Περίληψη: Τα τελευταία χρόνια, με τη συνεχή εξερεύνηση της σύγχρονης γεωργικής τεχνολογίας, η βιομηχανία εργοστασίων έχει επίσης αναπτυχθεί ραγδαία. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει το status quo, τα υπάρχοντα προβλήματα και τα αντίμετρα ανάπτυξης της τεχνολογίας εργοστασίων και της ανάπτυξης της βιομηχανίας, και προσβλέπει στην τάση ανάπτυξης και τις προοπτικές των εργοστασίων στο μέλλον.

1. Τρέχουσα κατάσταση της τεχνολογικής ανάπτυξης σε εργοστάσια στην Κίνα και στο εξωτερικό

1.1 Το status quo της ανάπτυξης ξένης τεχνολογίας

Από τον 21ο αιώνα, η έρευνα για τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας έχει επικεντρωθεί κυρίως στη βελτίωση της απόδοσης του φωτός, στη δημιουργία πολυστρωματικού τρισδιάστατου εξοπλισμού καλλιέργειας και στην έρευνα και ανάπτυξη έξυπνης διαχείρισης και ελέγχου. Στον 21ο αιώνα, η καινοτομία των γεωργικών πηγών φωτός LED έχει σημειώσει πρόοδο, παρέχοντας σημαντική τεχνική υποστήριξη για την εφαρμογή πηγών φωτός εξοικονόμησης ενέργειας LED σε εργοστάσια παραγωγής ενέργειας. Το Πανεπιστήμιο Chiba στην Ιαπωνία έχει κάνει μια σειρά από καινοτομίες σε πηγές φωτός υψηλής απόδοσης, στον ενεργειακά αποδοτικό περιβαλλοντικό έλεγχο και στις τεχνικές καλλιέργειας. Το Πανεπιστήμιο Wageningen στην Ολλανδία χρησιμοποιεί τεχνολογία προσομοίωσης περιβάλλοντος καλλιέργειας και δυναμικής βελτιστοποίησης για να αναπτύξει ένα έξυπνο σύστημα εξοπλισμού για εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, το οποίο μειώνει σημαντικά το λειτουργικό κόστος και βελτιώνει σημαντικά την παραγωγικότητα της εργασίας.

Τα τελευταία χρόνια, τα εργοστάσια παραγωγής έχουν σταδιακά υλοποιήσει την ημι-αυτοματοποίηση των διαδικασιών παραγωγής, από τη σπορά, την εκτροφή δενδρυλλίων, τη μεταφύτευση και τη συγκομιδή. Η Ιαπωνία, η Ολλανδία και οι Ηνωμένες Πολιτείες βρίσκονται στην πρώτη γραμμή, με υψηλό βαθμό μηχανοποίησης, αυτοματοποίησης και νοημοσύνης, και αναπτύσσονται προς την κατεύθυνση της κάθετης γεωργίας και της μη επανδρωμένης λειτουργίας.

1.2 Κατάσταση ανάπτυξης τεχνολογίας στην Κίνα

1.2.1 Εξειδικευμένος εξοπλισμός τεχνολογίας LED για τεχνητό φωτισμό σε εργοστάσιο παραγωγής και εφαρμογές εξοικονόμησης ενέργειας

