的高科技與高投入有關，因為它是各種農(nóng)業(yè)及工業(yè)高新技術的集成，對于我國工業(yè)化程度較低的國家，建造植物工廠不管是從建造技術及本錢開說，還是有一定的難度，所以它一直成為我們心目的中農(nóng)業(yè)航模，但隨著這幾年我國農(nóng)業(yè)科技的迅猛開展，建設一個具有中國特色的植物工廠也成為可能，甚至在不久的將來還會被生產(chǎn)者采用與推廣，目前，像日本建造一個400坪面積的植物工廠總投資就需1億日元，這樣高的投入對于我國當前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平來說，還可難以采用的。近年，我國農(nóng)業(yè)自動化智能化數(shù)字化的快速開展，已為植物工廠的開展奠定了扎實的根底，再加上人們對于農(nóng)產(chǎn)品的無公害綠色的要求，也為植物工廠開發(fā)的市場前景創(chuàng)造了良好外圍環(huán)境，因為在植物工廠內(nèi)生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品是毫無污染與殘留的，它是真正的免農(nóng)藥與無公害，這樣的產(chǎn)品也會有較高的價位與市場空間，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的良性循環(huán)。另外，植物工廠還具有栽培特殊營養(yǎng)蔬菜的作用，如生菜栽培在二極管為補光光源的人工環(huán)境下栽培，與傳統(tǒng)大田生產(chǎn)的生菜相比，VC可提高4倍，VA可提高12倍，利用這種模式可生產(chǎn)出更加符合消費者要求的特殊產(chǎn)品，再就是植物工廠內(nèi)大多采用立體式多層次栽培，在空間利用上也是其它任何一種栽培模式所不可比較的，大大降低了單位栽培面積的運用本錢。還有工業(yè)技術的開展與本錢的降低也為植物工廠的建設成為可能，許多公司或科研單位還是可以投資與運用的，目前，植物工廠的開展已不再是望塵莫及望洋興嘆的工程，它將在不久將來，在我國各個地區(qū)出現(xiàn)，為我國農(nóng)業(yè)的開展開辟一個嶄新的空間。建造植物工廠的科研生產(chǎn)意義建造植物工廠除了本身的經(jīng)濟效益外，還具有更大的社會效益與科研價值?，F(xiàn)在，日本的植物工廠由原來的地上已開展到地下，在東京建設的植物工廠就是在一個原本是銀行機構的下室，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從田野搬至鬧熱的城鎮(zhèn)，它除了生產(chǎn)外，更重要的是為城里人開啟了一扇認識農(nóng)業(yè)認識自然與植物的教育窗口，更是學生們培養(yǎng)生物技術興趣的一個姣好實踐教育基地，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城市地下空間，營造地下生態(tài)地下景觀地下農(nóng)場地下觀光的最好模式。植物工廠的建造能為我國樹立農(nóng)業(yè)開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(jīng)取得的輝煌成果，已經(jīng)為農(nóng)業(yè)開展的最終出路找到了答案，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不再靠天吃飯，不再是被動地順應自然，而是能利用人類的智慧戰(zhàn)勝了自然，為農(nóng)業(yè)開展前景描繪出美麗的畫卷，大大增強了人類的自信心與由于地球變暖后對農(nóng)業(yè)造成不良影響的恐慌，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(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，它的意義不亞于任何一個時期的農(nóng)業(yè)革命，雖然它的推廣與普及還有相當長的時間，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取得了偉大的勝利。解決蔬菜與糧食問題，解決環(huán)保綠色與污染問題已找到了理想的答案，更為令人鼓舞的是，它將為在另外星球上建立農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)已成為可能。植物工廠的建造，還可引領與培養(yǎng)出更多的農(nóng)業(yè)科研人才投入到高科技農(nóng)業(yè)研究與開展的熱潮中，也能夠在實踐中大大提高科研業(yè)務生產(chǎn)水平，特別是當前在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)日益令人困惑的時期，為我國的農(nóng)業(yè)科研提出了一個前贍性的方向。也讓更多的農(nóng)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(nóng)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，開辟了思路，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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，投入到現(xiàn)代高科技農(nóng)業(yè)領域中，為他們創(chuàng)立一個更廣闊的平臺，當前全世界的農(nóng)業(yè)從業(yè)者日趨老齡化與婦女化，這與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式的生產(chǎn)方式有關，面朝黃土背朝天的靠天靠力吃飯的落后生產(chǎn)方式有關，大多數(shù)想創(chuàng)業(yè)的年輕人更關注的是環(huán)境與功能齊全的城市，而離開農(nóng)村離開農(nóng)業(yè)，這樣使農(nóng)業(yè)從業(yè)者的素質(zhì)每況愈下與后繼人才日漸匱乏。