气雾栽培植物工厂解决方案

为了更好的做到保温隔热作用，侧板采用 50 mm 厚高密度岩棉保温净化彩钢板隔墙，内外彩钢。吊顶采用 50 mm 厚玻镁净化岩棉保温板，内外彩钢。基层采用环保防火保温材料，绝热性能好，耐水性能好，阻燃性好，绿色环保、尺寸稳定。该材料不锈、隔热、耐潮、美观、环保，安装方便，使育苗间长期保持良好的外观状态。顶部微孔铝板均匀送风，更有利于温度、湿度的均匀分布，气流速度稳定。吊顶结构采用吸音、不起尘的防火材料，构成吸收噪音平面。

图 3-3 微孔铝板示意图

项目方案

本项目一期共占地500平方米。如图 2-1，包括育苗种植区、辅助设备及操作区。种植区域采用了源自美国硅谷技术研发的Ætrium 智能育苗植物生长系统，并根据植物生长需求设置了一个独立的气候环境控制系统，同时配有二氧化碳补给系统、植物实验设备等。

图 2-1 项目方案布局图

表 2-1 项目方案报价单

环境控制系统

由于智能化室内垂直农业种植对温度、湿度、二氧化碳浓度等环境因素的高要求，我们的种植环境结构系统需要做到环境的各个因素的稳定且可控。种植环境系统有将室内温度、湿度、二氧化碳浓度、光强度等参数控制在育苗植物生长所需范围内，确保室内环境因素足够稳定，保证育苗植物的稳长、高产。

图 3-1 种植环境控制系统设计原理示意图

表 3-1 种植环境控制系统规格参数表

图 3-2 种植设备空气扰动系统示意图

种植设备空气扰动系统，由 5 组风机系统组成。每组风机系统有四层独立控制的风管，每层风管风口风速为 0.2-3m/s。空气扰动系统可根据幼苗生长状况大小调整风速，让幼苗能在适宜的条件下快速生长。

表 3-2 环境控制系统报价清单

施工依据：

1. 《通风与空调工程施工及验收规范》GB50234－2002

2. 《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235－97

3. 《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》GBJ126－89

4. 《建筑给排水与及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002

5. 《制冷设备、空气分离与设备安装工程施工及验收规范》GB50274-98

6. 《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231-98

7. 《建筑内部装修设计防火规范》（GB 50222-95）

8. 《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）c

9. 《供配电系统设计规范》（GB 50052-95）

10.《低压配电设计规范》（GB 50054-95）

11.《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB 50169—2006

12.《冷藏陈列柜》GB_T 21001.2-2007/ISO23953-2：2005

13.《环境试验设备温度、湿度校准规范》JJF1101-2003

14. ISO14644 标准

15. 中国 2010 版 GMP 标准

种植环境结构系统

环境结构系统是为了更好的做到保温隔热、隔绝外界环境、降低环境控制方面的能耗等。我们选择绝热性能好，耐水性能好，阻燃性好，绿色环保、尺寸稳定的高密度保温隔墙作为种植环境的结构，同时能够为植物创造一个舒适、美观而整洁的环境。

地面

为了保证种植环境系统地面的平整美观及设备进出的便利，我们将地面进行环氧树脂地坪处理。该材料可渗透到与素地处理后的原水泥地面内部，有较强的粘接力，不易脱层，抗冲击性、耐磨性显著增强、耐腐蚀、耐溶剂也明显提高，并具有YJ作用。

环氧树脂自流平地坪工艺流程概括：

1、素地清扫、清洁

2、地面打磨、吸尘

3、涂刷封闭底漆

4、打磨、清洁

5、涂布环氧砂浆层

6、打磨、清洁

7、涂布环氧砂浆层

8、打磨、清洁

9、涂布自流平面漆层

10、保养 72 小时

门窗

因为设计有观光通道，所以观光窗设计确保大方美观。采用双层中空设计，尺寸： 2000*1200mm（W*H），密闭性优良，可防止能量的损失，同时确保种植室内温湿度的均匀性。而门体采用净化密闭保温门，不仅干净、美观、整洁，同时也便于育苗种植环境系统内设备的进出移动。

