CN102293134A - 货架式工厂化农业生产线 - Google Patents

Abstract

本发明的目的就是提供货架式工厂化农业生产线，可以规模化、立体化、智能化、模块化、新能源化、工厂化的实现农业生产的设施，将农业生产箱体放置在支架上，并在支架上设置或种植箱体周围设置温度控制、补光、营养物质提供、信息采集等装置实现生产过程的温度、湿度、二氧化碳浓度、营养液浓度等精确、动态、分区、智能、节能的控制，即实现了农业生产箱体的人工环境的控制，进而实现了工厂化、低成本农业生产，适合于育种、水产、畜产、菌类等的批量生产。

Description

货架式工厂化农业生产线

技术领域

本发明涉及农业设施，适用于工厂化、规模化、智能化的农业种植、养殖、林业育苗等设置，以及采用可再生能源实现能源供应的工厂化农业设施。

背景技术

可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说，新能源包括各种可再生能源和核能。世界断言，石油，煤矿等资源将加速减少。核能、太阳能即将成为主要能源。联合国开发计划署(UNDP)把新能源分为以下三大类：大中型水电；新可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐能)；穿透生物质能。

一股地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。广义新能源将主要包涵了以下几个方面：1、高效利用能源；2、资源综合利用；3、可再生能源；4、代替能源；5、核能；以及6、节能。

可再生能源、新能源、与传统能源已经在城镇广泛使用，其中太阳能分为低温、中温以及高温使用，低温的热水应用技术已经成熟，主要产品形式是太阳能的热水器，采用真空玻璃管技术进行吸热后加以利用，在此种应用中，有采用将热管插入到真空玻璃管内部将热量传递到外部获得太阳能的技术。太阳能低温的光伏发电发展迅猛，单晶硅、多晶硅、薄膜电池都已经实现了规模化应用，以及聚焦光伏发电，采用跟踪系统实现光伏但是由于成本高，需要国家的补贴才能实现规模的应用。太阳能高温的应用主要是槽式、蝶式以及塔式的应用，可以实现高温的发电以及高温的其他应用。现有太阳能的中高温度的太阳灶应用，主要采用反射板对太阳进行反射，将太阳能直接聚焦到一个灶具上，实现对太阳能的利用，在此种技术没有办法对太阳能进行收集以便于夜间及阴雨天应用，更不可能对其进一步的其他方式的应用。除此之外，生物质以及沼气的应用也在不同的区域开展起来；利用浅层地表热能为主要的热泵技术将地热能进行了利用。

现有的可再生能源、新能源的利用主要是单户的应用，或者是每个单元的小规模化的应用，不能成为规划化、工厂化的农业种植提供能源。

所谓设施农业是指具有一定的设施，能在局部范围创造出适宜的气象环境因素，为动植物生长发育提供良好的环境条件而进行的农业生产。设施农业作为现代农业的重要组成部分，在我国广大农村已推广应用多年，它的发展给我国传统农业注入了新鲜血液，解决了大部分人的温饱问题.发达国家的设施农业，已形成成套技术、完备的设施设备、生产规范，产量稳定。在这些国家，设施建设规模大，生产效率高，始终坚持高新技术的示范、推广与应用，获得了可观的效益。以荷兰为例，全国有玻璃温室13000h m².且均为大型现代化连栋温室，自动化程度高、生产效率高，温室内温、光、水、气、肥等实现了智能化控制。从品种选择、栽培管理到采收包装形成了一整套完整规范的技术体系，番茄、黄瓜等实现了一年一大茬的无土长季节栽培，采收期长达9～10个月，黄瓜平均每株采收80条，番茄平均每株采收35穗果，平均产量60Kg/m²，创造了当今世界最高产量和效益水平。温室节能技术也是温室研究工作的重点，随着《京都协议书》的执行，荷兰作为议定书的协议国，规定所有行业的能源效率到2010年降至1980年的35％，相当于减少65％的化石燃料的使用，温室行业分担了全国20％左右的义务。目前，他们采取的主要措施包括：提高覆盖材料透光率，增加温室太阳能入射量，在此方面他们主要开发了温室屋顶清洗机械和Zigzag板材的开发；热能多用途利用和余热回收；温室浅层地能节能技术的应用；保温隔热技术的研究，主要体现在三个方面，一是内保温幕帘的广泛使用，二是天沟的保温，三是增加温室的气密性和外维护结构的保温；新型节能新技术的研究与开发，比如改造温室结构，充分利用太阳能，培养耐低温作物等等。在以色列现代化温室可根据作物对环境的不同要求，通过计算机对内部环境如光、温、水、气、肥等因子进行自动监测和调控，实现温室作物全天候、周年性的高效生产。该国的工厂化农业，黄瓜、西红柿的产量达50Kg/m²，玫瑰产量达32枝/m²，是露地栽培的10～20倍。美国、日本等国还推出了代表当今世界最先进水平的全封闭式生产体系，即人工补充光照、全部采用计算机控制、由机器人或机械手进行移栽作业的“植物工厂”全年收获产品20茬以上，蔬菜年产量是露地栽培的数十倍，这些国家的设施农业的共同特点是已实现了集约化、规模化、专业化生产，温室及配套设施的生产高度社会化。目前，我国设施园艺面积已达250余万公顷，约占世界设施园艺总面积的85％。设施园艺年产值达到2000多亿元。在种植结构上，设施蔬菜面积占我国设施园艺总面积的95％以上。在区域分布上，70％以上分布在黄淮海及其以北地区。设施园艺的发展为解决长期困扰我国北方地区蔬菜冬淡季供应问题，改善城乡居民生活，促进社会稳定发挥了重要作用。

