【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植物工厂领域，尤其涉及一种利用高反射反光材料的植物工厂节能栽培方法和装置。
技术介绍
1、粮食危机是人类社会可持续发展面临的基本难题。人口快速增长、城市化、气候变化、土地退化等社会及自然原因，导致传统大田农业系统无法完全满足不断增长的粮食供应需求。为了缓解世界各地的粮食危机，一种新的农业种植形式受到关注-应用人工光的室内植物工厂系统。首先，植物工厂能够实现全年无季节限制的生产，提高作物产量。其次，室内环境能够有效控制温度、湿度和光照，有利于作物生长，减少病虫害发生。此外，植物工厂采用循环水系统，节约水资源，减少农药和化肥使用，有利于环境保护。最重要的是，植物工厂位于城市附近，缩短了供应链，减少运输成本，为城市居民提供新鲜和高品质的农产品，能够有效缓解粮食短缺的问题。然而，与传统大田农业和温室种植相比，全人工光植物工厂的能源消耗和运营成本仍然非常高，这严重限制了它的发展和应用。
2、光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。光合作用对植物生长发育至关重要，光照强度、光照时间和光照质量都会影响植物的生长和产量。在植物工厂中，由于室内环境不能提供足够的自然光照，因此需要使用人工光源来模拟自然光照，提供植物所需的光能。由于光照是植物工厂中最重要的环境因素之一，因此光能耗在植物工厂中占比很高。
3、近些年，随着led灯的光效率的不断提升，植物工厂内光能耗逐步降低。然而，led的光效率提升进展有限，仍无法显著缓解植物工厂能耗过高的问题。因此，设计一种低能耗成本、简单可靠、新型、高效的植物
4、因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用高反射反光材料的植物工厂节能栽培方法和装置。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是植物工厂中光利用效率低，led散射出去的光子很大部分没有被植物吸收，导致整体的电能利用效率低下。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种利用高反射反光材料的植物工厂节能栽培方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
3、s101：获取所述植物工厂内栽培作物的吸收光谱，根据所述吸收光谱确定高反射率反光材料；
4、s103：获取所述植物工厂中生长单元及其内部结构数据，通过光学仿真计算，得到所述高反射率反光材料的设置高度和安装位置；
5、s105：根据拟合结果得到植物表面接收到的光子数，计算所述植物工厂led模块所需的最小输入功率；
6、s107：在所述植物工厂安装所述高反射率反光材料，并根据仿真结果降低led输入功率，所述输入功率能够保证植物的生长需求。
7、进一步地，所述步骤s101包括如下步骤：
8、s1011：获取所述植物工厂内栽培作物的吸收光谱；
9、s1012：测量所述植物工厂内的所述生长单元内led灯的发射光谱及对应波长的光强；
10、s1013：根据测量数据确定所述高反射率反光材料，所述高反射率反光材料的反射光谱与所述栽培作物的所述吸收光谱相对应。
11、进一步地，所述高反射率反光材料包括高反射率反光膜、高反射率反光板或带有高漫反射率表面的反光材料。
12、进一步地，所述高反射率反光膜为银反射膜，所述银反射膜主体包括高透明度的透明基膜和银涂层，所述透明基膜使用塑料母粒经流延压膜机制成，所述透明基膜的膜层厚度控制在200μm以内，所述银涂层银反射层的厚度为50-300nm。
13、进一步地，所述透明基膜使用的所述塑料母粒包括pmma、pp或pet塑料母粒，所述银涂层的银含量为99.99wt％以上，所述银涂层的铝含量低于0.0005wt％。
14、进一步地，所述高反射率反光板为高反射白板，所述高反射白板使用聚四氟乙烯材料与硫酸钡涂层制作。
15、进一步地，在所述步骤s103中，获取所述植物工厂中生长单元及其内部结构数据，包括所述生长单元数据、所述生长单元内部led数据和所述生长单元内部led灯板数据，其中，所述生长单元数据包括所述生长单元的长度、宽度和高度；所述生长单元内部led数据包括所述led灯功率、光谱和发散角，所述生长单元内部led灯板数据包括led灯板长度、宽度和高度。
16、进一步地，所述高反射率反光膜包括垂直反光膜、底面反光膜和顶面反光膜，其中，
17、所述垂直反光膜，垂直设置在所述生长单元的四周，一个所述生长单元中设置有多片所述垂直反光膜，所述垂直反光膜为光和有效辐射波段高反射率膜；
18、所述底面反光膜，水平设置在所述生长单元的培养基底板上层，所述底面反光膜为光和有效辐射波段高反射率膜；
19、所述顶面反光膜，水平设置在所述生长单元的led灯板下层，所述顶面反光膜为光和有效辐射波段高反射率膜。
20、进一步地，在所述步骤s105中，通过仿真软件计算所述植物工厂所需的最小输入功率，所述最小输入功率设置为仿真结果中的植物表面接收到的光子数与未添加所述高反射率反光材料情况下的光子数一致。
21、另一方面，本专利技术还提供了一种利用高反射反光材料的植物工厂节能栽培装置，使用本专利技术提供的利用高反射反光材料的植物工厂节能栽培方法，所述装置包括led植物生长灯板、培养基底板、垂直反光膜、底面反光膜和顶面反光膜，其中，