而這種新型的農(nóng)業(yè)模式，勞動力已得到徹底解放，勞動強度大大降低，生產(chǎn)場所環(huán)境已完全優(yōu)化，自然風險完全解除，在生產(chǎn)過程中從原來的野外勞力付出型變化室內(nèi)的智力付出型，在植物工廠內(nèi)會讓人體會更，人在花叢中，人在與自然的和諧中，在輕松而優(yōu)雅的環(huán)境中，做些諸如生產(chǎn)方案制定，植物生長觀察、參數(shù)數(shù)據(jù)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(nóng)業(yè)的興趣與愛好，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式及觀念的改變，使年輕人能紛紛在從城鎮(zhèn)轉回到農(nóng)村，投身到植物工場的現(xiàn)代農(nóng)場建設中，改變當前農(nóng)業(yè)的三八六零部隊〔指婦女與60歲以上的老人〕的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。這種改變對于加快農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)開展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平意義是深遠與巨大的。植物工廠的類型與生產(chǎn)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，它的主要特點是，植物生長的任何環(huán)境因子都是人工精確化模擬創(chuàng)造的，不受外界任何因素的點滴影響，植物生長于一個數(shù)字化可控化，可精確計算與估計的工廠內(nèi)，就如工廠一樣生產(chǎn)出外觀形態(tài)及品質(zhì)一致符合標準的農(nóng)產(chǎn)品。在可控精確環(huán)境下，植物的收獲期是確定的，植物對各種因子的需求也是穩(wěn)定的，人們生產(chǎn)操作模式是標準的或是無人化機器人生產(chǎn)方式的。這種植物工廠能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)定茬如期準確地供給農(nóng)產(chǎn)品，能不受自然病蟲侵害與土壤污染供給清潔無任何殘留的高檔農(nóng)產(chǎn)品，能按照植物遺傳基因的性狀最大化在表達，培養(yǎng)出超常規(guī)超營養(yǎng)價值的農(nóng)產(chǎn)品。能為生產(chǎn)者提供最及時而準確的植物生長因子與發(fā)育狀況的相關咨訊，為靈活而精確地調(diào)整生產(chǎn)方案提供資料，也能夠實現(xiàn)任何品種的發(fā)育進程調(diào)節(jié)與產(chǎn)期調(diào)整，更為有利的是，在植物工廠內(nèi)能按照人工研究的農(nóng)藝參數(shù)為生長創(chuàng)造模擬最正確的生長模式，為農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的研究與運用創(chuàng)造了一個最好的平臺。在植物工廠內(nèi)植物的基因能比傳統(tǒng)模式下得到最大化最優(yōu)化的表達與發(fā)揮，而且可以通過環(huán)境的人為創(chuàng)造，有方案或目的性地表達一些能改善品質(zhì)營養(yǎng)的目標基因，培養(yǎng)出常規(guī)環(huán)境不能培育的特色產(chǎn)品。作為最先進的植物栽培模式在生產(chǎn)上具有以下作用，首先單位面積產(chǎn)量是傳統(tǒng)生產(chǎn)的幾十倍甚至上百倍，增產(chǎn)的主要部份主要是由于生育期大大縮短而使栽培的茬數(shù)也就是復種指數(shù)大大地提高，另外就是單株的產(chǎn)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，在栽培利用空間上可以提高7-10倍以上，真因為植物工廠的這些優(yōu)越性才使產(chǎn)量超常規(guī)地提高，生產(chǎn)效率發(fā)生了質(zhì)的飛躍。其次，植物工廠內(nèi)創(chuàng)造的生長環(huán)境是相對穩(wěn)定的數(shù)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(tǒng)的生長模式設定的進程精準地進行，能做到從播種至收獲的穩(wěn)定如期上市，使最精確的生產(chǎn)方案得以實現(xiàn)；如在植物工廠內(nèi)小麥的生育期只需56天，萵苣的生育期只需35天，這些都可作為精準栽培方案生產(chǎn)的標準數(shù)據(jù)被錄入計算機的專家系統(tǒng)。在植物工廠內(nèi)，可以人為地控制與啟動對人們需求的基因表達時間與速度，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(nèi)，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，而且光照時間與光質(zhì)可以按人們栽培的需要進行調(diào)控，從而使植物的光形態(tài)形成實現(xiàn)科學化的控制；植物工廠是種全封閉的栽培系統(tǒng)，可以做到無菌化無蟲化生產(chǎn)，栽培的植物勿需使用任何殺菌治蟲的化學藥劑，栽培的產(chǎn)品是真正的綠色無公害食品，而且品質(zhì)更加脆嫩與優(yōu)良。