Ειδικές πηγές φωτός LED κόκκινου και μπλε χρώματος για την παραγωγή διαφόρων ειδών φυτών σε εργοστάσια έχουν αναπτυχθεί η μία μετά την άλλη. Η ισχύς κυμαίνεται από 30 έως 300 W και η ένταση του φωτός ακτινοβολίας είναι 80 έως 500 μmol/(m2•s), η οποία μπορεί να παρέχει ένταση φωτός με κατάλληλο εύρος κατωφλίου, παραμέτρους ποιότητας φωτός, για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα της υψηλής απόδοσης εξοικονόμησης ενέργειας και της προσαρμογής στις ανάγκες της ανάπτυξης και του φωτισμού των φυτών. Όσον αφορά τη διαχείριση της απαγωγής θερμότητας της πηγής φωτός, έχει εισαχθεί ο ενεργός σχεδιασμός απαγωγής θερμότητας του ανεμιστήρα πηγής φωτός, ο οποίος μειώνει τον ρυθμό φθοράς του φωτός της πηγής φωτός και διασφαλίζει τη διάρκεια ζωής της. Επιπλέον, προτείνεται μια μέθοδος για τη μείωση της θερμότητας της πηγής φωτός LED μέσω θρεπτικού διαλύματος ή κυκλοφορίας νερού. Όσον αφορά τη διαχείριση του χώρου της πηγής φωτός, σύμφωνα με τον νόμο εξέλιξης του μεγέθους του φυτού στο στάδιο του δενδρυλλίου και στο μεταγενέστερο στάδιο, μέσω της διαχείρισης της κάθετης κίνησης του χώρου της πηγής φωτός LED, το θόλο του φυτού μπορεί να φωτιστεί από κοντινή απόσταση και να επιτευχθεί ο στόχος εξοικονόμησης ενέργειας. Προς το παρόν, η κατανάλωση ενέργειας από τεχνητό φωτισμό σε εργοστάσια μπορεί να αντιπροσωπεύει το 50% έως 60% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας λειτουργίας του εργοστασίου. Παρόλο που οι λαμπτήρες LED μπορούν να εξοικονομήσουν 50% ενέργεια σε σύγκριση με τους λαμπτήρες φθορισμού, εξακολουθεί να υπάρχει η δυνατότητα και η ανάγκη για έρευνα σχετικά με την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μείωση της κατανάλωσης.

1.2.2 Τεχνολογία και εξοπλισμός πολυστρωματικής τρισδιάστατης καλλιέργειας

Το χάσμα στρώσεων της πολυστρωματικής τρισδιάστατης καλλιέργειας μειώνεται επειδή το LED αντικαθιστά τη λάμπα φθορισμού, γεγονός που βελτιώνει την απόδοση αξιοποίησης του τρισδιάστατου χώρου στην καλλιέργεια των φυτών. Υπάρχουν πολλές μελέτες σχετικά με το σχεδιασμό του πυθμένα του κρεβατιού καλλιέργειας. Οι ανυψωμένες λωρίδες έχουν σχεδιαστεί για να δημιουργούν στροβιλώδη ροή, η οποία μπορεί να βοηθήσει τις ρίζες των φυτών να απορροφήσουν ομοιόμορφα τα θρεπτικά συστατικά στο θρεπτικό διάλυμα και να αυξήσουν τη συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου. Χρησιμοποιώντας την πλακέτα αποικισμού, υπάρχουν δύο μέθοδοι αποικισμού, δηλαδή τα πλαστικά κύπελλα αποικισμού διαφορετικών μεγεθών ή η λειτουργία αποικισμού με περίμετρο σφουγγαριού. Έχει εμφανιστεί ένα συρόμενο σύστημα κρεβατιού καλλιέργειας και η πλακέτα φύτευσης και τα φυτά σε αυτήν μπορούν να ωθηθούν χειροκίνητα από το ένα άκρο στο άλλο, πραγματοποιώντας τον τρόπο παραγωγής φύτευσης στο ένα άκρο του κρεβατιού καλλιέργειας και συγκομιδής στο άλλο άκρο. Επί του παρόντος, έχει αναπτυχθεί μια ποικιλία τρισδιάστατης τεχνολογίας και εξοπλισμού πολυστρωματικής καλλιέργειας χωρίς έδαφος που βασίζεται στην τεχνολογία φιλμ υγρού θρεπτικού συστατικού και στην τεχνολογία βαθιάς ροής υγρού, και έχει αναπτυχθεί η τεχνολογία και ο εξοπλισμός για την καλλιέργεια υποστρώματος φραουλών, την καλλιέργεια αεροζόλ φυλλωδών λαχανικών και λουλουδιών. Η προαναφερθείσα τεχνολογία έχει αναπτυχθεί ραγδαία.