有机农业是一种完全不用化学合成的肥料、农药、生长调节剂、畜禽饲料添加剂等物质，也不使用基因工程生物及其产物的生产体系，其核心是建立和恢复农业生态系统的生物多样性和良性循环，以维持农业的可持续发展。在有机农业生产体系中，作物秸杆、畜禽粪肥、豆科作物、绿肥和有机废弃物是土壤肥力的主要来源；作物轮作以及各种物理、生物和生态措施是控制杂草和病虫害的主要手段。有机农业生产体系的建立需要有一个有机转换过程。

有机农业是一个促进生物多样性、生物圈循环和土壤生物活动的生态性生产管理体系。有机农业要求尽量采取恢复、维持、促进生态和谐的管理措施，完全不用或基本不用人工合成的化学肥料、化学农药、生长调节剂和畜禽饲料添加剂等，尽可能减少空气、土壤和水分的污染，遵循贴近自然的生态学原理，协调种植业和养殖业的平衡，采用一系列可持续发展的农业技术，持续稳定、循环发展的农业生产体系。有机农业的生产过程生产出的产品，称为有机食品。与国内其他绿色食品的最显著差别是，前者在其生产和加工过程中绝对禁止使用农药、化肥、激素等人工合成物质，后者则允许有限制地使用这些物质。因此，有机食品的生产要比其他食品难得多，需要建立全新的生产体系，采用相应的替代技术。有机食品是一类真正源于自然、富营养、高品质的环保型安全食品。现有的设施农业发展中还存在的主要问题：一是，现有的设施农业的整体科技发展水平不高，设施结构简易，环境控制能力、生产管理很大程度上还依靠经验，与标准化、精准化生产管理的要求还相差甚远。设施农业在环境控制、管理技术、生物技术、人工智能技术、网络信息技术等方面需要完善。二是，设施农业的经营效益较低。我国土地生产经营方式以户为单位家庭承包经营，发展起来的设施农业规模较小，产品的市场不稳定，全过程的产业链条尚未形成，社会化服务体系还未完全建立。三是，我国设施农业的机械化程度低。我国设施农业机械的配套水平不高，机械化作业水平低，目前生产仍以人力为主，劳动强度大。机械化水平低的问题已成为制约我国设施农业发展的瓶颈环节。四是，我国设施农业运行管理水平有待提高。从专用品种的繁育到环境运行的合理控制等方面来看，我国设施农业的运行管理水平与高产、优质、安全、高效的要求还有很大的差距，运行管理水平亟待提高。总体上讲，许多关键技术问题还有待于研究解决，与之相配套的相关产业还未健全，特别是现有的设施建筑的温室运行费用普遍较高，水、电、暖费用较高，建筑能耗高，造成了农业生产成本高，致使设施农业缺乏经济实用，障碍了设施农业的发展。