种植环境电气系统

种植环境电气系统能够在安全、可靠、美观的前提下，确保整体智能化室内垂直农业解决方案的种植环境空调、给排水系统、视频监控系统与种植设备部分的稳定有序运行。

照明系统

a、照明系统分普通照明和应急照明两大系统

b、各功能区房间对照度要求各不相同，平均照度可按 400 lx 取值

c、各功能区的普通照明均匀，稳定，无眩光。主要采用净化灯具

d、车间设置应急照明系统，照度不低于 50 lx

电缆线路

a、所有电线电缆均敷设在环境结构框架内

b、天花照明电源线在天花吊顶上穿PVC 线槽敷设

c、电线电缆除具有相应的载流量外，充分考虑阻燃特性要求

d、所有电线电缆严禁有接头、断头、焊点。方便查线，每个电缆两端均加标记

种植环境空调系统

种植育苗间内的温度、湿度及控制精度，这必须由长期可靠运行的精密空调系统及房间的密闭性来保证。如工作人员在里面长期工作，种植育苗间中缺少新风，会直接影响工作人员的身体健康，所以空调新风的设计就显得尤其重要。新风必须是充足的新鲜洁净的空气，新鲜空气不能直接进入车间，应经过空气过滤器处理后再送进车 间。同时补充一定的新风量，也可以保持种植育苗间适度的正压，以避免灰尘的进 入。根据耗氧量及维持正压所需补充新风量，种植育苗间新鲜空气补给量按总风量的15%来设计。

本方案中，为了使育苗间内气流能均匀分布，我们在设计气流组织时，主要考虑了以下几个原则：

a、合理地组织气流流向，充分发挥送风气流的冷却或加热作用。

b、建立一个稳定均匀的温度场，以保证在气流到达工作区时，其平均温度与工作区的温度差不超过允许的温度波动值。

c、根据室内工作人员的卫生要求，在气流到达工作区时，其流动速度要符合相关规范。

送风：育苗室上部做净化板吊顶，上部为 50 mm 厚保温夹芯钢板吊顶，并在净化吊顶板上方配备静压箱，使专用空调加装管道送风进静压箱，风经高效过滤器整体均匀向下送风。

侧底回风：考虑育苗室种植环境系统对于温湿度分布均匀的需求，我们采用侧回风的回风方式，回风从底侧，经过管道回到机组间。

单年度运行功率分析

1、本方案设备配置：1 台 24000m3/h 恒温恒湿机组。

2、单台机组总装机功率为 172KW,其中制冷 40KW，加热 80KW，加湿 36KW，风机15KW，其它 1KW。

3、夏季只开制冷，制冷功率平均为实际功率的 50%左右，风机常开，夏天按 60 天计算，所用功率为（40*50%+15）*24 小时*60 天=50400KW。冬季开加热，辅助制冷（但基本不用），加热功率平均为实际功率的 10%左右，风机常开，冬天按 60 天计算，所用功率为（40*10%+15）*24 小时*60 天=27360KW。春秋季节，开制冷，制冷功率平均为实际功率的 30%左右，风机常开，春秋季节按240 天计算，所用能耗为（40*30%+15）*24 小时*240 天=155520KWh。

单台机组一年所用能耗=50400+27360+155520=233280KWh。

备注：

1、以上数据根据现场情况，可能会有变化。

2、加湿系统基本不用，但考虑到可扩展性及特殊情况，机组标配。

Ætrium智能育苗系统

Ætrium 智能育苗系统可以有效减少作物的病害。由于它可降低温室湿度，使作物的叶和花始终保持在干爽的状态，从而减少病菌滋生。作物可以同时同步地均匀浇 灌，便于精确控制，提高作物品质。 传统的种植生产的人工成本很大一部分源于手工灌溉，但使用 Ætrium 智能育苗系统后，利用多层的垂直空间大大的增加了种植密度，使种植效率提高。

喷灌系统是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴或形成弥雾降落到植物上和地面上的灌溉方式。一般说来，移动式喷灌系统明显的优点是提高产量，灌水均匀，少占耕地，节省人力，对地形的适应性强。

表 4-1 Ætrium 智能育苗系统报价清单

Ætrium 育苗种植系统

专为高效能室内培育植物育苗期设计，Ætrium 育苗种植系统提供一个 4 层的垂直式育苗单元，通过使用 Guardian™ Grow Manager 控制系统和先进的 LED 植物生长灯， 在植物生长的幼苗期为您节省大量空间、水资源、肥料、劳力和其他投入，幼苗出芽率高，长势均一。设备使用高精度探测器监控植物生长，是一种现代科学的农业产业化模式，帮助实现农产品的持续高产和高品质控制。

