Awtor: Jing Zhao，Zengchan Zhou，Yunlong Bu, ug uban pa. Tinubdan sa Media：Teknolohiya sa Inhenyeriya sa Agrikultura (greenhouse horticulture)

Ang pabrika sa planta naghiusa sa modernong industriya, biotechnology, nutrient hydroponics, ug teknolohiya sa impormasyon aron ipatuman ang taas nga katukma sa pagkontrol sa mga hinungdan sa palibot sa pasilidad. Kini hingpit nga sirado, adunay gamay nga kinahanglanon sa palibot, nagpamubo sa panahon sa pag-ani sa tanom, nagdaginot sa tubig ug abono, ug uban sa mga bentaha sa produksiyon nga wala’y pestisidyo ug walay paglabay sa basura, ang kahusayan sa paggamit sa yuta sa yunit 40 hangtod 108 ka pilo kaysa sa produksiyon sa bukas nga uma. Lakip niini, ang intelihente nga artipisyal nga tinubdan sa kahayag ug ang regulasyon sa kahayag sa palibot niini adunay hinungdanon nga papel sa kahusayan sa produksiyon niini.

Isip usa ka importanteng pisikal nga hinungdan sa palibot, ang kahayag adunay dakong papel sa pag-regulate sa pagtubo sa tanom ug metabolismo sa materyal. "Usa sa mga nag-unang bahin sa pabrika sa planta mao ang hingpit nga artipisyal nga tinubdan sa kahayag ug ang pagkaamgo sa intelihenteng regulasyon sa palibot sa kahayag" nahimong usa ka kinatibuk-ang konsensus sa industriya.

Ang panginahanglan sa mga tanom alang sa kahayag

Ang kahayag mao lamang ang tinubdan sa enerhiya sa photosynthesis sa tanom. Ang intensidad sa kahayag, kalidad sa kahayag (spectrum) ug ang panagsang pagbag-o sa kahayag adunay dakong epekto sa pagtubo ug paglambo sa mga tanom, diin ang intensidad sa kahayag adunay pinakadako nga epekto sa photosynthesis sa tanom.

■ Kakusog sa kahayag

Ang kakusog sa kahayag makausab sa morpolohiya sa mga tanom, sama sa pagpamulak, gitas-on sa internode, gibag-on sa punoan, ug gidak-on ug gibag-on sa dahon. Ang mga kinahanglanon sa mga tanom alang sa kakusog sa kahayag mahimong bahinon sa mga tanom nga mahigugmaon sa kahayag, medium-light-loving, ug low-light-tolerant. Ang mga utanon kasagaran mga tanom nga mahigugmaon sa kahayag, ug ang ilang light compensation points ug light saturation points medyo taas. Sa mga pabrika sa artipisyal nga kahayag, ang mga kinahanglanon sa mga tanom alang sa kakusog sa kahayag usa ka importante nga basehan sa pagpili sa artipisyal nga mga tinubdan sa kahayag. Ang pagsabot sa mga kinahanglanon sa kahayag sa lain-laing mga tanom importante sa pagdesinyo sa artipisyal nga mga tinubdan sa kahayag. Gikinahanglan kaayo ang pagpauswag sa performance sa produksyon sa sistema.

■ Kalidad sa kahayag

Ang kalidad sa kahayag (spectral) nga distribusyon adunay usab hinungdanon nga impluwensya sa photosynthesis ug morphogenesis sa tanom (Figure 1). Ang kahayag kabahin sa radiation, ug ang radiation usa ka electromagnetic wave. Ang mga electromagnetic wave adunay mga kinaiya sa balud ug quantum (particle) nga mga kinaiya. Ang quantum sa kahayag gitawag nga photon sa natad sa horticulture. Ang radiation nga adunay wavelength range nga 300~800nm ​​gitawag nga physiologically active radiation sa mga tanom; ug ang radiation nga adunay wavelength range nga 400~700nm gitawag nga photosynthetically active radiation (PAR) sa mga tanom.

Ang chlorophyll ug carotene mao ang duha ka labing importante nga pigment sa photosynthesis sa tanom. Gipakita sa Figure 2 ang spectral absorption spectrum sa matag photosynthetic pigment, diin ang chlorophyll absorption spectrum naa sa pula ug asul nga mga banda. Ang sistema sa suga gibase sa spectral nga panginahanglan sa mga tanom aron artipisyal nga madugangan ang kahayag, aron mapalambo ang photosynthesis sa mga tanom.