植物工廠內(nèi)環(huán)境可控性強，特別是可以使栽培環(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(zhì)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，但是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(jīng)濟的利用，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(nèi)栽培蔬菜，相同的產(chǎn)量前提下，植物工廠運行的投入與溫室相關無幾，但植物工廠的產(chǎn)品卻有更大的經(jīng)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)境惡劣不適傳統(tǒng)栽培的地區(qū)進行建造生產(chǎn)，如沙漠、孤島、地下、南北極、或者土壤氣候不適區(qū)栽培，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的空間限制得到了解放；另外，從業(yè)者可以依賴專家系統(tǒng)進行植物工廠的管理，無需掌握與了解太專業(yè)的農(nóng)業(yè)技術就可進行管理，使更多有志于農(nóng)業(yè)的業(yè)外人士可以隨心所欲地操作與生產(chǎn)，如果結合機器人，真的可以實現(xiàn)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(nóng)業(yè)開發(fā)的一個主要工程，也常作為學校學生學習與掌握生物自然科學的一個最好基地與實踐教材，更是城鎮(zhèn)居民尋找自然感受自然品味自然的最好去處。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(nóng)業(yè)開展中一個不可或缺的研究課題與開展方向，也更是未來農(nóng)業(yè)的一種主要模式，估計在10年后，它會像現(xiàn)在設施農(nóng)業(yè)一樣被普及與運用，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(jīng)濟回報與巨大的社會效益。目前國內(nèi)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(nóng)業(yè)工程，它們已有成熟的技術與配套的相關設備與設施，而且都已經(jīng)做到相當專業(yè)化的程度，它們通過植物工廠普及振興會進行推廣，現(xiàn)已有幾十家較有規(guī)模的植物工廠基地，主要以生產(chǎn)瓜果蔬菜為主，還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(jīng)能為日本本國對農(nóng)產(chǎn)品的需求起到了很大的調(diào)劑作用，如建在愛知縣的芽苗菜工廠一天能產(chǎn)200萬盤，可供好幾個城市的芽苗菜需求，還有許多利用植物工廠進行規(guī)?；纳a(chǎn)萵苣，已成為生產(chǎn)無公害高檔萵苣的主要模式；還有在農(nóng)作物水稻上進行了科學的償試，取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個芽苗菜植物工廠，內(nèi)部設備從播種傳送培育收獲包裝全部實現(xiàn)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，空間利用率極高，集約化程度大大地提高。還有美國以色列荷蘭這些興旺的國家也都對植物工場進行了研究償試與推廣，都取得了很好的效果與頗有價值的科研成果，目前，特別是在節(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(chǎn)上得以運用，如利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，還有利用光導技術進行傳纖傳播實現(xiàn)光的充分利用，還有利用科學的反光原理，使工廠內(nèi)的光能得到最大化的利用，更有些植物工廠甚至利用微生物發(fā)酵發(fā)電以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)與循環(huán)開展，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可能；最近在補光節(jié)能化方面，日本又有了新的開展，如利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，使電能消耗得到進一步的降低，還可以實現(xiàn)植物葉片外表的近距離補光；補光技術的改良開展為植物工廠的低本錢運用起到了關鍵性的作用，原本植物工廠內(nèi)耗能最大的就是補光而現(xiàn)在可以幾倍地下降，特別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(xiàn)電能轉換率的最大化；在計算機的控制上，目前根本實現(xiàn)環(huán)境模擬的自動化智能化與精確化，能夠實現(xiàn)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相關因子的在線檢測與反應閉環(huán)控制，甚至還可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行遠程監(jiān)控，以及通過衛(wèi)星系統(tǒng)進行全球控制，在視頻監(jiān)控上采用數(shù)字化硬盤技術實現(xiàn)植物圖象的遠距離清晰化傳送，做到參數(shù)與圖像的全方位監(jiān)控，實現(xiàn)管理者只需敲擊鍵盤就能進行生產(chǎn)指揮的數(shù)字化管理，另外，對于各種不同栽培植物專家系統(tǒng)的研發(fā)運用上也得以采用，管理者只需輕松地調(diào)動相關植物的最正確生長模式就可進行最優(yōu)化的生產(chǎn)管理，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(xiàn)植物生長過程中各項生理指標的在線檢測，以實現(xiàn)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(shù)、莖流量、果實膨脹等，并且能利用計算機技術進行曲線記載，科研者可隨時調(diào)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，隨著智能機器人技術的開展，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，都開始利用機器人來完成，取代了原來繁雜的人工操作；在無菌環(huán)境的創(chuàng)造上，也結合了當