现有的设施农业的设施主要集中在农业建筑领域，特别是各种温室大棚的建筑技术，从单体到联栋的各种大棚，从采用塑料薄膜到采用pvc的透光板，但是相对于大棚内的设施还没有改进，主要仍采用传统的土地栽培，这样障碍了种植业的发展，即使在我国设施农业发展领先的寿光地区，其设施农业技术仍以温室技术为主，野蛮的利用土地采用大量的化肥和农药，土地已经被野蛮过度的使用，无法再利用化肥实现更高的产能了，因而温室实施农业也走到了发展的尽头，急需要新的技术突破来实现农业种植业的更新换代。现有的无土栽培中，气雾栽培以及液体栽培已经成熟，但是主要还处于实验室阶段，虽然有简单的无土栽培设施，如管道气雾栽培设施，但是这些设施没有温度控制设备，无法实现有效的温度控制，仅依靠调节温室内的空气的方式来实现对种植物的温度调节和控制，这样的技术不仅耗能，同时无法实现对种植物的温度控制，因而急需改进现有的农业种植设备。

货架的概念，就一股字面而言，货架泛指存放货物的架子。在仓库设备中，货架是指专门用于存放成件物品的保管设备。货架在物流及仓库中占有非常重要的地位，随着现代工业的迅猛发展，物流量的大幅度增加，为实现仓库的现代化管理，改善仓库的功能，不仅要求货架数量多，而且要求具有多功能，并能实现机械化，自动化要求。

货架的作用及功能。货架在现代物流活动中，起着相当重要的作用，仓库管理实现现代化，与货架的种类、功能有直接的关系。

货架的作用及功能有如下几方面：(1)货架是一种架式结构物，可充分利用仓库空间，提高库容利用率，扩大仓库储存能力。

(2)存入货架中的货物，互不挤压，物资损耗小，可完整保证物资本身的功能，减少货物的损失。

(3)货架中的货物，存取方便，便于清点及计量，可做到先进先出。

(4)保证存储货物的质量，可以采取防潮、防尘、防盗、防破坏等措施，以提高物资存储质量。

(5)很多新型货架的结构及功能有利于实现仓库的机械化及自动化管理。

按货架是固定式的或是移动型的，可分为：(1)固定型货架：固定型货架可细分为搁板式、托盘式、贯通式、重力式、压入式、阁楼式、钢结构平台、悬臂式、流动式、抽屉式和牛腿式货架等。

(2)移动型货架：移动型货架可细分为移动式货架和旋转式货架，其中移动式货架又可细分为轻中型移动式货架(又称密集架，分为手动和电动)、重型托盘式移动货架，旋转式货架又可细分为水平旋转式、重直旋转式货架两种。

按货架整体结构是焊接式或是组装式的，可分为：(1)焊接式货架。

(2)组装式货架。目前国内大多使用组装式货架。

按货架系统与仓库建筑结构的联接与否，可分为：(1)库架合一式货架。货架系统和建筑物屋顶等构成一个不可分割的整体，由货架立柱直接支撑屋顶荷载，在两侧的柱子上安装建筑物的围护(墙体)结构。

(2)分离结构式货架。货架系统和建筑物为两个单独的系统，互相之间无直接联接。

按货架每层载重量，大致可分为：(1)轻型货架：每层载重量不大于150kg。

(2)中型货架：每层载重量为150～500kg。

(3)重型货架：每层载重量在500kg以上。

按货架的高度分为：(1)低位货架：高度5m以下。

(2)高位货架：高度5～12m。

(3)超高位货架：12m以上。

各种货架系统的结构特点、应用范围及选型原则。

层板式货架：层板式货架通常均为人工存取货方式，组装式结构，层间距均匀可调，货物也常为散件或不是很重的已包装物品(便于人工存取)，货架高度通常在2.5m以下，否则人工难以触及。单元货架跨度(即长度)不宜过长，单元货架深度(即宽度)不宜过深，按其单元货架每层的载重量可分为轻、中、重型层板式货架，层板主要为钢层板。

(1)轻型层板式货架：单元货架每层载重量不大于150kg，总承载一股不大于600kg。单元货架跨度通常不大于2m，深度不大于1m(多为0.6m以内)，高度一股在2.5m以内，常见的为角钢式立柱货架\轻型仓储式货架结构，外观轻巧、漂亮，主要适用于存放轻、小物品。资金投入少，广泛用于电子、轻工、文教等行业。

