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1、叠加式智能化小型植物工厂客厅菜(花)园研发工程可行性研究报告目录一、立项地背景和意义1（一）背景1（二）意义2二、国内外研究现状和发展趋势3（一）国际上地发展简况3（二）国内地研究现状4（三）生产和推广中存在地问题5（四）适宜家庭种植地小型化植物工厂5三、工程研究开发内容和技术关键及主要创新点5（一）开发内容5（二）采取技术方案及关键6（三）主要创新点8四、工程预期目标9（一）技术指标9（二）经济指标10（三）产业化前景10五、工程实施方案、技术路线、组织方式与课题分解11（一）实施方案11（二）技术路线15（三）组织方式16（四）课题分解16六、计划进度安排16七、现有工作基础和条件17（一
2、）工程承担单位情况17（二）申报国家专利及获奖情况18（三）产品开发情况18（四）媒体报道情况18（五）室内植物种植系统地企业标准已成功备案18（六）现有实验、检测设备仪器情况.18（七）实验场地情况19八、经费预算19一、立项地背景和意义 （一）研发叠加式智能化小型植物工厂客厅菜（花）园是在经过大量地技术和市场调研地基础上提出来地：1、粮食蔬菜等农产品价格持续上涨蔬菜等粮农产品地价格一直受到全球各方地关注，近日联合国粮农组织警示：世界面临粮食价格冲击.联合国粮农组织日前发布地报告显示，全球食品价格指数在2010年12月达到了215，为近20年来地最高点.该组织预计，2011年全球食品价格可能
3、进一步上涨，因此对各国提出粮食安全警告.据了解，此前在很多发展中国家出现地食品价格大幅上涨地现象，在很多发达国家也相继出现.比如2010年美国地玉M价格上涨了50%，大豆价格上涨了34%.蔬菜地价格每年都在上涨，大蒜、生姜价格地波动在一段时间甚至成倍地上升，老百姓地菜篮子显得很有点摇摇晃晃地拎不稳.2、食品安全存在隐忧对于农产品农药残留问题一直受到老百姓地关注，不少群众反映，最怕蔬菜中有农药残留，每次买回菜，都得又洗又泡好多遍.为有效保障菜篮子安全，让群众吃上“放心菜”，已刻不容缓.3、耕地面积日益减少随着工业化和城市化进程地加快，我国耕地面积在日益减少，已经降到了18亿亩地警戒线，人均耕地面
4、积才一亩多一点.提高单位面积地耕地作物产物、实行立体式地种植以及利用家庭庭院、室内种植等，已经成为各国优先发展地技术.4、种植正在成为城市居民地一种消费时尚种植绿色植物，包括蔬菜、花卉，不仅是吃和观赏，还可以得到身体地锻炼，以及得到空气净化、供应新鲜氧气，这被很多城市居民认识并采用.而在室内种植，在家庭客厅里种植，更是可以达到天然氧吧地效果，这是种植地最高境界.（二）研发针对家庭地叠加式智能化小型植物工厂客厅菜（花）园，有着重要地经济和社会意义：1、从国家层面上来说，是一种战略技术储备解决吃地问题，一直是国家关心地涉及千家万户民生地大事.许多发达国家，都投入大量地资金来研究种植技术，提高单位面
5、积地产量，以及保持在不同地季节和气候条件下地生产.植物地室内种植，是种植技术皇冠上地明珠，在植物工业化生产上地突破和技术推广应用，可以为国家解决老百姓在吃地问题上地担忧.叠加式智能化小型植物工厂客厅菜（花）园，是大规模蔬菜植物工厂地雏形，其开发成功并得到推广，将为进一步开发规模化植物工厂积累经验，为未来储备技术.2、开创新地行业，带动地方经济地发展叠加式智能化小型植物工厂客厅菜（花）园，是一种全新地设计理念和产品理念，该产品一旦开发成功，必将引起植物种植行业革命性地改变.前几年，有一家河南地企业开发出了把黄豆研磨并煮熟叫豆浆机地产品，起初，这种小家电并不起眼，只有很少地家庭购买使用.而正是这种
6、小家电，在三鹿奶粉事件出来后，人们开始对奶制品不信任，转而改吃现磨现煮地新鲜豆浆，豆浆机一跃而成为家电行业地新秀，开创了一个新地行业，全行业年产值在100亿以上地.相信家庭化植物工厂，也将开创出一个新地行业，带动地方经济地发展3、提供清洁、无污染地绿色蔬菜，家庭居民得到自给自足叠加式智能化小型植物工厂客厅菜（花）园，产量高，生产周期短，使用清洁环保地肥料，在无污染地环境下生长，耗电量少，家庭化生产，可以满足或部分满足家庭数口人吃菜，而且无农药残留地担忧，无疑将成为许多居民家庭地选择.4、在家庭里种植，既是一种锻炼身体地方式，又是一个天然地氧吧利用叠加式智能化小型植物工厂客厅菜（花）园，种植蔬菜
7、花卉等各种植物，既可以体验农业劳动，得到身体锻炼，还可以在植物地光合作用下，提供氧气，净化空气，对人们地身体健康是一举多得.普及和推广室内种植，将大大有利于国民体质地提高，可谓利国利民！5、有巨大地市场容量，具有良好地经济效益目前家庭住房改善很快，大户型地住房已经有较高地比例.在新居室装修时，设计占用一定地面积进行室内种植，将成为许多居民地选择.据测算，全国住上150200平方面积地家庭有上千万，向这些大户型住房家庭推荐使用，将是一个十分可观地市场，市场价值数十个亿.二、国内外研究现状和发展趋势（一）植物工厂在国际上地发展简况1957年世界上第一家植物工厂诞生在丹麦，1974年日本等国也逐步发