1.2.3 Τεχνολογία και εξοπλισμός κυκλοφορίας θρεπτικών διαλυμάτων

Αφού το θρεπτικό διάλυμα χρησιμοποιηθεί για ένα χρονικό διάστημα, είναι απαραίτητο να προστεθεί νερό και μεταλλικά στοιχεία. Γενικά, η ποσότητα του πρόσφατα παρασκευασμένου θρεπτικού διαλύματος και η ποσότητα του διαλύματος οξεοβασικής βάσης προσδιορίζονται μετρώντας την EC και το pH. Τα μεγάλα σωματίδια ιζημάτων ή απολέπισης ριζών στο θρεπτικό διάλυμα πρέπει να αφαιρεθούν με ένα φίλτρο. Τα εκκρίματα ριζών στο θρεπτικό διάλυμα μπορούν να αφαιρεθούν με φωτοκαταλυτικές μεθόδους για να αποφευχθούν τα συνεχή εμπόδια στην καλλιέργεια στην υδροπονία, αλλά υπάρχουν ορισμένοι κίνδυνοι στη διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών.

1.2.4 Τεχνολογία και εξοπλισμός περιβαλλοντικού ελέγχου

Η καθαριότητα του αέρα του χώρου παραγωγής είναι ένας από τους σημαντικούς δείκτες της ποιότητας του αέρα του εργοστασίου. Η καθαριότητα του αέρα (δείκτες αιωρούμενων σωματιδίων και καθιζάνοντων βακτηρίων) στον χώρο παραγωγής του εργοστασίου υπό δυναμικές συνθήκες θα πρέπει να ελέγχεται σε επίπεδο άνω των 100.000. Η είσοδος απολύμανσης υλικών, η επεξεργασία ντους αέρα εισερχόμενου προσωπικού και το σύστημα καθαρισμού αέρα κυκλοφορίας φρέσκου αέρα (σύστημα φιλτραρίσματος αέρα) αποτελούν βασικές διασφαλίσεις. Η θερμοκρασία και η υγρασία, η συγκέντρωση CO2 και η ταχύτητα ροής του αέρα στον χώρο παραγωγής αποτελούν ένα άλλο σημαντικό στοιχείο του ελέγχου της ποιότητας του αέρα. Σύμφωνα με αναφορές, η εγκατάσταση εξοπλισμού όπως κουτιά ανάμειξης αέρα, αγωγοί αέρα, είσοδοι και έξοδοι αέρα μπορούν να ελέγχουν ομοιόμορφα τη θερμοκρασία και την υγρασία, τη συγκέντρωση CO2 και την ταχύτητα ροής του αέρα στον χώρο παραγωγής, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται υψηλή χωρική ομοιομορφία και να καλύπτονται οι ανάγκες του εργοστασίου σε διαφορετικές χωρικές τοποθεσίες. Το σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας, υγρασίας και συγκέντρωσης CO2 και το σύστημα φρέσκου αέρα είναι οργανικά ενσωματωμένα στο σύστημα κυκλοφορίας αέρα. Τα τρία συστήματα πρέπει να μοιράζονται τον αγωγό αέρα, την είσοδο και την έξοδο αέρα και να παρέχουν ισχύ μέσω του ανεμιστήρα για να πραγματοποιούν την κυκλοφορία της ροής του αέρα, το φιλτράρισμα και την απολύμανση, καθώς και την ενημέρωση και την ομοιομορφία της ποιότητας του αέρα. Εξασφαλίζει ότι η φυτική παραγωγή στο εργοστάσιο είναι απαλλαγμένη από παράσιτα και ασθένειες και δεν απαιτείται εφαρμογή φυτοφαρμάκων. Ταυτόχρονα, η ομοιομορφία της θερμοκρασίας, της υγρασίας, της ροής του αέρα και της συγκέντρωσης CO2 των στοιχείων του περιβάλλοντος ανάπτυξης στο θόλο είναι εγγυημένη για την κάλυψη των αναγκών της ανάπτυξης των φυτών.