(2)中型层板式货架：单元货架每层载重量一股在150～500kg之间，总承载一股不大于2000kg。单元货架跨度通常不大于2.6m，深度不大于1m，高度一股在2.5m以内。中型层板式货架应用广泛，适用于各行各业。

(3)重型层板式货架：单元货架每层载重通常在500～1000kg之间，单元货架跨度一股在3m以内，深度在1.2m以内，高度不限，且通常是与重型托盘式货架相结合、相并存，下面几层为层板式，人工存取作业，高度在2m以上的部分通常为托盘式货架，使用叉车进行存取作业。主要用于一些既需要整托存取，又要零存零取的情况，在大型仓储式超市和物流中心较为多见。

托盘式货架：托盘式货架，又俗称横梁式货架，或称货位式货架，通常为重型货架，在国内的各种仓储货架系统中最为常见。首先须进行集装单元化工作，即将货物包装及其重量等特性进行组盘，确定托盘的类型、规格、尺寸，以及单托载重量和堆高(单托货物重量一股在2000kg以内)，然后由此确定单元货架的跨度、深度、层间距，根据仓库屋架下沿的有效高度和叉车的最大叉高决定货架的高度。单元货架跨度一股在3m以内，深度在1.5m以内，低、高位仓库货架高度一股在12m以内，超高位仓库货架高度一股在30m以内(此类仓库基本均为自动化仓库，货架总高由若干段12m以内立柱构成)。此类仓库中，低、高位仓库大多用前移式电瓶叉车、平衡重电瓶叉车、三向叉车进行存取作业，货架较矮时也可用电动堆高机，超高位仓库用堆垛机进行存取作业。此种货架系统空间利用率高，存取灵活方便，辅以计算机管理或控制，基本能达到现代化物流系统的要求。广泛应用于制造业、第三方物流和配送中心等领域，既适用于多品种小批量物品，又适用于少品种大批量物品。此类货架在高位仓库和超高位仓库中应用最多(自动化仓库中货架大多用此类货架)。

贯通式货架：贯通式货架又称通廊式货架、驶入式货架。此系统货架排布密集，空间利用率极高，几乎是托盘式货架的两倍，但货物必须是少品种大批量型，货物先进后出。首先须进行集装单元化工作，确定托盘的规格、载重量及堆高。由此确定单元货架的跨度、深度、层间距，根据屋架下沿的有效高度确定货架的高度。靠墙区域的货架总深度最好控制在6个托盘深度以内，中间区域可两边进出的货架区域总深度最好控制在12个托盘深度以内，以提高叉车存取的效率和可靠性(此类货架系统中，叉车为持续“高举高打”作业方式，叉车易晃动而撞到货架，故稳定性的考虑充分与否至关重要)。此类仓储系统稳定性较弱，货架不宜过高，通常应控制在10m以内，且为了加强整个货架系统的稳定性，除规格、选型要大一些外，还须加设拉固装置。单托货物不宜过大、过重，通常重量控制在1500kg以内，托盘跨度不宜大于1.5m。常配叉车为前移式电瓶叉车或平衡重电瓶叉车。

然而现有的货架基本上应用于商业和仓储，还没有将货架应用于农业生产的案例。

发明内容

本发明的目的就是提供货架式工厂化农业生产线，可以规模化、立体化、智能化、模块化、新能源化、工厂化的实现农业生产的设施，将农业生产箱体放置在支架上，并在支架上设置或种植箱体周围设置温度控制、补光、营养物质提供、信息采集等装置实现生产过程的温度、湿度、二氧化碳浓度、营养液浓度等精确、动态、分区、智能、节能的控制，即实现了农业生产箱体的人工环境的控制，进而实现了工厂化、低成本农业生产，适合于育种、水产、畜产、菌类等的批量生产。

具体发明内容如下：货架式工厂化农业生产线，包括农业生产箱体、支架、补光的照明设备、营养物输送管道，其特征是：至少包括一个多层支架，在每层支架上设置有多个农业生产箱体，所述的农业生产箱体的内部设置有用于种植或者养殖或者培植的设施，需要进行生产的农业产品放置在农业生产箱体的内部，所述支架按照横向或者纵向或者横向与纵向混合排列或者构成闭环回路排列，在每层支架上设置有补光照明设备和液体输送管道，所述补光照明设备设置在农业生产箱体的上部。所述补光照明设备、液体输送管道为其提供必备的补光以及营养物质输送，以实现立体工厂化的农业生产。

