JPWZ-1型微型植物工厂的研制

针对未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,研制了一种适合于楼宇、家庭使用的微型植物工厂———JPWZ-1型微型植物工厂。JPWZ-1型微型植物工厂是将大型植物工厂的各项技术集成在一个小型化栽培空间中,利用温湿度精准控制、人工补光及营养液循环供养等方式种植和栽培叶菜类蔬菜作物。JPWZ-1型微型植物工厂控制系统利用S7-200PLC作为控制器,利用TPC7062K触摸屏作为人机界面,利用PID控制模式控制栽培区的温湿度环境。JPWZ-1型微型植物工厂功能齐全,布局合理,操作简单,能够让身处都市的人在家中栽培出周期短、品质高和无污染的蔬菜。

基于CFD的微型植物工厂湿热环境数值分析

为进一步提高植物生长信息的精确检测与培养环境的优化调控,基于计算流体动力学对微型植物工厂内部空气传输过程进行三维数值模拟,从而分析得出内部温湿度场的分布模式。通过仿真分析与实验测试结果的对比研究表明:微型植物工厂培养箱内部温湿度场受气流场的影响分布不均匀,风速高的区域温度相对较低。相对湿度与温度呈现强烈的耦合关系,相对湿度模拟值与实测值平均相对误差为5.38%;温度模拟值与实测值平均误差为0.875℃,平均相对误差为4.41%,数值模拟结果与试验测试结果吻合度较高。相对湿度分布与对应的温度分布模式类似,中部植物生长培养区的温湿度分布均匀一致,其余空间温湿度分布梯度明显且顶部温度高湿度低,底部温度低湿度高,整体分层明显,需要对培养箱进行结构优化,减少温湿度分层现象,以更好地促进植物的生长。

微型植物工厂环境控制参数优化试验研究

为了提高微型植物工厂内部温度分布均匀性和作物净光合速率,提出采用试验研究和CFD仿真相结合的方法对其环境控制参数进行优化设计。以生菜为例,通过多因素耦合试验,探索了温度、湿度和循环风速3种因素对生菜净光合速率和蒸腾速率的影响,并对不同风速控制策略下植物工厂内气流场和温度场进行了CFD数值仿真分析。试验结果表明:风速对生菜的净光合速率和蒸腾速率均有显著影响;微型植物工厂内采用上层低循环风速、下层高循环风速模式,有利于保证内部温度的均匀性,生菜的净光合速率也处于较高水平,有利于其生长。

基于物联网的微型植物工厂智能监控系统设计

随着生活水平的提高,人们对于安全、卫生、绿色的蔬菜需求越来越大,因此适用于家庭使用的微型植物工厂越来越受到关注。针对这一需求,开发了一种基于物联网的微型植物工厂智能监控系统。该系统可以实现用户通过Web浏览器或手机APP远程查看微型植物工厂运行状态、修改控制系统设置参数和即时干预控制设置;用户也可以将微型植物工厂托管给专家或服务器。试验结果表明:该系统性能稳定,环境参数的采集设定、用户及时干预、历史数据的查看,以及在线付费完成服务器托管等功能均能达到实际应用需求。

基于STM32F407微型植物工厂智能控制系统研制

为了给微型植物工厂内部作物提供良好的生长环境,设计了一种基于STM32F407的微型植物工厂智能控制系统,包括微控制器模块、人机交互模块、数据采集模块、网络模块和执行机构驱动模块等。同时,制定了环境因子控制策略,构建了微型植物工厂智能控制系统软硬件,并进行了作物种植试验。结果表明:该系统稳定可靠,能够为作物生长提供适宜的光照、温湿度和水肥条件。

基于风扇差速调节的微型植物工厂温度精准控制

微型植物工厂环境的精准调控是实现其智能化控制的前提,但是已有的环境调控方式存在各栽培层温度差异较大的问题。本研究提出在微型植物工厂内部加入混风通道并采用风扇差速调节的方式,在计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)模拟仿真中设定目标温度为20℃,通过软件计算得到各栽培层的进风量分别为0.0189 m3/s、0.0236 m3/s、0.0281 m3/s。通过风速调节旋钮对进风量进行调节,通过各层风扇的差速调节来实现各栽培层的均匀调温。结果表明,在目标温度为20℃的条件下,控温设备持续工作60 min后,未使用混风通道和风速差速调节控温方式的传统微型植物工厂内第1、第2栽培层的温度为19℃,而第3栽培层的温度为24℃,温差达到了5℃;使用混风通道和风速差速调节控温方式下的微型植物工厂,各栽培层的温度均为20.5℃左右。由结果可知,在加入混风通道并且进行风扇差速调节后,各栽培层的环境温差得到了有效改善。