2. Κατάσταση Ανάπτυξης της Βιομηχανίας Φυτών-Εργοστασίων

2.1 Η τρέχουσα κατάσταση της ξένης βιομηχανίας εργοστασίων

Στην Ιαπωνία, η έρευνα, ανάπτυξη και βιομηχανοποίηση εργοστασίων τεχνητού φωτισμού είναι σχετικά γρήγορη και βρίσκεται σε κορυφαίο επίπεδο. Το 2010, η ιαπωνική κυβέρνηση διέθεσε 50 δισεκατομμύρια γιεν για την υποστήριξη της τεχνολογικής έρευνας, ανάπτυξης και βιομηχανικής επίδειξης. Συμμετείχαν οκτώ ιδρύματα, συμπεριλαμβανομένου του Πανεπιστημίου Chiba και του Ιαπωνικού Συνδέσμου Έρευνας Εργοστασίων Φυτών. Η Japan Future Company ανέλαβε και λειτούργησε το πρώτο έργο επίδειξης βιομηχανοποίησης ενός εργοστασίου με ημερήσια παραγωγή 3.000 μονάδων. Το 2012, το κόστος παραγωγής του εργοστασίου ήταν 700 γιεν/κιλό. Το 2014, ολοκληρώθηκε η κατασκευή ενός σύγχρονου εργοστασίου στο Taga Castle, στην επαρχία Miyagi, καθιστώντας το πρώτο εργοστάσιο LED στον κόσμο με ημερήσια παραγωγή 10.000 μονάδων. Από το 2016, τα εργοστάσια LED έχουν εισέλθει στην ταχεία λωρίδα της βιομηχανοποίησης στην Ιαπωνία και οι επιχειρήσεις με νεκρό σημείο ή κερδοφόρες επιχειρήσεις έχουν αναδυθεί η μία μετά την άλλη. Το 2018, μεγάλης κλίμακας εργοστάσια παραγωγής με ημερήσια παραγωγική δυναμικότητα 50.000 έως 100.000 φυτών εμφανίστηκαν το ένα μετά το άλλο, και τα παγκόσμια εργοστάσια παραγωγής αναπτύσσονταν προς μια μεγάλης κλίμακας, επαγγελματική και έξυπνη ανάπτυξη. Ταυτόχρονα, η Tokyo Electric Power, η Okinawa Electric Power και άλλοι κλάδοι άρχισαν να επενδύουν σε εργοστάσια παραγωγής. Το 2020, το μερίδιο αγοράς του μαρουλιού που παράγεται από τα ιαπωνικά εργοστάσια παραγωγής θα αντιπροσωπεύει περίπου το 10% της συνολικής αγοράς μαρουλιού. Μεταξύ των περισσότερων από 250 εργοστασίων τεχνητού φωτισμού που λειτουργούν σήμερα, το 20% βρίσκεται σε ζημιογόνα φάση, το 50% βρίσκεται στο επίπεδο του νεκρού σημείου και το 30% βρίσκεται σε κερδοφόρα φάση, που αφορούν καλλιεργούμενα φυτικά είδη όπως μαρούλια, βότανα και σπορόφυτα.

Η Ολλανδία είναι ένας πραγματικός παγκόσμιος ηγέτης στον τομέα της συνδυασμένης τεχνολογίας εφαρμογών ηλιακού φωτός και τεχνητού φωτός για εργοστάσια, με υψηλό βαθμό μηχανοποίησης, αυτοματοποίησης, νοημοσύνης και μη επανδρωμένης εργασίας, και έχει πλέον εξάγει ένα πλήρες σύνολο τεχνολογιών και εξοπλισμού ως ισχυρά προϊόντα στη Μέση Ανατολή, την Αφρική, την Κίνα και άλλες χώρες. Το αγρόκτημα American AeroFarms βρίσκεται στο Νιούαρκ του Νιου Τζέρσεϊ των ΗΠΑ, με έκταση 6500 m2. Καλλιεργεί κυρίως λαχανικά και μπαχαρικά, και η παραγωγή είναι περίπου 900 τόνοι/έτος.

Κάθετη γεωργία στα AeroFarms

Το εργοστάσιο κάθετης καλλιέργειας της Plenty Company στις Ηνωμένες Πολιτείες υιοθετεί φωτισμό LED και ένα κάθετο πλαίσιο φύτευσης ύψους 6 μέτρων. Τα φυτά αναπτύσσονται από τα πλάγια των γλαστρών. Βασιζόμενη στο πότισμα με βαρύτητα, αυτή η μέθοδος φύτευσης δεν απαιτεί πρόσθετες αντλίες και είναι πιο αποδοτική ως προς το νερό από τη συμβατική γεωργία. Ο Plenty ισχυρίζεται ότι το αγρόκτημά του παράγει 350 φορές την απόδοση ενός συμβατικού αγροκτήματος, χρησιμοποιώντας μόνο το 1% του νερού.