为了给支架上的农业生产箱体保温及透光在支架的两侧设置有至少下列之一：A、透光保温的玻璃、PVC板；B、透光塑料薄膜；C、可以开启的保温窗帘、卷帘保温被；D、可以移动的不透光保温材料。

任意的支架都可以是适合于本发明的农业生产线，但是通常的支架选择自下列至少一种：A、常规货架；包括轻型钢板货架、铆钉货架、中型层板货架、次重层板货架、次重木层板货架；B、重型货架；包括：货位式货架、压入式货架、驶入式货架、窄巷道货架、重力式货架；C、扩展货架，包括：悬臂式货架、流利式货架、抽屉式模具货架、抽屉悬臂货架、中型阁楼货架、4S汽配阁楼、钢平台。

在支架周围，还设置有至少下列装置之一：A、堆垛机：堆垛机是整个自动化生产线的核心运输设备，通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现把农业生产箱体从一处搬运到另一处。它由机架(上横梁、下横梁、立柱)、水平行走机构、提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。

可以通过下列方式确定堆垛机的选型：①堆垛机形式的确定：堆垛机形式多种多样，包括单轨巷道式堆垛机、双轨巷道式堆垛机、转巷道式堆株机、单立柱型堆垛机、双立柱型堆垛机等等。

②堆垛机速度的确定：根据仓库的流量要求，计算出堆垛机的水平速度、提升速度及货叉速度。

③其它参数及配置：据仓库现场情况及用户的要求选定堆垛机的定位方式、通讯方式等。堆垛机的配置可高可低，视具体情况而定。

B、输送设施：实现对农业生产箱体从一处搬运到另一处的设备，包括：辊道输送机、链条输送机、皮带输送机、升降移载机、提升机等。同时，还要根据仓库的瞬时流量合理确定输送系统的速度。

C、升降机：可以将农业生产箱体进行高度方向提升或降低的设备，包括手动、液压、电动等不同的升降机。

D、登高车，工作人员可以利用其进行等高的车辆。

在支架的底部设置有可以使其运动的车轮或轨道，支架可以沿轨道或利用车轮进行手动或电动智能控制运动，使得不同为位置的支架可以相互调换位置，以便于对其进行加工、补光、接受太阳光照射。

农业生产箱体内部设置有下列一种：A、农业生产箱体的内部设置有一层或多层的种植盘，对于芽菜类农作物，在种植盘底部设置凹槽或开孔，在凹槽或开孔处放培养基质、多孔类物质、培植杯、菌类生长所需的营养物质，将种子放置培养基质、多孔类物质、培植杯中，可以实现种植芽菜、菌类不需要外接营养源的农作物的生产。

B、用于基质栽培的基质；C、用于水产类养殖的液体；D、用于畜类养殖的器材。

在支架或农业生产箱体周围设置下列至少一种设备：A、信息采集系统：通过设置在传输设备、农业生产箱体周围的信息采集器件，将农业生产箱体内部的信息采集后，通过信息传递线将信息传递到箱体外部；B、气体输送管道：该管道与农业生产箱体连接，将外部的二氧化碳、氧气、新风输送到农业生产箱体内部，多种气体可以利用一个管道在不同的时间进行输送或者多种气体利用设置在气体输送管道内部的多个子管进行输送；C、电力使用设备：所述设备选自下列至少一种：灯泡、音频发生器、电加热器、微波发生器、雾化器、电磁发生器；D、换热器：所述换热器设置在传输设备的底部或者内壁或者顶部，其选自下列至少一种：热管、套管、换热器、散热器、风机盘管、塑料管、毛细管；E、液体管道的末端设备：所述末端设备为将液体进行气雾化的装置，或者为将液体进行喷淋的装置，或者为液体开关阀门。

所需要的能源为传统能源、新能源、可再生能源或其互补系统，传统能源由电网提供，新能源、可再生能源优选采用太阳能发电、太阳能采集热能、沼气设备，并将其设置在至少一个农业建筑物的顶部、周围，地热能采集设备设置农业建筑物的周围或底部。

设置有一个中央控制系统，实现对所有种植、养殖、设施、器件的监测、检测、计量、控制，所述中央控制器由智能控制软件、计算机、单板机、传感器、检测设备组成，可以实现对每个箱体内部的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液物质含量进行控制，进而实现智能化的生产；温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液物质含量传感器设置在传输农业生产箱体的周围或内部或者工厂化农业建筑物内部，实现对各所控制的物理量的采集，所述的传感器与中央计算机连接，在计算机内设置由专业的智能控制软件，实现对工厂化农业建筑物内部设置各种设施的智能控制。