JPWZ-1型微型植物工厂栽培试验的研究

针对未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,研制了一种适合于家庭使用的JPWZ-1型微型植物工厂。该微型植物工厂主要包括栽培区、营养液循环区、电气控制区、环境控制区。通过对该微型植物工厂栽培情况进行初步试验,探索JPWZ-1型微型植物工厂种植叶用莴苣的栽培效果。

变风速条件下微型植物工厂传感器优化布置

针对植物工厂内部传感器依据经验布置的局限性,并且缺乏普适性和理论基础的问题,为实现传感器最优布置,提出一种基于计算流体力学的方式。参照实物模型相关参数和合理的假设条件,通过设置监测点对微型植物工厂内部环境进行仿真,对单热源和监测点位置进行仿真及分析,根据模拟结果分析获得最佳热源位置。在此研究基础上通过调整不同风速、分析仿真数据,确定适合不同风速下的传感器最优布置面,为微型植物工厂中的植物生体信息检测提供更为精确的测量条件。

微型植物工厂温度传感器优化布置仿真研究

为实现微型植物工厂内部传感器的最优布置,笔者提出一种基于计算流体力学(CFD)的模拟仿真方法。阐述了CFD的基础理论和湍流模型数值计算方法,构建了微型植物工厂的物理模型与数值模拟模型,通过设置监测点对微型植物工厂内部环境进行测量仿真,根据模拟结果选择最佳热源位置。在此研究基础上,通过分析仿真数据及不同水平截面的温度场分布情况,确定了温度传感器最优布置面,为微型植物工厂中的植物生体信息检测提供了更为精确的测量条件。

JPWZ-1型微型植物工厂栽培生菜试验的研究

为满足未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,北京京鹏环球科技股份有限公司研制了一种适合于楼宇及家庭使用的JPWZ-1型微型植物工厂,并探索了JPWZ-1型微型植物工厂种植生菜的栽培效果。研究结果显示,JPWZ-1型微型植物工厂可种植生菜等叶类蔬菜,栽培周期短,可周年生产,且生产的产品安全、卫生、无污染。

微型植物工厂的设计

微型植物工厂是针对人们渴望回归自然和希望吃到绿色、安全的蔬菜而设计的,采用S7-200PLC作为控制器,实现对微型植物工厂内部环境的温湿度、光照、二氧化碳浓度、营养液温度和EC值等进行精确控制,模拟蔬菜的生长环境,并利用WEINVIEWMT6056i触摸屏作为人机界面,对微型植物工厂的各项参数进行实时显示和控制。

CO_2气肥增施对微型植物工厂流场影响的数值模拟与验证

为提高微型植物工厂CO_2气肥增施性能,以CO_2气肥增施为研究对象,保持培养箱适宜光照强度不变,采用计算流体力学(CFD)技术,选用多孔介质模型、组分传输模型,针对气肥增施量和增施高度等因素对CO_2增施性能进行三维数值模拟。结果表明,气肥增施过程对生长区的温度场影响较大,合理布置风机和气肥增施口可以有效避免CO_2的沉积效应,气肥增施最适位置为侧壁距培养箱底面高0. 5 m处,最佳喷施时间为26 s,此时内部CO_2质量分数均匀,且生长区CO_2质量分数平均值为0. 125%。CO_2质量分数模拟值与实测值偏差保持在8. 4%以下,模拟结果与试验结果较吻合,验证了模型的准确性。间歇增施CO_2试验组和持续增施CO_2对照组马拉巴栗叶面积、株高均得到明显提高,且试验组高于对照组,增幅分别为10. 79%、7. 47%。

利用植物组培技术制作微型植物工艺品

详细介绍了高中生物新课程教学中如何利用植物纽培技术将收集到的废弃物品制作成微型观赏植物。

微型植物在室内景观设计中的应用研究

进入21世纪以来,随着高层建筑的大量出现,室内环境与自然风景的联系越来越少,与自然环境脱节、隔离的现象严重影响了现代人们的生理和心理健康。随着人们认识的提高、生活观念及审美意识的改变,逐渐认识到植物是改造室内环境的关键因素。在论述微型植物对室内环境的重要性及其作用的基础上,阐述了微型植物在室内景观的应用形式及设计要点,是杭州市哲学社会科学研究基地"现代职业教育研究中心"课题项目,编号(ky201544)。希望能对室内景微型观植物的应用、推广起到推动作用。