Εργοστάσιο κάθετης καλλιέργειας, Plenty Company

2.2 Κατάσταση βιομηχανίας εργοστασίων στην Κίνα

Το 2009, κατασκευάστηκε και τέθηκε σε λειτουργία στο Εκθεσιακό Πάρκο Changchun το πρώτο εργοστάσιο παραγωγής στην Κίνα με έξυπνο έλεγχο ως πυρήνα. Η κτιριακή επιφάνεια είναι 200 ​​τ.μ. και οι περιβαλλοντικοί παράγοντες όπως η θερμοκρασία, η υγρασία, το φως, το CO2 και η συγκέντρωση θρεπτικών διαλυμάτων του εργοστασίου μπορούν να παρακολουθούνται αυτόματα σε πραγματικό χρόνο για την επίτευξη έξυπνης διαχείρισης.

Το 2010, το εργοστάσιο Tongzhou κατασκευάστηκε στο Πεκίνο. Η κύρια κατασκευή υιοθετεί μια μονοστρωματική ελαφριά χαλύβδινη κατασκευή με συνολική επιφάνεια κατασκευής 1289 τ.μ. Έχει σχήμα αεροπλανοφόρου, συμβολίζοντας την κινεζική γεωργία που πρωτοπορεί στην υιοθέτηση της πιο προηγμένης τεχνολογίας της σύγχρονης γεωργίας. Έχει αναπτυχθεί αυτόματος εξοπλισμός για ορισμένες λειτουργίες παραγωγής φυλλωδών λαχανικών, ο οποίος έχει βελτιώσει το επίπεδο αυτοματοποίησης της παραγωγής και την αποδοτικότητα της παραγωγής του εργοστασίου. Το εργοστάσιο υιοθετεί σύστημα αντλίας θερμότητας εδάφους και σύστημα παραγωγής ηλιακής ενέργειας, τα οποία λύνουν καλύτερα το πρόβλημα του υψηλού λειτουργικού κόστους για το εργοστάσιο.

Εσωτερική και εξωτερική άποψη του εργοστασίου Tongzhou

Το 2013, πολλές εταιρείες γεωργικής τεχνολογίας ιδρύθηκαν στη Ζώνη Επίδειξης Γεωργικής Υψηλής Τεχνολογίας Yangling, στην επαρχία Shaanxi. Τα περισσότερα από τα υπό κατασκευή και λειτουργία εργοστάσια βρίσκονται σε πάρκα επίδειξης γεωργικής υψηλής τεχνολογίας, τα οποία χρησιμοποιούνται κυρίως για επιδείξεις δημοφιλούς επιστήμης και ψυχαγωγικές περιηγήσεις. Λόγω των λειτουργικών τους περιορισμών, είναι δύσκολο για αυτά τα εργοστάσια φυτών δημοφιλούς επιστήμης να επιτύχουν την υψηλή απόδοση και την υψηλή αποδοτικότητα που απαιτούνται από τη βιομηχανοποίηση και θα είναι δύσκολο να γίνουν η κύρια μορφή βιομηχανοποίησης στο μέλλον.

Το 2015, ένας σημαντικός κατασκευαστής τσιπ LED στην Κίνα συνεργάστηκε με το Ινστιτούτο Βοτανικής της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών για να ξεκινήσουν από κοινού την ίδρυση μιας εταιρείας εργοστασίων φυτών. Έχει περάσει από την οπτοηλεκτρονική βιομηχανία στη «φωτοβιολογική» βιομηχανία και έχει γίνει προηγούμενο για τους Κινέζους κατασκευαστές LED να επενδύσουν στην κατασκευή εργοστασίων φυτών σε βιομηχανική ανάπτυξη. Το Εργοστάσιο Εργοστασίου της έχει δεσμευτεί να πραγματοποιήσει βιομηχανικές επενδύσεις στην αναδυόμενη φωτοβιολογία, η οποία ενσωματώνει την επιστημονική έρευνα, την παραγωγή, την επίδειξη, την επώαση και άλλες λειτουργίες, με εγγεγραμμένο κεφάλαιο 100 εκατομμυρίων γιουάν. Τον Ιούνιο του 2016, αυτό το Εργοστάσιο Εργοστασίου με ένα τριώροφο κτίριο που καλύπτει έκταση 3.000 τ.μ. και έκταση καλλιέργειας άνω των 10.000 τ.μ. ολοκληρώθηκε και τέθηκε σε λειτουργία. Μέχρι τον Μάιο του 2017, η ημερήσια κλίμακα παραγωγής θα είναι 1.500 κιλά φυλλωδών λαχανικών, που ισοδυναμεί με 15.000 φυτά μαρουλιού την ημέρα.