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(xiàn)無菌化自潔化；營養(yǎng)液的供給調(diào)配及控制上，也能了很大的提高，如營養(yǎng)液控制中心的建立代替了原來復雜的人工操作，各種植物所需元素上的在線檢測及調(diào)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，在廢液的處理與再利用上也有了進一步的改良與提高；使栽培本錢與環(huán)境排污最大大的降低，真正實現(xiàn)了封閉式自循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)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，從原本的高本錢型轉變?yōu)楝F(xiàn)在的經(jīng)濟實用型；從原本的操作繁瑣型轉變?yōu)楝F(xiàn)在的傻瓜操作型；總之，從興旺國家看植物工廠具有很廣開展空間與很看好的開展趨勢，是未來農(nóng)業(yè)開展的一種重要模式。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(nóng)科院及浙江麗水農(nóng)科所的通力聯(lián)合攻關下，上述的技術問題也根本上得到解決，可以與國際技術水平相比，只是在產(chǎn)品的精致上還不能與興旺國家相提并論，但估計通過幾年的努力，與植物工廠相配的各種專業(yè)化設備設施將會相繼開發(fā)與運用；基于目前國內(nèi)的實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平，還是需要從本國國情出發(fā)，開發(fā)一些本錢較低但功能不亞于國外產(chǎn)品的控制系統(tǒng)、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，為快速啟動與推進植物工廠先邁出歷史性的第一步。植物工廠建設的系統(tǒng)組成與相關設備設施植物工廠的建造是個系統(tǒng)而龐大的工程，它所涉及的技術之廣與所用的材料之多是常規(guī)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)所不能比的。其中就環(huán)境控制就需要涉及到十二大系統(tǒng)，風能光能發(fā)電系統(tǒng)、人工補光系統(tǒng)、微噴加濕系統(tǒng)、空氣循環(huán)流通系統(tǒng)、二氧化碳補充系統(tǒng)、營養(yǎng)液自動調(diào)控系統(tǒng)、物理殺菌系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、立體式栽培系統(tǒng)、視頻監(jiān)控圖像傳送系統(tǒng)、計算機遠程控制系統(tǒng)、廢物的再循環(huán)利用系統(tǒng)等；組成這些系統(tǒng)所涉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、能源綜合利用技術、規(guī)劃設計技術、農(nóng)產(chǎn)品加工貯藏技術等；這么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)劃與嚴格實施才能得以完成，只有在科技人員、工程人員充分配合下才能建成，所以說它的建造是項龐大復雜的工程，它的建造具有農(nóng)業(yè)航模一樣的意義與偉大，是一般單位難以獨立完成的，它必須利用各個學科各個部門的相互合作相互配合的前提下才能實施建造，所以在建造之前要讓工程施工者對各個系統(tǒng)有個充分的認識，對各種設備與材料有個全面的了解，是十分必要的。以下就植物工廠建設所需的相關設施設備及材料采購有作些說明，這樣才能在建造時能得以應手地實施，按方案如期完工?，F(xiàn)就植物工廠所涉的各種技術與設備作些簡單的介紹。風能太陽能發(fā)電裝置：植物工廠屬于電動力農(nóng)業(yè)范疇，它所涉及的每一塊運行系統(tǒng)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，而電資源在當前這個時代又是耗能最大最匱乏的資源，如何實現(xiàn)電資源利用的節(jié)能化是建造植物工廠需要考慮的核心問題，所以在盡量挖掘可利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給的地方，更需把電擺到最首要的位置來進行科學設計，當前電資源以水資源的利用最為廣泛，還有煤發(fā)電、核發(fā)電、沼氣發(fā)電等發(fā)電模式，而這些發(fā)電都有它的局限性，只有太陽光發(fā)電與風力發(fā)電才具有它運用的普遍性，而且在實踐上往往又是把兩者結合起來設計，到達能源供給的互補，如沒有光照時可利用風能發(fā)電，這些發(fā)電技術與裝置投入本錢又不大，而且安裝簡單易實施，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(tǒng)就是風太陽能發(fā)電系統(tǒng)，在有工業(yè)電供給區(qū)也可利用這兩種發(fā)電技術進行補充供電，特別是用于通風與補光上最為經(jīng)濟實用。太陽能發(fā)電原理與技術就是利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，現(xiàn)在常用的半導體發(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(chǎn)生電流，再利用貯電電瓶與逆變裝置進行電的貯藏與轉換，這樣就構成了一個完整的太陽能發(fā)電系統(tǒng)；而風力發(fā)電是利用風力對風扇的帶動而實現(xiàn)能量轉換的發(fā)電方式，原理與操作都較為簡單而容易掌握，在植物工廠配置太陽能或風能發(fā)電系統(tǒng)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)的電能供給人工補光或其它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(xiàn)用之不竭的植物工廠供電系統(tǒng)。