微型植物工厂内部环境调控试验平台研制及试验

为解决植物工厂研究中存在的控制对象模型缺失问题,该文介绍了一种微型植物工厂内部环境调控试验平台。该平台舍弃了常用的参数设定间接调控模式,赋予控制算法对加热、降温等执行器的开关控制权,从而为更加直接地观测植物工厂内部环境的控制响应创造了条件。实际测试表明,该试验平台的加热、降温调控功能运行良好。同时,初步的数据分析确定了系统的延迟特性和平台内部温湿度因子间的相关性特征,为采样周期的选择以及后续开展温湿度智能优化调控奠定了良好的基础。

微型植物工厂智能控制系统!

利用嵌入式技术,设计了一种基于STM32的微型植物工厂智能控制系统。该系统以STM32微处理器为硬件核心,结合μC/OS-Ⅱ操作系统,实现了微型植物工厂内部温湿度、光照等多个环境因子的实时显示和精确控制,提出了温湿度模糊解耦方法并采用模糊控制算法进行温度和湿度控制,有效解决了温度和湿度控制存在大滞后、强耦合的问题。微型植物工厂智能控制系统具有较高的实用性。

基于STM32的微型植物工厂温湿度监测系统设计

利用嵌入式技术研发了针对家庭用微型植物工厂的温湿度监测系统。该系统以STM32微处理器为核心,在μC/OS-Ⅱ操作系统环境下,实现了温湿度信息的实时采集和显示,并采用分批估计数据融合算法提高了单传感器精度;同时,该系统还具备SD卡存储功能,可以随时查询微型植物工厂内部温湿度历史数据。种植试验结果表明:该系统稳定可靠,能准确、实时地对微型植物工厂内部的温湿度进行监测和显示,且方便通过触摸屏进行历史数据查询,具有较高的实用性。

微型植物工厂温湿度场分析与传感器优化布局

微型植物工厂在温湿度变化的过程中,温湿度场分布存在差异性,传感器所采集的数据会随着传感器的位置改变而变化,影响数据采集准确度。针对上述问题,本文提出一种传感器布置方案,利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)仿真软件FLUENT对不同方案下的温湿度场进行模拟仿真,分析不同传感器布局与植物生长区温湿度变化的关系,找到传感器最佳布局方案并进行验证试验。仿真结果表明:借助计算流体力学仿真,通过比较不同布置方案的温湿度数据拟合优度等参数,可以直观分析数据采集差异性,便于最佳方案的比较和筛选。试验结果表明:温湿度实测数据同模拟数据相对误差分别保持在5. 6%和3. 2%以下,模拟效果与实验效果吻合较好,筛选出的方案能够准确跟踪植物生长区温湿度变化,验证模型的有效性。该研究对提高植物工厂的控制精度和减少作物生长的差异性具有一定参考价值。

家用微型植物工厂结构设计与生菜栽培试验

为迎合当今家庭成员希望在家中享受栽培植物、食用自己栽培的无公害蔬菜的愿望,面对都市用户群体设计了一款微型植物工厂,以简单经济可靠高效为原则,操作简易,维护方便。本设计以创造适合植物生长的人工环境为核心,将整个微型植物工厂划分为若干子系统,根据子系统的功能需求进行结构设计和工作方式设计。同时,按照设计制作样机进行了生菜栽培实验,验证了本设计的作物生产适用性。

微型植物工厂营养液循环控制系统设计

本文针对微型植物工厂设计了一种营养液循环系统,用以智能化调控植物生长环境。该系统采用高性能的STM32F407VET6单片机作为微控制器,RW1820B温度传感器实现精确采集营养液温度,高性能缓冲放大器ADA4505和STM32单片机片内高精度模数转换器(ADC)实现营养液pH值的采集,利用非接触式超声波方式采集营养液液位,基于微控制器高效运算与逻辑分析结果,通过加热器、制冷器、蠕动泵及水泵调控植物的生长环境。该系统可以高精度地感知系统的环境状况并对系统做出相应调控,实现微型植物工厂营养液循环系统的精确调节。