22、所述led植物生长灯板，以一定功率向下方栽培单元内植物发射光子，使所述植物进行光合作用生长；
23、所述培养基底板，下方与所述植物工厂配套的营养液供给通道相连通，给植物栽培单元内的植物提供营养液，支撑植物生长；
24、所述垂直反光膜，垂直设置在所述生长单元的四周，一个所述生长单元中设置有多片所述垂直反光膜，所述垂直反光膜为光和有效辐射波段高反射率膜；
25、所述底面反光膜，水平设置在所述生长单元的所述培养基底板上层，所述底面反光膜为光和有效辐射波段高反射率膜；
26、所述顶面反光膜，水平设置在所述生长单元的所述led植物生长灯板下层，所述顶面反光膜为光和有效辐射波段高反射率膜。
27、在本专利技术的较佳实施方式中，和现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
28、1、本专利技术通过在植物工厂每个栽培单元的植物周边垂直设置多个一定高度的反光膜，并在培育基板上和led灯板背板下方各贴上一层高反射反光膜，在输入功率以及光能耗总量不变情况下，通过反光膜的高反射率将led散射的光子大量反射到植物上提高植物的光合作用效果，大幅提高了光能利用效率，大幅降低了光能能耗，从而降低了植物工厂整体电能能耗；
29、2、本专利技术通过在植物工厂每个栽培单元的植物周边根据植物高度、植物品种、led灯排布情况仿真得到合理的反光膜安装高度及位置，通过反光膜的高反射率将led散射的光子大量反射到四周种植的植物上，少量反射到中间种植的植物上，从而大幅提高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用高反射反光材料的植物工厂节能栽培方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S101包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高反射率反光材料包括高反射率反光膜、高反射率反光板或带有高漫反射率表面的反光材料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高反射率反光膜为银反射膜，所述银反射膜主体包括高透明度的透明基膜和银涂层，所述透明基膜使用塑料母粒经流延压膜机制成，所述透明基膜的膜层厚度控制在200μm以内，所述银涂层银反射层的厚度为50-300nm。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述透明基膜使用的所述塑料母粒包括PMMA、PP或PET塑料母粒，所述银涂层的银含量为99.99wt％以上，所述银涂层的铝含量低于0.0005wt％。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高反射率反光板为高反射白板，所述高反射白板使用聚四氟乙烯材料与硫酸钡涂层制作。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤S103中，获取所述
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述高反射率反光膜包括垂直反光膜、底面反光膜和顶面反光膜，其中，
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S105中，通过仿真软件计算所述植物工厂所需的最小输入功率，所述最小输入功率设置为仿真结果中的植物表面接收到的光子数与未添加所述高反射率反光材料情况下的光子数一致。
10.一种利用高反射反光材料的植物工厂节能栽培装置，其特征在于，所述装置使用如权利要求1-9任意一项所述方法，所述装置包括LED植物生长灯板、培养基底板、垂直反光膜、底面反光膜和顶面反光膜，其中，
...【技术特征摘要】
1.一种利用高反射反光材料的植物工厂节能栽培方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s101包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高反射率反光材料包括高反射率反光膜、高反射率反光板或带有高漫反射率表面的反光材料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高反射率反光膜为银反射膜，所述银反射膜主体包括高透明度的透明基膜和银涂层，所述透明基膜使用塑料母粒经流延压膜机制成，所述透明基膜的膜层厚度控制在200μm以内，所述银涂层银反射层的厚度为50-300nm。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述透明基膜使用的所述塑料母粒包括pmma、pp或pet塑料母粒，所述银涂层的银含量为99.99wt％以上，所述银涂层的铝含量低于0.0005wt％。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高反射率反光板为高反射白板，所述高反射白板使用聚四氟乙烯材料与硫酸钡涂层制作。
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