下列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)電裝置環(huán)境閉鎖密封系統(tǒng)；植物工廠是在全封閉的環(huán)境下構建的植物種植系統(tǒng)，它要求栽培環(huán)境不受任何外界氣候因子的影響，基于此就要利用隔熱避光與防風的材料進行廠房的建設，以最正確的隔熱性能來實現(xiàn)能量損耗的最少化與節(jié)能化，根據(jù)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(nèi)外的能量交換最小化，內(nèi)外影響最小化，當然對于興旺的國家可以選擇一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，這樣本錢極高，對于我們國家還是難以接受。建設時要求接縫處粘接密封良好，以免透風而影響植物工廠內(nèi)的人工生態(tài)環(huán)境，在建造隔熱密封系統(tǒng)時，還要參加承載力與牢固度較好的鋼材或木材作骨架，另外，在隔熱板的內(nèi)外兩面最好還要噴涂上反光層，以實現(xiàn)內(nèi)環(huán)境補光的充分利用，和外環(huán)境日照影響的最小化，一般我國當前的植物工廠大多內(nèi)套于溫室大棚內(nèi)，這樣有更好的抗風性與避風防雨作用，如果是在一般的廠房或室內(nèi)進行植物工廠之改造，最好也能在內(nèi)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(nèi)的環(huán)境實現(xiàn)真正的人工模擬不受外界影響之環(huán)境。在建造時，要求重視與注意的是，通風窗或進氣口與泡沫板的交接處的密封性一定要好，否那么漏風造成環(huán)境不穩(wěn)外，還會參雜大量的細菌進入植物工廠，而造成細菌真菌的滋生繁衍，影響植物之生長與無菌環(huán)境的創(chuàng)造。閉鎖栽培空間人工補光系統(tǒng)的建設：植物工廠內(nèi)補光系統(tǒng)是最為重要的系統(tǒng)，它是構成植物生物量的一種主要能源，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給，植物的正常生長就不能進行，根據(jù)科學家對光照的多年研究說明，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，其它光質(zhì)的光照利用率轉換率并不高，為了使植物工廠內(nèi)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(tǒng)，通常不同光質(zhì)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適宜的，而且在光周期上通常采用二十四小時全光照補光與400US的脈沖補光相結合，實現(xiàn)光照光合時間的最大化，而對于光周期敏感的開花結果植物，一般還是要求光期暗期清楚的補光方式，這與常規(guī)自然條件下栽培有點相似。隨著二極管技術及激光技術的開展，目前新建造的植物工廠大多采用LED〔二極管〕作為補光光源，它具有安裝方便，光合效率高，省電節(jié)能的優(yōu)點，據(jù)生產(chǎn)測定，在相同強度的光照強度下，二極管的耗電量只是常規(guī)補光燈的1/10用電量，另外，更重要的是二極管是冷光源，在栽培時可貼近植物葉片外表進行補光，效率更高，不發(fā)熱與不改變環(huán)境與燒傷葉片?，F(xiàn)在用于植物工廠內(nèi)的二極管補光燈有燈罩式與有平板反光式，也有燈串式各種方式，具體可按栽培生產(chǎn)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，反光漫射利用最大化為原那么即可，對于層次較多的立體栽培架可以在架間設計反光裝置，可大大提高光源的利用率。采用二極管補光，安裝布線也極為方便與快捷，而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，是當前植物工廠內(nèi)補光系統(tǒng)的最正確選擇，目前在日本叫做LED植物工廠。除了二極管補光處，還有采用激光光源進行補光，也具有很高的補光效率，但投資本錢相對較高，運用上還未得到普及，但未來的開展方向可能還是具有很大潛力的。二極管補光結合利用太陽能風能發(fā)電供電系統(tǒng)就可形成植物工廠的人工光獨立補充系統(tǒng)，是當前植物工廠內(nèi)運用較多的補光方法。二極管光源補光系統(tǒng)微噴加濕系統(tǒng)的建設：植物工廠內(nèi)環(huán)境濕度的控制與管理就是利用微噴加濕系統(tǒng)來完成的，目前，植物工廠內(nèi)用于加濕的方法有彌霧微噴法與超聲波霧化加濕法兩種，微噴加濕系統(tǒng)對于植物工廠內(nèi)小環(huán)境氣候的創(chuàng)造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(xiàn)環(huán)境濕度的控制管理，而對于栽培一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，不管哪種方法，都是為了到達植物生長最適的濕度環(huán)境。除了創(chuàng)造適合的濕度環(huán)境外，還可對于環(huán)境溫度產(chǎn)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(tǒng)的建設較為簡單，一般由供水管道與微噴頭組成，而超聲波霧化器就更簡單，只需把產(chǎn)生的霧化經(jīng)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較好的彌霧專用園藝噴頭，一般用于溫室內(nèi)微噴降溫用的進口噴頭較佳。而水管一般選擇符飲用水標準的專用供水管，不能選擇有任何殘留的塑料廢棄物再利用加工的水管，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同面積來選購所需配置的功率與霧化頭的數(shù)量。