图 4-1 多层垂直式植物育苗系统示意图

育苗植物生长箱

一组Ætrium 育苗生长箱系统，由垂直方向 4 层，水平方向 1 行 1 列，共计由 4个育苗植物生长箱组成。

图 4-2 Ætrium 育苗生长箱系统（1 组）示意图

表 4-2 Ætrium 育苗植物生长箱规格参数表

LED 植物生长灯

光是植物生长发育的基本因素之一。光强、光质（波长）、光周期对植物的生长、形态建成、光合作用、物质代谢以均有调控作用。在太阳照射中，只有可见光部分才能被光合作用利用。用不同波长的可见光照射植物叶片，测定到的光合速率不一样。

本项目需满足各类花卉的育苗，所以爱盛选择Ædge LED 植物生长灯。Ædge LED 灯可通过Guardian™ Grow Manager 软件控制系统对光强进行调控，从而满足各类花卉育苗所需要的光强度。

图 4-3 Ætrium 育苗系统 LED 植物生长灯结构示意图及规格参数

图 4-5 Ætrium 育苗系统一组植物生长灯光通量分布图

图 4-6 植物生长灯在不同调光模式下的光强线性图

图 4-7 植物生长灯在不同调光模式下的光谱图

Ætrium 系统具有可扩展性，可配合您所想要之种植规模，植物种类，或生长阶段进行移动与重组，满足各种商业需求。本项目充分利用了垂直方向的空间，使每台设备可放置多达 64 个标准育苗穴盘。在育苗种植区共配置 42 台 Ætrium 育苗系统，通过Guardian™ Grow Manager 软件控制系统对光强度调整。本项目利用了垂直空间与Guardian™ Grow Manager 软件控制系统，实现了育苗的智能化、多样化及高产量化。

图 4-8 育苗种植区示意图

营养液补给及移动式喷灌系统

自动营养液补给系统

图 4-10 自动营养液补给系统原理图

RO 水经过水泵、过滤器、压力计、流量计，再由电磁阀控制进入比例吸肥器。营养液桶中的营养液通过电磁阀控制进入比例吸肥器与RO 水混合后，再由吸肥器供给到移动式喷灌系统。

吸肥系统特点：

1) 吸肥系统采用文丘里吸肥器，利用管路中水流的压力驱动，无需电力；

2) 水流通过就能精确按比例添加肥料，比例可以保持恒定；

3) 不同生长期施肥的比例可调节；

可以根据不同植物和生长期，通过ZY控制系统，选择施肥的种类。

多层移动式喷灌系统

图 4-11 移动式喷灌系统示意图

灌溉系统特点：

1) 通过ZY控制系统，根据植物灌溉计划，浇水和浇肥进行自由切换；

2) 过滤系统预防喷头堵塞，保障末端喷灌均匀；

3) 管道压力监测，保证喷灌的雾化颗粒及均匀度；

4) 流量监测，精确控制不同品种植物不同生长期的灌溉量；

在本项目中，爱盛采用了多层移动式喷灌系统。多层移动式喷灌系统可做到 4 层

同时喷灌，每层使用 3 个可调式喷头，可调节喷水量从而满足育苗各个时期的需水量。此喷管方式尽量的保证了喷灌的均匀性良好，减少了喷灌时的重叠区域。

图 4-12 移动式喷灌系统示意图

单年度运行功率分析

1、本方案设备配置：1008 台 Ædge LED 植物生长灯。单台 LED 灯能耗 60W， 总共 60.48KW。按 12 小时/天，365 天/年，按照LED可达到的ZD光强度来计算。一年能耗=60.48KW×12h/天×365 天=264,902KWh。

2、小车行进每天 2 小时，2kw 计算，年能耗=1,460 KWh

备注：

1、以上数据根据现场情况，可能会有变化。

2、上述数据根据可达到的ZD光强计算

农业物联网系统

农业物联网系统是指利用多种传感器作为节点构成监控网络，通 Guardian™ Grow Manager 软件，实现监控功能，并将大数据同步到移动端，以帮助用户及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，使农业从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而实现真正的智能化。

优势：

1、科学栽培：经过传感器数据剖析可断定适合栽培的作物种类，经过环境传感器能够实时收集作物成长环境数据。

2、JZ操控：经过布置的各种传感器，体系迅速依照作物成长的需求对生长环境中的光照强度等进行调控。

3、品质农业：爱盛物联网农业系统可经过各种监控传感器和网路体系将一切监控数据保存，便于产品的追根溯源，完成农业出产的安全高质。

移动式高精度植物表型成像系统

PhenoWatch高通量植物表型分析系统，深度集成了激光雷达、多光谱成像与RGB成像单元，生成含多光谱信息的三维影像，进行群体植物的单株识别，单株植物的茎叶分离，JZ获取植物株高、株幅、叶长、叶宽、叶倾角和叶面积等表型参数，进行光谱特征和植被指数的计算与分析。