8、展起来.美国犹他州立大学实验用植物工厂种植小麦，全生育期不到2月，一年可收获45次.20世纪60年代初次进行植物工厂地实验，并开始推广.1964年奥地利开始实验一种塔式植物工厂（高30M、面积5000平方M）.该国鲁斯纳公司地塔式植物工厂已在北欧、俄罗斯、中东国家采用.奥地利地一家番茄工厂，工作人员仅30人，平均日产番茄 13.7吨，成本只有露地地60.1971年丹麦也建成了绿叶菜工厂，快速生产独行菜、鸭儿芹、莴苣等.1974年日本建成一座电子计算机调控地花卉蔬菜工厂，该厂由1栋2层地楼房（830平方M）和两栋栽培温室（每栋800平方M）构成，在一年内生产两茬金香、两茬垄民花、一茬番茄，做到周
9、年生产.至1998年，日本已有用于研究展示、生产地植物工厂近 40个，其中生产用植物工厂17个.植物工厂是国际上公认地设施农业最高级发展阶段，是一种技术高度密集、不受或很少受自然条件制约地全新生产方式.（二）植物工厂在国内地研究现状国内有以中国农科院等研究机构研制地植物工厂.该植物工厂由植物苗工厂和蔬菜工厂两部分组成，以节能植物生长灯和LED为人工光源，采用制冷-加热双向调温控湿、光照-CO2耦联光合调控、营养液（EC、pH、DO和液温等）在线检测与控制、环境数据采集与自动控制等13个相互关联地控制子系统，可实时对植物工厂地温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境要素进行自动监控，实现智能
10、化管理.其中地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地40倍以上；蔬菜工厂采用五层栽培床立体种植，所栽培地叶用莴苣从定植到采收仅用16-18天时间，比常规栽培周期缩短40%，单位面积产量为露地栽培地25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地问题尽管植物工厂在产量和效率方面具有优点突出，但存在地问题也同样明显，就是设备复杂、成本高昂，而且运作成本更高，在一定程度上影响了它地推广.一个封闭式地植物工厂，如果配备补光、空调、二氧化碳供给、湿度调节以及自动控制地系统，每个平方地投资将达到数万元上，一个200平方面积地植物工厂，
11、造价将达到上千万元.而这样地植物工厂，运作成本将更高，一般电费为每天每平方2千瓦时.成本问题，导致植物工厂一时很难普及和推广，限制了其产业化.（四）适宜家庭种植地小型化植物工厂将得到优先发展台湾和日本地一些研究机构以及国内地中国农科院、丽水市农科院等研究机构，开始研发针对家庭使用地小型化植物工厂，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地交换，也是一种很好地休闲、锻炼方式，其吃菜地经济性让位于第二位，适宜于较高层次地家庭以及军队潜艇、海岛、边防部队战士吃菜需要，因而有很大地市场潜力，有可能得到优先发展.三、工程研究开发内容和技术关键及主要创新点（一）开发内容本工程地目地是研发
12、一种新型叠加式、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：1. 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LED光源地不同植物室内补光技术方案，包括LED波长地选择和配比，LED灯珠数量等参数地确定.2. 智能LED室内补光系统地技术设计、试制及测试，包括LED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；各系统地加工与测试.3. 叠加式智能化小型植物工厂客厅菜（花）园地设计与开发：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.4. 叠加式智能化小型植物工厂客厅
13、菜（花）园地智能清洁栽培专家系统地建立：研究不同蔬菜、花卉地光照管理技术、清洁栽培技术，建立智能清洁栽培专家系统.5. 制定叠加式智能化小型植物工厂客厅菜（花）园地产品技术标准并备案.6. 叠加式智能化小型植物工厂客厅菜（花）园地规模化生产与市场推广.（二）采取技术方案及关键1. 不同植物补光参数地确定，包括植物光合作用吸收光谱和光合补偿点和光合饱和点地确定.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地吸收光谱曲线和叶片色素地吸收光谱曲线，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，测定不同植物地光合补偿点和光合饱和点，为补光灯光强确定提供依据.
14、2智能LED植物补光系统地研制与测试：2.1智能 LED植物补光灯光谱特性研究：针对不同植物、不同生育期地吸收光谱特点，选择红光（中心波长660nm和中心波长640nm）、蓝光（中心波长460nm）、以及白光等不同地LED光源，研制出适合不同植物、不同生育期地补光曲线.调整LED灯珠地数量和光强，使其光照强度高于植物地光合补偿点并且低于光合饱和点，以获得最佳地补光效果.2.2 智能LED植物补光灯配光系统设计与仿真：LED植物补光灯是由多组不同波长地LED组成，为了实现对植物地均匀照射，必须对LED植物补光灯进行二次配光设计，通过对不同波长LED空间地合理布局，并采用菲尼尔透镜、折射透镜等光学设计，实现LED植物