不同的數(shù)量的霧化頭能產(chǎn)生不同的水汽量，按照栽培植物對濕度的需要進行不同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(shù)量與每天產(chǎn)出量進行科學計算而獲知應選擇的功率與霧化頭數(shù)量?？諝庋h(huán)流通系統(tǒng)：植物的生長環(huán)境以有微風吹撫葉片外表為最好，這樣植物的氣孔吸收二氧化碳的數(shù)量會明顯的提高，一般以每分鐘3-4米的微風為最正確，可以在植物工廠的空間內(nèi)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(nèi)外，這些通風裝置可以使植物工廠內(nèi)的氣體分布與環(huán)境溫濕度更加均勻與一致，特別是二氧化碳具有下沉性，通過對流通風能實現(xiàn)栽培植物葉片外表的均勻供氣，另外，有了通風系統(tǒng)對于育苗工廠來說可以大大提高育苗的密度，以提高空間的利用率，還可以經(jīng)過通風系統(tǒng)結合物理殺菌，實現(xiàn)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(tǒng)聯(lián)接。在栽培系統(tǒng)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情況下，甚至每個層架上都得安裝小風扇，這可因具體的生產(chǎn)需要來進行設計與安裝。在閉鎖型的苗木生產(chǎn)工場內(nèi)，空氣循環(huán)流通系統(tǒng)結合二氧化碳的強制供給成為該技術中最為重要的核心，它對于提高植物快繁微材料光合效率，促進離體材料發(fā)育生根的作用極為重要，現(xiàn)在日本已設計出一套非常科學的通風供氣系統(tǒng)，可以作為建造的重要借鑒。二氧化碳補充系統(tǒng)，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，植物工廠之所以有這樣大的生產(chǎn)潛能，與植物工廠內(nèi)的二氧化碳強制供給是分不開的，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(nèi)消耗與遞減是非?？斓?，如果沒有外源的氣體供給，植物工廠內(nèi)生長的植物將會缺二氧化碳而形成生長不良的弱苗，而二氧化碳氣的供給除了有足夠的供氣源外，還要設計輸送系統(tǒng)就是通氣管道，利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(nèi)的通風系統(tǒng)來實現(xiàn)二氧化碳氣在工廠內(nèi)的均勻分布。另外也可用鼓風機強制吹送，但最好設計多入送風口，使其到達勻衡之效果。在植物工廠內(nèi)一般植物對二氧化碳最正確濃度的需求保持在1000-1500PPM為最好，而對于育苗還可以適當?shù)靥岣?，這些濃度的精確控制主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(xiàn)的。二氧化碳氣源的選擇，在植物工廠內(nèi)為了便于控制與穩(wěn)定供給一般采用二氧化碳鋼瓶進行供氣，它是干冰經(jīng)解壓后實現(xiàn)的，目前，這種供給法本錢也不高，使用也方便，為大多數(shù)植物工廠所選用。營養(yǎng)液自動控制與供給系統(tǒng)：該系統(tǒng)是為植物的生長提供適合配方與濃度的養(yǎng)分輸送系統(tǒng)，只有它才能讓植物所需的水與肥得到及時的供給，這系統(tǒng)的建造也分為輸送局部與調(diào)控部份，輸送部份由管道聯(lián)接而成，調(diào)控部份由營養(yǎng)液池，母液貯藏罐，及各種養(yǎng)分檢測探頭與自動控制組成，它是營養(yǎng)液調(diào)控的中心，通過調(diào)控中心的科學調(diào)控，能為植物生長供給溫度適合，各種營養(yǎng)元素齊全、溶氧充足、PH值適宜的營養(yǎng)液，只有這樣才能讓栽培的植物快速生長，這局部的建設可參照水培系統(tǒng)，植物長的好與不好在環(huán)境氣候因子確定情況下，主要就是由營養(yǎng)液的配方所決定，所以調(diào)控中心要完成EC值、PH值、溶氧、液溫的調(diào)節(jié)與控制，這種控制目前一般都是通過計算機控制系統(tǒng)來完成，也叫做養(yǎng)液調(diào)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(tǒng)，利用它把回流已污染的養(yǎng)液進行凈化，以實現(xiàn)循環(huán)利用，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(nèi)的栽培環(huán)境實現(xiàn)空間與養(yǎng)液的無菌化。該系統(tǒng)的安裝與使用相對較為復雜些，但目前國內(nèi)外，都已有成套的養(yǎng)液調(diào)控設奮與技術方案，也是較易掌握與運用的。物理殺菌系統(tǒng)：雖然植物工廠是在相對封閉的環(huán)境下進行生產(chǎn)與操作，但難免一些生產(chǎn)過程或植物生長過程會導致菌類的滋生與蔓延，使生產(chǎn)過程難以實現(xiàn)正真的免農(nóng)藥栽培，針對這些問題，必須利用物理殺菌的技術作為主要的解決方案，以實現(xiàn)無公害綠色農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。分析容易攜帶與進入植物工廠的細菌有以下一些主要環(huán)節(jié)，如操作人員攜帶與內(nèi)外環(huán)境通風對流以及生產(chǎn)工具等，針對這些可能引起細菌滋生的因素，制定了以下的一些殺菌與防菌措施作為系統(tǒng)建造的依據(jù)，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(nèi)外對流時空氣帶菌，一般可以通過在每個入氣口加上一個空氣殺菌裝置，或空氣過濾裝置，通常以兩種方式結合較好。