在一个工厂化农业建筑物内部设置有多个货架式生产线，多个货架式生产线可以水平和垂直的排列，优选的建筑物按照东西长南北方短的布局，使得室内的生产线可以有更大的采光效果，在建筑物内部的一个区域设置用于办公、加工、仓储、交易、育种、中央控制管理的区域，优选将此区域设置在建筑物北侧，太阳能采集设备设置在建筑物顶部，或者设置在建筑物的底部或周围，根据透光的要求选择太阳能真空管、太阳能透光薄膜电池、单晶硅、多晶硅电池的至少一种作为太阳能采集设备。

在一个区域内设置有多个工厂化农业建筑物，在建筑物内部设置有多组货架式生产线，区域内设置一定的建筑物用于办公、加工、仓储、交易、育种、中央控制管理用地，其余用于作物生产，电力设施、空调设施提供到每一个建筑物内，太阳能电力及热能采集装置设置在建筑物顶部或区域内地面上或建筑物墙体上，优选的将太阳能采集设备设置在配套用房上部，或者根据透光的要求选择太阳能真空管、太阳能透光薄膜电池、单晶硅、多晶硅电池，沼气池设置在建筑物的底部或周围。

此种实施农业能源供应的优点为：1、采用本发明为工厂化农业提供了农业生产的自动化生产线，使得工厂化农业可以依托此设施实现农业工厂化的生产；2、本发明既可以针对独立的建筑提供设施农业设施，更适合于应用于在一个区域内的多个设施农业建筑内的农业设施；3、本发明可以适合于各种种植、养殖、水产等农业生产；4、本发明可以实现大批量、智能化、工厂化、无菌化的农业生产；5、本发明可以实现采用新能源实现工厂化农业的能源供应。

附图说明

附图中数字标号的具体含义为：1：太阳能光伏电池，2：太阳能光热采集系统，3：辅助用房，4：养殖设施，5：种植设施，6：蓄热池，7：保温墙体，8：沼气池，9：太阳能光热采集传输系统，10：营养物质液体，11：电力传输管道，12：空调热能(冷)传输管道，13：信息传输管道，14：气体输送管道，15：农业生产箱体，16：支架，17：气雾发生器，18：监控设备，19：补光灯，20：音频发生器，21：保温箱体，22：风机盘管，23：视频采集器，24：二氧化碳发生器，25：营养储存器，26：农业生产箱体内设施，27：横向货架式生产线，28：纵向货架式生产线，29：升降机，30：工作区，31：保温窗帘，32：车轮。

图示内容为：图1：三横生产线(俯视图)；图2：三层支架生产线(侧视图；图3：生产线上设置的管理控制系统；图4：单体工厂化农业自动化生产系统；图5：营养液体及能源输送管道。

具体实施方式

实施例一：三横一纵生产线如图1所示，本图为三横生产线，设置有三个横向的生产线27以及一个纵向28的传输系统，在一个横向生产线上的两侧设置有可以开启的保温窗帘31，根据需要为其提供保温，在其间设置有6个升降机29，用于将农业生产箱体进行升降，在纵向生产线的一侧，设置有工作区30，用于对农业生产箱体进行加工后，经传输机传输到不同的位置，在需要的时间再将农业生产箱体利用传输机将其传输到工作区进行加工，从而实现自动化的生产。

实施例二：三层支架生产线如图2所示，本图为三层生产线，三层共同设置在一个支架上，在三层的每一层上设置有多个农业生产箱体，用于不同目的生产，在支架的底部设置有车轮32，可以将整个支架进行运动，以便于将不同区域的支架进行调整位置。