Απόψεις αυτής της εταιρείας

3. Προβλήματα και αντίμετρα που αντιμετωπίζει η ανάπτυξη εργοστασίων

3.1 Προβλήματα

3.1.1 Υψηλό κόστος κατασκευής

Τα εργοστάσια παραγωγής φυτών πρέπει να παράγουν καλλιέργειες σε κλειστό περιβάλλον. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να κατασκευαστούν υποστηρικτικά έργα και εξοπλισμός, συμπεριλαμβανομένων εξωτερικών δομών συντήρησης, συστημάτων κλιματισμού, τεχνητών πηγών φωτός, συστημάτων καλλιέργειας πολλαπλών στρώσεων, κυκλοφορίας θρεπτικών διαλυμάτων και συστημάτων ελέγχου μέσω υπολογιστή. Το κόστος κατασκευής είναι σχετικά υψηλό.

3.1.2 Υψηλό κόστος λειτουργίας

Οι περισσότερες από τις πηγές φωτός που απαιτούνται από τα εργοστάσια προέρχονται από φώτα LED, τα οποία καταναλώνουν πολλή ηλεκτρική ενέργεια, παρέχοντας παράλληλα αντίστοιχα φάσματα για την ανάπτυξη διαφόρων καλλιεργειών. Εξοπλισμός όπως ο κλιματισμός, ο εξαερισμός και οι αντλίες νερού στη διαδικασία παραγωγής των εργοστασίων καταναλώνουν επίσης ηλεκτρική ενέργεια, επομένως οι λογαριασμοί ηλεκτρικού ρεύματος αποτελούν τεράστια δαπάνη. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, μεταξύ του κόστους παραγωγής των εργοστασίων, το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας αντιπροσωπεύει το 29%, το κόστος εργασίας το 26%, οι αποσβέσεις παγίων στοιχείων το 23%, η συσκευασία και η μεταφορά το 12% και τα υλικά παραγωγής το 10%.

Ανάλυση κόστους παραγωγής για το εργοστάσιο

3.1.3 Χαμηλό επίπεδο αυτοματισμού

Το εργοστάσιο φυτών που εφαρμόζεται σήμερα έχει χαμηλό επίπεδο αυτοματοποίησης και διαδικασίες όπως τα σπορόφυτα, η μεταφύτευση, η φύτευση στον αγρό και η συγκομιδή εξακολουθούν να απαιτούν χειροκίνητες εργασίες, με αποτέλεσμα υψηλό κόστος εργασίας.

3.1.4 Περιορισμένες ποικιλίες καλλιεργειών που μπορούν να καλλιεργηθούν

Προς το παρόν, τα είδη καλλιεργειών που είναι κατάλληλα για εργοστάσια φυτών είναι πολύ περιορισμένα, κυρίως πράσινα φυλλώδη λαχανικά που αναπτύσσονται γρήγορα, δέχονται εύκολα τεχνητές πηγές φωτός και έχουν χαμηλή κόμη. Η φύτευση μεγάλης κλίμακας δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί για πολύπλοκες απαιτήσεις φύτευσης (όπως καλλιέργειες που χρειάζονται επικονίαση κ.λπ.).

3.2 Στρατηγική Ανάπτυξης

Λόγω των προβλημάτων που αντιμετωπίζει η βιομηχανία εργοστασίων, είναι απαραίτητο να διεξαχθεί έρευνα από διάφορες πτυχές, όπως η τεχνολογία και η λειτουργία. Για την αντιμετώπιση των τρεχόντων προβλημάτων, τα αντίμετρα είναι τα εξής.