除了這些防止外源進入的一些措施外，還需對植物工廠內(nèi)的環(huán)境進行定期的全面殺菌消毒，包括走道、器具、場所等，這些消毒目前最好的方法就是利用電功能水，這種電功能水具有很強大的殺菌能力，可以在1-10分鐘內(nèi)把細菌、真菌及病毒殺死，而且利用電功能水的強氧化性與強復原性，殺菌后不對環(huán)境造成一點殘留，這種方法已在日本的植物工廠內(nèi)得到普及與運用，而我國才剛剛開始。另外，還有電場臭氧紫外線超聲波等殺菌方法，總之不管采用哪一種，一定要以物理手段與方法不會對環(huán)境及農(nóng)產(chǎn)品造成任何污染與殘留為原那么，以下就是電功能水的發(fā)生裝置，生產(chǎn)安裝與運用都極為簡單，是當前解決農(nóng)藥危害的最有效的一種途徑。溫度控制系統(tǒng)：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；是植物生長的最根本因素，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(nèi)為了產(chǎn)生更好的栽培效果，對于環(huán)境溫度的要求還要更于嚴格，溫度的控制在植物工廠內(nèi)是通過溫度傳感器及自動控制來實現(xiàn)的，而加溫或致冷的執(zhí)行部份主要由空調(diào)機、加熱用的熱風爐、暖氣片、加熱管道、地下熱、致冷器等來完成加熱或降溫所需的能量，目前在植物工廠內(nèi)，運用較多而較先進的就是利用半導體加溫致冷，它具有運行本錢低，安裝使用方便的優(yōu)點，也可因地制宜，特別是加溫部份、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，這樣更有利于散熱降溫。目前，加溫或致冷是植物工廠中運行本錢較高的一部份，在自然風能與太陽能豐富的地方可以利用它們進行節(jié)能化的加溫與致冷，如太陽能空調(diào)，太陽能加溫與發(fā)電，風能發(fā)電等，立體式栽培系統(tǒng)：栽培系統(tǒng)是由栽培床或槽及立體式的栽培架所組成，它是植物生長與固定場所，也是營養(yǎng)液供給及植物生長的場所，它的設計目前有平面式的栽培床，還有立體式的栽培架，甚至一些工廠為了充分利用空間采用或移動式的栽培床，不管哪種栽培系統(tǒng)都是為了合理與充分地利用栽培空間，提高植物工廠利用率及生產(chǎn)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，但如果是木制材料制作，必須對木材外表進行防水防腐處理，這些材料具有輕型易裝的特點，所以在植物工廠內(nèi)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)格與大小因栽培目標植物大小及可利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一些以提高空間利用率，這些方面可因生產(chǎn)而定。立體式的栽培架計算機自動控制及遠程控制系統(tǒng)：這個系統(tǒng)是植物工廠的大腦核心，前面介紹的各個系統(tǒng)其實都是為了配合與效勞于這個系統(tǒng)而設定的，該系統(tǒng)是植物工廠的指揮官與大腦，一切環(huán)境因子的創(chuàng)造及栽培因子的監(jiān)測與控制都得通過計該系統(tǒng)進行自動控制。比方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)出致冷降溫指令而開啟致冷系統(tǒng)進行環(huán)境降溫，如果當溫度下降低于限定值時，計算機又會發(fā)出加溫指令而開啟加溫設備進行環(huán)境加溫，另外光照的控制及濕度的控制還有諸如營養(yǎng)液濃度及溶氧的控制都是一樣，都是通過系統(tǒng)的閉環(huán)反應控制來實現(xiàn)環(huán)境各種因子的相對穩(wěn)定性，沒有這系統(tǒng)，植物工廠就根本無法運行，也就無法實現(xiàn)人工環(huán)境的最正確模擬，它的構建安裝就要是完成與各個執(zhí)行部件的電信號聯(lián)接與各種傳感器在空間內(nèi)的布局，其它的控制主機部們現(xiàn)在都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(lián)接好計算機控制系統(tǒng)后，還可以把它與電腦聯(lián)接實現(xiàn)軟件的遠程控制，利用電腦網(wǎng)絡或者通訊實現(xiàn)跨空間遠距離控制，實現(xiàn)的方法有兩種。一種是通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)遠程控制，一種是通過無線模塊實現(xiàn)無線通訊控制，只要有信號的地區(qū)都可對基地進行操作與控制，利用上述兩種方法可以實現(xiàn)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(wǎng)絡線聯(lián)接實現(xiàn)近距離的控制，這種也是較為實用與方便的，你也可以在辦公室內(nèi)處理植物工廠內(nèi)的一切運行數(shù)據(jù)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(tǒng)與軟件，才真正實現(xiàn)在辦公室內(nèi)就可種田的理想，這也是植物工廠區(qū)別于常規(guī)農(nóng)業(yè)的一個主要特點。計算機自動控制柜視頻監(jiān)控與圖像傳送系統(tǒng)：為了使管理者以實現(xiàn)遠程管理與遠程診斷，在植物工廠內(nèi)一般都在不同的角度安裝攝像頭，這些攝像頭具有360度的旋轉可調(diào)性與焦距可變性，能從不同的角度觀察植物的生長狀況，并且能夠進行24小時的實時在線監(jiān)控錄像與傳送。安裝該系統(tǒng)可以輕松實現(xiàn)在家就可種田的夢想，就可實現(xiàn)專家診斷遠程化，不需進入植物工廠內(nèi)就可進行植物生長的診斷，利用可調(diào)焦鏡頭可以很清晰地觀察到植物葉片外表的氣孔與是否缺素的病癥，能為科研者或生產(chǎn)者提供大量的植物生長資料，為生產(chǎn)決策作參考。該統(tǒng)主要數(shù)攝像頭、數(shù)字化硬盤、軟件、及電腦組成，還可結合計算機控制軟件，實現(xiàn)圖像與參數(shù)的實時在線監(jiān)控與記錄，通過生長狀況與環(huán)境參數(shù)曲線的記錄可以進行植物最正確生長模式的分析，為制定新品種的專家系統(tǒng)提供大量參數(shù)與依據(jù)。