图 5-1 移动式高精度植物表型监测系统

PhenoWatch高通量植物表型分析系统，深度集成了激光雷达、多光谱成像与RGB成像单元，生成含多光谱信息的三维影像，进行群体植物的单株识别，单株植物的茎叶分离，JZ获取植物株高、株幅、叶长、叶宽、叶倾角和叶面积等表型参数，进行光谱特征和植被指数的计算与分析。

3DZY成像单元

PhenoWatch高通量植物表型分析系统的硬件部分包括3DZY成像单元、移动平台

3DZY成像单元（Sensor Box）

Ø 点云模块：激光雷达。扫描获取植物的点云数据，面向不同平台以及不同种植模式下的数据源，进行群体参数和单株形态参数计算，从而为不同的研究需求提供服务。

Ø 多光谱模块：多光谱相机。以五通道（Blue、Green、Red、NIR、RedEdge）光谱影像为数据源，通过影像与点云的匹配融合从而为三维空间点云赋予光谱信息，实现三维的植被指数计算。

色彩单元：高清晰分辨率的RGB相机。色彩影像与点云匹配融合，以保障在获取高精度三维影像的同时，还原植物真实的色彩。

移动平台

PhenoWatch高通量植物表型分析系统，可以根据作物的种植环境，结合温室现有结构、植物培养架进行安装，可以在温室或田间安装，可以门式或天车方式的移动平台安装：

自动化程度高，多移动平台安装，X、Y、Z轴高精度、全自动化扫描运行；

定制化程度高，X、Y、Z轴尺寸可以自定义设定；

扩展性强，可以搭载激光雷达、RGB成像、多光谱成像、热红外成像等多传感器单元；

移植性强，传感器单元可以轻便移植到适宜平台运行；

CropQuant分布式作物表型监测系统

l 大规模、标准化的作物监测监控：

ü 对作物生长的全生育期监控

ü 通过物联网对作物、环境分布式采集

l 分布式预处理和集中式性状分析：

ü 对多区域数据的标准化和预分析

ü 多区域数据同步云端后的集中管理

ü 基于云端的集中式性状分析

l 基于人工智能的深度分析和预测

ü 结合历史数据对关键产量、质量性状进行深度分析

ü 通过机器学习对动态性状的监测和分类对比

ü 扩展至多作物动态监测和早期预警等

Guardian^TM Grow Manager 软件系统

远程控制功能

针对设施内的育苗系统，植物生长灯系统等机电设备，可实现远程控制功能。用户可通过手机或电脑登录系统，控制开关；也可设定好控制逻辑，系统会根据内外情况自动开启或关闭。

图 5-2 远程控制设备

专业种植技术支持

软件搭载科学的种植计划，保证植物高效、高产，专业细化到每个植物品种。我们可通过大数据对种植方案的分析及优化，其分析优化内容包含合理灌溉时间、营养液配方、水温、空气温度、湿度、二氧化碳浓度等各项环境参数。从而形成一套客户专属的育苗种植方案。

Guardian™ Grow Manager 软件服务包

Guardian™ Grow Manager 白金版服务包：协调所有 Ætrium 系统，为用户提供ZY网关。

表 5-3 软件服务包设备及服务清单

植物次生代谢产物变化监测

植物叶片光谱分析仪CI-710

CI-710功能强大，可以非破坏性测量叶片的透射光、吸收光、反射光光谱；通过光谱可以定性、定量的研究叶片内各组分叶绿素a或b、蛋白质、糖、矿物质等含量及比例变化。SpectraSnap软件集合了多种的反射和吸收计算公式，可以方便的进行选择，为植物叶片光合作用、植物遗传特性、植物胁迫生理、植物病理等方面研究提供分析方法

主要功能

Ø 非常便携，适合于室内或野外使用

Ø 非破坏性精密地测量叶片在400～950nm波长范围内的反射率、透射率和吸收率

Ø 扫描速度快，灵敏度高

Ø USB接口连接UMPC数据处理终端

Ø 样品类型，叶片或扁平的物体

测量参数 Ø 可以定性、定量的研究叶片内各组分叶绿素a或b、蛋白质、糖、矿物质等含量及比例变化 Ø 测量叶片的透射率、吸收率和反射率 Ø 有29中计算参数，CNVDI、NVDI、ARVI等参数

CI-710软件SpectracSnap测量界面