■ photoperiod
Ang relasyon tali sa photosynthesis ug photomorphogenesis sa mga tanom ug sa gitas-on sa adlaw (o oras sa photoperiod) gitawag nga photoperiodity sa mga tanom. Ang photoperiodity suod nga nalambigit sa light hours, nga nagtumong sa oras nga ang tanom gi-irradiate sa kahayag. Ang lainlaing mga tanom nanginahanglan usa ka piho nga gidaghanon sa mga oras sa kahayag aron makompleto ang photoperiod aron mamulak ug mamunga. Sumala sa lainlaing mga photoperiod, kini mahimong bahinon sa mga tanom nga taas og adlaw, sama sa repolyo, ug uban pa, nga nanginahanglan labaw sa 12-14 ka oras nga light hours sa usa ka piho nga yugto sa pagtubo niini; ang mga tanom nga mubo og adlaw, sama sa sibuyas, soybeans, ug uban pa, nanginahanglan wala’y 12-14 ka oras nga illumination hours; ang mga tanom nga medium-sun, sama sa pepino, kamatis, sili, ug uban pa, mahimong mamulak ug mamunga ubos sa mas taas o mas mubo nga kahayag sa adlaw.
Taliwala sa tulo ka elemento sa palibot, ang intensidad sa kahayag usa ka importante nga basehan sa pagpili sa artipisyal nga tinubdan sa kahayag. Sa pagkakaron, adunay daghang mga paagi sa pagpahayag sa intensidad sa kahayag, labi na ang mosunod nga tulo.
（1）Ang illumination nagtumong sa surface density sa luminous flux (luminous flux kada unit area) nga nadawat sa nalamdagan nga plane, sa lux (lx).

（2）Aktibo nga radyasyon sa photosynthetically, PAR，Yunit：W/m²。

（3）Ang photosynthetically effective photon flux density PPFD o PPF mao ang gidaghanon sa photosynthetically effective radiation nga moabot o moagi sa unit time ug unit area, unit：μmol/(m²·s)。Kini nagtumong sa intensity sa kahayag nga 400~700nm nga direktang may kalabutan sa photosynthesis. Kini usab ang labing kasagarang gigamit nga light intensity indicator sa natad sa produksiyon sa tanom.

Pag-analisar sa tinubdan sa kahayag sa tipikal nga sistema sa dugang nga suga
Ang artipisyal nga suga nga suplemento mao ang pagdugang sa intensidad sa kahayag sa target nga lugar o pagpalugway sa oras sa kahayag pinaagi sa pag-instalar og sistema sa suga nga suplemento aron matubag ang panginahanglan sa kahayag sa mga tanom. Sa kinatibuk-an, ang sistema sa suga nga suplemento naglakip sa mga kagamitan sa suga nga suplemento, mga sirkito ug sistema sa pagkontrol niini. Ang mga tinubdan sa suga nga suplemento kasagaran naglakip sa pipila ka komon nga mga tipo sama sa mga incandescent lamp, fluorescent lamp, metal halide lamp, high-pressure sodium lamp ug mga LED. Tungod sa ubos nga elektrisidad ug optical efficiency sa mga incandescent lamp, ubos nga photosynthetic energy efficiency ug uban pang mga kakulangan, kini giwagtang na sa merkado, busa kini nga artikulo wala maghimo usa ka detalyado nga pag-analisar.