遠程控制軟件廢物廢液的循環(huán)再利用系統(tǒng)：在植物工廠的栽培與收獲過程中，一些營養(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)利用，采用這種方法可以實現(xiàn)植物工廠的零排除，正真做到植物微生物環(huán)境間和諧共處的生態(tài)環(huán)境，讓植物工廠自身就能完成整個生態(tài)圈內(nèi)的能量循環(huán)，也不會因為排出的廢液下腳料而影響到工廠外環(huán)境造成污染與影響生態(tài)。完成這個環(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(tǒng)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相關檢測儀器即可，操作使用都較為簡單，可以為各種類型的植物工廠所采用?？傊?，植物工廠是一個復雜的多學科交錯的龐大系統(tǒng)，它的完成其實不僅僅是上述所提及的十三大系統(tǒng)，在具體的建造中還有涉及更多的子系統(tǒng)與子工程，比方殺菌系統(tǒng)的組成它就由多種殺菌方式與技術復合組成，為了促進工廠內(nèi)植物的光合作用，還可在植物工廠頂上方布施電場網(wǎng)，以提高光合效率進行光合作用速率的調(diào)控；在二氧化碳補充系統(tǒng)中，許多植物工廠內(nèi)又結合了碳酸水補氣法，這樣就又需配制一個碳酸水發(fā)生裝置的子系統(tǒng)，在深液流的水培中除了在營養(yǎng)液調(diào)控中心進行養(yǎng)液調(diào)控外，還需在栽培容器或床內(nèi)布設曝氣增氧系統(tǒng)，在植物工廠內(nèi)還要建設用于蔬菜采后預貯與包裝系統(tǒng)，有些還需配建冷藏庫，其它的諸如播種機、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，還有許多子系統(tǒng)與設備是要按生產(chǎn)需要而進行靈活配置的。其實植物工廠就是把各種最先進的生產(chǎn)工具與生產(chǎn)技術進行了綜合的集成，在這里可以充分表達植物生產(chǎn)過程的全方位工廠化自動化精準化與智能化，是各學科各技術的高度集約化的生產(chǎn)模式。隨著植物工廠建造技術的不斷開展與完善，相信不久的將來就會形成我國特色的植物工廠建造標準與模式，大大推進與加快我國植物工廠技術的開展速度，為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平的提高起到極為重要的推動作用。植物工廠示意圖及應用效果補光型半天候的植物工廠，這種植物工廠不是完全利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，而且光照強度大的特點，適合于種植各種開花結果型的植物種類，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，而且溫度因子的穩(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。立體式高效率植物工廠，這種植物工廠，目前已被日本電力公司采納與運用，它的主要優(yōu)點是利用率可以比平面式大大提高，蔬菜的栽培周期大大縮短，主要用于萵苣等葉菜類的生產(chǎn)，如萵苣在植物工廠內(nèi)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(chǎn)量與質(zhì)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，也是效益較高能源利用率較好的一種模式。栽培的糧食作物水稻栽培的花卉與蔬菜這是一種建于地下的全天候人工模擬栽培工廠，是建于東京一個銀行的地下室，利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。這種模式通常者是依靠電力支持的人工系統(tǒng)，但也有一些是利用光導技術，如光纖名光導裝置，把地下的太陽光照經(jīng)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，是未來城市觀光農(nóng)業(yè)的一種好模式。利用這種植物工廠進行芽苗菜的培育利用植物工廠進行種苗的閉鎖型高農(nóng)密度快速生產(chǎn)貨柜隔熱型全天候植物工廠，栽培空間是利用隔板材建造，與外界環(huán)境根本隔絕，因外界環(huán)境這化而造成栽培空間氣候因子變化的影響度小，可以實現(xiàn)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(chǎn)及種苗工廠化培育，可以做到全封閉的無菌化操作。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(nèi)栽培的各種蔬菜各種各樣的營養(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，要求有極好的隔熱密封性，否那么難以在嚴寒的材料建造穩(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，另外，還需有太陽能或風能發(fā)電系統(tǒng)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?？臻g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，如何讓植物在失重的環(huán)境下進行正常的栽培與生長，是當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，為宇航員解決新鮮蔬菜的供給問題，另外，它也可作為一個微型的生態(tài)圈，對空間環(huán)境進行影響與調(diào)節(jié)。月球上的植物工廠系統(tǒng)示意圖這是美國研究成功的光集線器利用光集線器及光纖傳導裝置進行蔬菜栽培模型這種