(1) Ενίσχυση της έρευνας για την ευφυή τεχνολογία των εργοστασίων και βελτίωση του επιπέδου εντατικής και εκλεπτυσμένης διαχείρισης. Η ανάπτυξη ενός ευφυούς συστήματος διαχείρισης και ελέγχου συμβάλλει στην επίτευξη εντατικής και εκλεπτυσμένης διαχείρισης των εργοστασίων, η οποία μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος εργασίας και να εξοικονομήσει εργασία.

(2) Ανάπτυξη εντατικού και αποδοτικού τεχνικού εξοπλισμού εργοστασίων για την επίτευξη ετήσιας υψηλής ποιότητας και απόδοσης. Η ανάπτυξη εγκαταστάσεων και εξοπλισμού καλλιέργειας υψηλής απόδοσης, τεχνολογίας και εξοπλισμού φωτισμού εξοικονόμησης ενέργειας κ.λπ., για τη βελτίωση του ευφυούς επιπέδου των εργοστασίων, συμβάλλει στην επίτευξη ετήσιας παραγωγής υψηλής απόδοσης.

(3) Διεξαγωγή έρευνας σχετικά με την τεχνολογία βιομηχανικής καλλιέργειας για φυτά υψηλής προστιθέμενης αξίας, όπως φαρμακευτικά φυτά, φυτά υγειονομικής περίθαλψης και σπάνια λαχανικά, αύξηση των τύπων καλλιεργειών που καλλιεργούνται σε εργοστάσια φυτών, διεύρυνση των καναλιών κέρδους και βελτίωση του σημείου εκκίνησης του κέρδους.

(4) Διεξαγωγή έρευνας σε εργοστάσια παραγωγής για οικιακή και εμπορική χρήση, εμπλουτισμός των τύπων εργοστασίων παραγωγής και επίτευξη συνεχούς κερδοφορίας με διάφορες λειτουργίες.

4. Τάση ανάπτυξης και προοπτική του εργοστασίου εγκαταστάσεων

4.1 Τάση Τεχνολογικής Ανάπτυξης

4.1.1 Πλήρης διαδικασία νοημοσύνης

Με βάση τον μηχανισμό σύντηξης μηχανικής τέχνης και πρόληψης απωλειών του συστήματος καλλιέργειας-ρομπότ, θα πρέπει να δημιουργηθούν ευέλικτοι και μη καταστροφικοί τελεστές φύτευσης και συγκομιδής υψηλής ταχύτητας, ακριβής τοποθέτηση σε κατανεμημένο πολυδιάστατο χώρο και μέθοδοι πολυτροπικού συνεργατικού ελέγχου πολλαπλών μηχανημάτων, καθώς και μη επανδρωμένη, αποτελεσματική και μη καταστροφική σπορά σε εργοστάσια υψηλών ορόφων. Θα πρέπει να δημιουργηθούν έξυπνα ρομπότ και υποστηρικτικός εξοπλισμός όπως φύτευση-συγκομιδή-συσκευασία, πραγματοποιώντας έτσι την μη επανδρωμένη λειτουργία ολόκληρης της διαδικασίας.

4.1.2 Κάντε τον έλεγχο παραγωγής πιο έξυπνο

Με βάση τον μηχανισμό απόκρισης της ανάπτυξης και εξέλιξης των καλλιεργειών στην φωτεινή ακτινοβολία, τη θερμοκρασία, την υγρασία, τη συγκέντρωση CO2, τη συγκέντρωση θρεπτικών συστατικών του θρεπτικού διαλύματος και την EC, θα πρέπει να κατασκευαστεί ένα ποσοτικό μοντέλο ανατροφοδότησης καλλιέργειας-περιβάλλοντος. Θα πρέπει να δημιουργηθεί ένα στρατηγικό βασικό μοντέλο για τη δυναμική ανάλυση των πληροφοριών σχετικά με τη ζωή των φυλλωδών λαχανικών και των παραμέτρων του περιβάλλοντος παραγωγής. Θα πρέπει επίσης να δημιουργηθεί ένα διαδικτυακό σύστημα διάγνωσης δυναμικής αναγνώρισης και ελέγχου διεργασιών του περιβάλλοντος. Θα πρέπει να δημιουργηθεί ένα σύστημα λήψης αποφάσεων με τεχνητή νοημοσύνη πολλαπλών μηχανών για ολόκληρη τη διαδικασία παραγωγής ενός κάθετου γεωργικού εργοστασίου μεγάλου όγκου.