■ Lamparang fluorescent
Ang mga fluorescent lamp nahisakop sa klase sa low-pressure gas discharge lamps. Ang bildo nga tubo gipuno sa mercury vapor o inert gas, ug ang sulod nga bungbong sa tubo gitabonan og fluorescent powder. Ang kolor sa suga managlahi depende sa fluorescent material nga gitabonan sa tubo. Ang mga fluorescent lamp adunay maayo nga spectral performance, taas nga luminous efficiency, ubos nga power, mas taas nga life (12000h) kon itandi sa mga incandescent lamp, ug medyo barato. Tungod kay ang fluorescent lamp mismo mopagawas og gamay nga kainit, mahimo kini nga duol sa mga tanom para sa suga ug angay alang sa three-dimensional cultivation. Bisan pa, ang spectral layout sa fluorescent lamp dili makatarunganon. Ang labing komon nga pamaagi sa kalibutan mao ang pagdugang og mga reflector aron mapadako ang epektibo nga light source components sa mga tanom sa cultivation area. Ang Japanese adv-agri company nakaugmad usab og bag-ong klase sa supplementary light source HEFL. Ang HEFL nahisakop gyud sa kategorya sa fluorescent lamps. Kini ang kinatibuk-ang termino para sa cold cathode fluorescent lamps (CCFL) ug external electrode fluorescent lamps (EEFL), ug usa ka mixed electrode fluorescent lamp. Nipis kaayo ang tubo sa HEFL, nga may diyametro nga mga 4mm lang, ug ang gitas-on mahimong i-adjust gikan sa 450mm ngadto sa 1200mm sumala sa panginahanglan sa pagtanom. Kini usa ka gipauswag nga bersyon sa naandan nga fluorescent lamp.

■ Lampara sa metal nga halide
Ang metal halide lamp usa ka high-intensity discharge lamp nga maka-excite sa lain-laing elemento aron makahimo og lain-laing wavelengths pinaagi sa pagdugang og lain-laing metal halides (tin bromide, sodium iodide, ug uban pa) sa discharge tube base sa high-pressure mercury lamp. Ang mga halogen lamp adunay taas nga luminous efficiency, taas nga power, maayong light color, taas nga lifetime, ug dako nga spectrum. Apan, tungod kay ang luminous efficiency mas ubos kay sa high-pressure sodium lamps, ug ang lifetime mas mubo kay sa high-pressure sodium lamps, kini gigamit lang karon sa pipila ka mga pabrika.

■ Taas nga presyon sa sodium nga lampara
Ang mga high-pressure sodium lamp nahisakop sa klase sa high-pressure gas discharge lamp. Ang high-pressure sodium lamp usa ka high-efficiency lamp diin ang high-pressure sodium vapor gisudlan sa discharge tube, ug gamay nga kantidad sa xenon (Xe) ug mercury metal halide ang gidugang. Tungod kay ang high pressure sodium lamp adunay taas nga electro-optical conversion efficiency nga adunay mas ubos nga gasto sa paggama, ang high pressure sodium lamp mao ang labing kaylap nga gigamit sa paggamit sa supplementary light sa mga pasilidad sa agrikultura. Bisan pa, tungod sa mga kakulangan sa ubos nga photosynthetic efficiency sa ilang spectrum, sila adunay mga kakulangan sa ubos nga energy efficiency. Sa laing bahin, ang mga spectral component nga gipagawas sa high-pressure sodium lamp kasagaran gikonsentrar sa yellow-orange light band, nga kulang sa pula ug asul nga spectra nga gikinahanglan alang sa pagtubo sa tanom.

■ Diode nga nagpagawas sa kahayag
Isip usa ka bag-ong henerasyon sa mga tinubdan sa kahayag, ang mga light-emitting diode (LED) adunay daghang mga bentaha sama sa mas taas nga electro-optical conversion efficiency, adjustable spectrum, ug taas nga photosynthetic efficiency. Ang LED makapagawas ug monochromatic light nga gikinahanglan alang sa pagtubo sa tanom. Kung itandi sa ordinaryong fluorescent lamps ug uban pang supplemental light sources, ang LED adunay mga bentaha sa pagdaginot sa enerhiya, pagpanalipod sa kalikopan, taas nga kinabuhi, monochromatic light, cold light source ug uban pa. Uban sa dugang nga pag-uswag sa electro-optical efficiency sa mga LED ug sa pagkunhod sa mga gasto nga gipahinabo sa scale effect, ang mga LED grow lighting system mahimong mainstream nga kagamitan alang sa pagdugang sa kahayag sa mga pasilidad sa agrikultura. Tungod niini, ang mga LED grow light gigamit na sa 99.9% sa mga pabrika sa planta.

Pinaagi sa pagtandi, ang mga kinaiya sa lain-laing mga dugang nga tinubdan sa kahayag klarong masabtan, sama sa gipakita sa Talaan 1.