实施例三：生产线上设置的管理控制系统如图3所示，本图为设置在生产线的中央控制系统，该部分设置在农业生产箱体周围，用于对农业生产箱体进行管理控制。

在农业生产箱体内部设置有五个管道，液体管道10，电力传输管道11，空调热能(冷)传输管道12，信息传输管道13，气体输送管道14，为箱体内部的种植物提供所需的物质、能源、信息，液体10，在箱体内部的液体输送管道上，设置有下列至少一种器件，将水输送给农业生产箱体内部，气雾装置、喷淋装置、管道出口。电力传输管道11，箱体内部的电力设备选自下列至少一种：灯泡、音频发生器、电加热器、微波发生器、雾化器、电磁发生器。采用灯泡对种植物进行补光，采用音频发生器、电磁发生器发出的不同的音频、磁场实现对种植物种植过程的刺激和影响，促进植物、动物的生长，电加热器在传统能源不足是为系统提供热能或实现局部的温度的调节和控制，微波发生器、雾化器实现对水进行雾、气化。空调热能(冷)传输管道12上设置有空调末端，并设置在箱体的底部、内壁、顶部，即设置在隔板上部或隔板的下部或隔板上，空调末端设备选自下列至少一种：热管、套管、换热器、散热器、风机盘管、塑料管、毛细管；信息传输管道13，在信息管道内部设置有信息传递线，在箱体内部设置信息采集器件，将箱体内部的信息采集后，通过信息传递线将信息传递到箱体外部，信息采集器件优选下列至少一个器件：温度压力浓度传感器、视频采集器、叶茎长度传感器、重量传感器；气体输送管道14可以将外部的二氧化碳、氧气、新风输送到箱体内部。多种气体可以利用一个管道在不同的时间进行输送或者多种气体利用设置在气体输送管道内部的多个子管进行输送。所有箱体内部的器件可以根据需要设置在箱体的底部、内壁、顶部，即设置在隔板上部或隔板的下部或隔板上，但无论设置在箱体任何部位或隔板或下部，都是通过管道与外部进行物质、能源、信息的交换、传递。

实施例四：单体工厂化农业自动化生产系统如图4所示，在一个梯形外形的工厂化建筑物的顶部设置有太阳能光伏1以及太阳能光热2采集系统，在其内部设置有农业生产箱体16，可以设置用于不同目的的农业种植箱体或养殖箱体16，梯形农业建筑按照东西长进行布置，北侧墙体内侧设置辅助用房，辅助用房内设置电力设备间、锅炉设备间、加工设备间、储存设备间、办公设备间，太阳能光热采集系统将采集热能储存在设置在建筑物地面以下的蓄热箱体内6，蓄热箱体的热能通过空调输送管道实现热能的输送，动植物的废弃物放置在沼气池中，沼气池8设置在建筑物北侧的地面以下，建筑物按照50％的节能标准进行设计，建筑物顶部的太阳能光热采集系统中采用透明玻璃，其顶部采用单晶硅太阳能电池，也可以采用透明的薄膜太阳能电池，其内部种植物就可以种植采光的农作物，这样农业生产的主要能源都可以采用可再生能源进行生产。

实施例五：营养液体及能源输送管道如图5所示，在一个工厂化农业车间内设置有两条生产线农业自动生产线，生产线的水、电力、空调设备的管道相互连接，实现对农业生产箱体内的营养液、能源的输送与控制，营养液体将营养液输送给第一条生产线后再输送到第二条生产线，然后回流到营养液储存装置中，电力输送电线将电力输送到第一条以及第二条生产线上，实现营养液及电力的输送。太阳能光热采集系统采集的热能存储在设置在地面以下的蓄热箱体中，蓄热箱体通过管道将热能输送到每一个箱体内，通过设置在传输带内部的换热装置(风机盘管)实现对种植物的能源供应和控制。

可以结合上述的案例实现各种工厂化农业的生产。

Claims (10)

1.货架式工厂化农业生产线，包括农业生产箱体、支架、补光的照明设备、营养物输送管道，其特征是：至少包括一个多层支架，在每层支架上设置有多个农业生产箱体，所述的农业生产箱体的内部设置有用于种植或者养殖或者培植的设施，需要进行生产的农业产品放置在农业生产箱体的内部，所述支架按照横向或者纵向或者横向与纵向混合排列或者构成闭环回路排列，在每层支架上设置有补光照明设备和液体输送管道，所述补光照明设备设置在农业生产箱体的上部。