4.1.3 Παραγωγή χαμηλών εκπομπών άνθρακα και εξοικονόμηση ενέργειας

Δημιουργία ενός συστήματος διαχείρισης ενέργειας που χρησιμοποιεί ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια για την ολοκλήρωση της μεταφοράς ενέργειας και τον έλεγχο της κατανάλωσης ενέργειας για την επίτευξη βέλτιστων στόχων διαχείρισης ενέργειας. Δέσμευση και επαναχρησιμοποίηση των εκπομπών CO2 για την ενίσχυση της παραγωγής καλλιεργειών.

4.1.3 Υψηλή αξία ποικιλιών υψηλής ποιότητας

Θα πρέπει να ληφθούν εφικτές στρατηγικές για την αναπαραγωγή διαφορετικών ποικιλιών υψηλής προστιθέμενης αξίας για πειράματα φύτευσης, τη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων εμπειρογνωμόνων στην τεχνολογία καλλιέργειας, τη διεξαγωγή έρευνας σχετικά με την τεχνολογία καλλιέργειας, την επιλογή πυκνότητας, τη διάταξη των υπολειμμάτων, την προσαρμοστικότητα της ποικιλίας και του εξοπλισμού και τη διαμόρφωση τυποποιημένων τεχνικών προδιαγραφών καλλιέργειας.

4.2 Προοπτικές ανάπτυξης του κλάδου

Τα εργοστάσια μπορούν να απαλλαγούν από τους περιορισμούς των πόρων και του περιβάλλοντος, να υλοποιήσουν τη βιομηχανοποιημένη παραγωγή της γεωργίας και να προσελκύσουν τη νέα γενιά εργατικού δυναμικού για να συμμετάσχουν στη γεωργική παραγωγή. Η βασική τεχνολογική καινοτομία και η βιομηχανοποίηση των εργοστασίων της Κίνας γίνεται παγκόσμιος ηγέτης. Με την επιταχυνόμενη εφαρμογή της πηγής φωτός LED, της ψηφιοποίησης, του αυτοματισμού και των έξυπνων τεχνολογιών στον τομέα των εργοστασίων, τα εργοστάσια θα προσελκύσουν περισσότερες κεφαλαιουχικές επενδύσεις, συγκέντρωση ταλέντων και τη χρήση περισσότερης νέας ενέργειας, νέων υλικών και νέου εξοπλισμού. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να επιτευχθεί η εις βάθος ενσωμάτωση της τεχνολογίας πληροφοριών και των εγκαταστάσεων και του εξοπλισμού, να βελτιωθεί το έξυπνο και μη επανδρωμένο επίπεδο εγκαταστάσεων και εξοπλισμού, η συνεχής μείωση της κατανάλωσης ενέργειας του συστήματος και του λειτουργικού κόστους μέσω της συνεχούς καινοτομίας και η σταδιακή καλλιέργεια εξειδικευμένων αγορών, τα έξυπνα εργοστάσια θα εγκαινιάσουν μια χρυσή περίοδο ανάπτυξης.

Σύμφωνα με εκθέσεις έρευνας αγοράς, το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς κάθετης γεωργίας το 2020 είναι μόνο 2,9 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ και αναμένεται ότι έως το 2025 το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς κάθετης γεωργίας θα φτάσει τα 30 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Συνοψίζοντας, τα εργοστάσια έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής και χώρο ανάπτυξης.

Συγγραφέας: Zengchan Zhou, Weidong, κ.λπ

Πληροφορίες παραπομπής:Τρέχουσα Κατάσταση και Προοπτικές Ανάπτυξης της Βιομηχανίας Φυτών και Εργοστασίων [J]. Τεχνολογία Γεωργικής Μηχανικής, 2022, 42(1): 18-23.από Zengchan Zhou, Wei Dong, Xiugang Li, et al.