Kagamitan sa suga nga mobile
Ang kakusog sa kahayag suod nga nalambigit sa pagtubo sa mga tanom. Ang three-dimensional nga pagtanom sagad gigamit sa mga pabrika sa tanom. Apan, tungod sa limitasyon sa istruktura sa mga cultivation racks, ang dili patas nga pag-apod-apod sa kahayag ug temperatura taliwala sa mga racks makaapekto sa abot sa mga tanom ug ang panahon sa pag-ani dili ma-synchronize. Usa ka kompanya sa Beijing ang malampusong nakaugmad og manual lifting light supplement device (HPS lighting fixture ug LED grow lighting fixture) niadtong 2010. Ang prinsipyo mao ang pagtuyok sa drive shaft ug sa winder nga gipahimutang niini pinaagi sa pag-uyog sa kuptanan aron ituyok ang gamay nga film reel aron makab-ot ang katuyoan sa pag-atras ug pag-unwind sa wire rope. Ang wire rope sa grow light konektado sa winding wheel sa elevator pinaagi sa daghang set sa reversing wheels, aron makab-ot ang epekto sa pag-adjust sa gitas-on sa grow light. Niadtong 2017, ang nahisgutang kompanya nagdisenyo ug nakaugmad og bag-ong mobile light supplement device, nga awtomatikong maka-adjust sa gitas-on sa light supplement sa tinuod nga oras sumala sa mga panginahanglanon sa pagtubo sa tanom. Ang adjustment device karon na-install na sa 3-layer light source lifting type three-dimensional cultivation rack. Ang ibabaw nga bahin sa aparato mao ang lebel nga adunay labing maayo nga kondisyon sa kahayag, mao nga kini nasangkapan og mga high-pressure sodium lamp; ang tunga nga bahin ug ang ubos nga bahin nasangkapan og mga LED grow light ug usa ka lifting adjustment system. Mahimo niini nga awtomatik nga i-adjust ang gitas-on sa grow light aron makahatag og angay nga palibot sa kahayag alang sa mga tanom.

Kon itandi sa mobile light supplement device nga gipahaom para sa three-dimensional cultivation, ang Netherlands nakaugmad og horizontally movable LED grow light supplement light device. Aron malikayan ang impluwensya sa anino sa grow light sa pagtubo sa mga tanom sa adlaw, ang grow light system mahimong iduso sa duha ka kilid sa bracket pinaagi sa telescopic slide sa pinahigda nga direksyon, aron ang adlaw hingpit nga masidlakan sa mga tanom; sa madag-umon ug maulan nga mga adlaw nga walay kahayag sa adlaw, iduso ang grow light system ngadto sa tunga sa bracket aron ang suga sa grow light system parehas nga mapuno ang mga tanom; ibalhin ang grow light system nga pinahigda pinaagi sa slide sa bracket, malikayan ang kanunay nga pag-disassemble ug pagtangtang sa grow light system, ug makunhuran ang intensity sa trabaho sa mga empleyado, sa ingon epektibo nga pagpauswag sa efficiency sa trabaho.

Mga ideya sa disenyo sa tipikal nga sistema sa suga sa pagtubo
Dili lisod makita gikan sa disenyo sa mobile lighting supplementary device nga ang disenyo sa supplementary lighting system sa pabrika sa planta kasagaran mogamit sa intensity sa kahayag, kalidad sa kahayag, ug mga parameter sa photoperiod sa lain-laing mga panahon sa pagtubo sa tanom isip kinauyokan nga sulod sa disenyo, nga nagsalig sa intelihenteng sistema sa pagkontrol aron ipatuman, nga makab-ot ang katapusang tumong sa pagdaginot sa enerhiya ug taas nga ani.