2.根据权利要求1所述的货架式工厂化农业生产线，其特征是：为了给支架上的农业生产箱体保温及透光在支架的两侧设置有至少下列之一：

A、透光保温的玻璃、PVC板；

B、透光塑料薄膜；

C、可以开启的保温窗帘、卷帘保温被；

D、可以移动的不透光保温材料。

3.根据权利要求1所述的货架式工厂化农业生产线，其特征是：支架选择自下列至少一种：

A、常规货架；

B、重型货架；

C、扩展货架。

4.根据权利要求1所述的货架式工厂化农业生产线，其特征是：在支架周围，还设置有至少下列装置之一：

A、堆垛机；

B、输送设施；

C、升降机；

D、登高车。

5.根据权利要求1所述的货架式工厂化农业生产线，其特征是：在支架的底部设置有可以使其运动的车轮或轨道，支架可以沿轨道或利用车轮进行手动或电动智能控制运动，使得不同为位置的支架可以相互调换位置，以便于对其进行加工、补光、接受太阳光照射。

6.根据权利要求1所述的货架式工厂化农业生产线，其特征是：农业生产箱体内部设置有下列一种：

A、农业生产箱体的内部设置有一层或多层的种植盘，对于芽菜类农作物，在种植盘底部设置凹槽或开孔，在凹槽或开孔处放培养基质、多孔类物质、培植杯、菌类生长所需的营养物质，将种子放置培养基质、多孔类物质、培植杯中，可以实现种植芽菜、菌类不需要外接营养源的农作物的生产；

B、用于基质栽培的基质；

C、用于水产类养殖的液体；

D、用于畜类养殖的器材。

7.根据权利要求1所述的货架式工厂化农业生产线，其特征是：在支架或农业生产箱体周围设置下列至少一种设备：

A、信息采集系统：通过设置在传输设备、农业生产箱体周围的信息采集器件，将农业生产箱体内部的信息采集后，通过信息传递线将信息传递到箱体外部；

B、气体输送管道：该管道与农业生产箱体连接，将外部的二氧化碳、氧气、新风输送到农业生产箱体内部，多种气体可以利用一个管道在不同的时间进行输送或者多种气体利用设置在气体输送管道内部的多个子管进行输送；

C、电力使用设备：所述设备选自下列至少一种：灯泡、音频发生器、电加热器、微波发生器、雾化器、电磁发生器；

D、换热器：所述换热器设置在传输设备的底部或者内壁或者顶部，其选自下列至少一种：热管、套管、换热器、散热器、风机盘管、塑料管、毛细管；

E、液体管道的末端设备：所述末端设备为将液体进行气雾化的装置，或者为将液体进行喷淋的装置，或者为液体开关阀门。

8.根据权利要求1所述的货架式工厂化农业生产线，其特征是：设置有一个中央控制系统，实现对所有种植、养殖、设施、器件的监测、检测、计量、控制，所述中央控制器由智能控制软件、计算机、单板机、传感器、检测设备组成，可以实现对每个箱体内部的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液物质含量进行控制，进而实现智能化的生产；温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液物质含量传感器设置在传输农业生产箱体的周围或内部或者工厂化农业建筑物内部，实现对各所控制的物理量的采集，所述的传感器与中央计算机连接，在计算机内设置由专业的智能控制软件，实现对工厂化农业建筑物内部设置各种设施的智能控制。

9.根据权利要求1所述的货架式工厂化农业生产线，其特征是：在一个工厂化农业建筑物内部设置有多个货架式生产线，多个货架式生产线可以水平和垂直的排列，优选的建筑物按照东西长南北方短的布局，使得室内的生产线可以有更大的采光效果，在建筑物内部的一个区域设置用于办公、加工、仓储、交易、育种、中央控制管理的区域，优选将此区域设置在建筑物北侧，太阳能采集设备设置在建筑物顶部，或者设置在建筑物的底部或周围，根据透光的要求选择太阳能真空管、太阳能透光薄膜电池、单晶硅、多晶硅电池的至少一种作为太阳能采集设备。

10.根据权利要求1所述的货架式工厂化农业生产线，其特征是：在一个区域内设置有多个工厂化农业建筑物，在建筑物内部设置有多组货架式生产线，区域内设置一定的建筑物用于办公、加工、仓储、交易、育种、中央控制管理用地，其余用于作物生产，电力设施、空调设施提供到每一个建筑物内，太阳能电力及热能采集装置设置在建筑物顶部或区域内地面上或建筑物墙体上，优选的将太阳能采集设备设置在配套用房上部，或者根据透光的要求选择太阳能真空管、太阳能透光薄膜电池、单晶硅、多晶硅电池，沼气池设置在建筑物的底部或周围。

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