Sa pagkakaron, ang disenyo ug paghimo sa dugang nga kahayag para sa mga dahonon nga utanon anam-anam nga nahinog. Pananglitan, ang mga dahonon nga utanon mahimong bahinon sa upat ka hugna: yugto sa semilya, tunga-tunga sa pagtubo, ulahing pagtubo, ug katapusan nga hugna; ang mga prutas-utan mahimong bahinon sa yugto sa semilya, yugto sa pagtubo sa tanom, yugto sa pagpamulak, ug yugto sa pag-ani. Gikan sa mga kinaiya sa dugang nga intensidad sa kahayag, ang intensidad sa kahayag sa yugto sa semilya kinahanglan nga gamay nga mas ubos, sa 60~200 μmol/(m²·s), ug dayon anam-anam nga madugangan. Ang mga dahonon nga utanon mahimong moabot hangtod sa 100~200 μmol/(m²·s), ug ang mga prutas nga utanon mahimong moabot sa 300~500 μmol/(m²·s) aron masiguro ang mga kinahanglanon sa intensidad sa kahayag sa photosynthesis sa tanom sa matag panahon sa pagtubo ug matubag ang mga panginahanglanon sa taas nga ani; Sa mga termino sa kalidad sa kahayag, ang ratio sa pula ngadto sa asul importante kaayo. Aron madugangan ang kalidad sa mga semilya ug malikayan ang sobra nga pagtubo sa yugto sa semilya, ang ratio sa pula ngadto sa asul kasagaran gibutang sa ubos nga lebel [(1~2):1], ug dayon anam-anam nga gipakunhod aron matubag ang mga panginahanglanon sa morpolohiya sa kahayag sa tanom. Ang ratio sa pula ngadto sa asul ngadto sa mga dahon nga utanon mahimong ibutang sa (3~6):1. Para sa photoperiod, susama sa intensity sa kahayag, kinahanglan kini magpakita og trend nga motaas uban sa paglugway sa panahon sa pagtubo, aron ang mga dahon nga utanon adunay mas daghang oras sa photosynthesis para sa photosynthesis. Ang disenyo sa light supplement sa mga prutas ug utanon mahimong mas komplikado. Gawas pa sa nahisgutang mga batakang balaod, kinahanglan natong ipunting ang setting sa photoperiod atol sa panahon sa pagpamulak, ug ang pagpamulak ug pagpamunga sa mga utanon kinahanglan nga mapalambo, aron dili kini mo-backfire.

Angayan nga hisgutan nga ang pormula sa kahayag kinahanglan maglakip sa katapusan nga pagtambal alang sa mga kahimtang sa kahayag. Pananglitan, ang padayon nga pagdugang sa kahayag makapauswag pag-ayo sa ani ug kalidad sa mga semilya sa hydroponic leafy vegetable, o paggamit sa UV treatment aron mapauswag pag-ayo ang kalidad sa nutrisyon sa mga sprouts ug mga dahon nga utanon (ilabi na ang mga lilac nga dahon ug pula nga letsugas).

Gawas sa pag-optimize sa pagdugang sa kahayag alang sa pinili nga mga tanom, ang sistema sa pagkontrol sa tinubdan sa kahayag sa pipila ka mga pabrika sa artipisyal nga suga nga planta kusog usab nga milambo sa bag-ohay nga mga tuig. Kini nga sistema sa pagkontrol kasagaran gibase sa istruktura sa B/S. Ang remote control ug awtomatikong pagkontrol sa mga hinungdan sa palibot sama sa temperatura, humidity, kahayag, ug konsentrasyon sa CO2 atol sa pagtubo sa mga tanom natuman pinaagi sa WIFI, ug sa samang higayon, usa ka pamaagi sa produksiyon nga dili limitado sa mga kondisyon sa gawas ang natuman. Kini nga matang sa intelihenteng supplementary light system naggamit sa LED grow light fixture isip supplementary light source, inubanan sa remote intelligent control system, makatubag sa mga panginahanglan sa wavelength illumination sa tanom, ilabi na nga angay alang sa palibot sa pagpananom nga kontrolado sa kahayag, ug makatubag sa panginahanglan sa merkado.

Mga panapos nga komento
Ang mga pabrika sa tanom giisip nga usa ka importante nga paagi sa pagsulbad sa mga problema sa kalibutan sa kahinguhaan, populasyon, ug kalikopan sa ika-21 nga siglo, ug usa ka importante nga paagi aron makab-ot ang pagka-igo sa pagkaon sa umaabot nga mga proyekto sa high-tech. Isip usa ka bag-ong klase sa pamaagi sa produksiyon sa agrikultura, ang mga pabrika sa tanom naa pa sa yugto sa pagkat-on ug pagtubo, ug kinahanglan ang dugang nga atensyon ug panukiduki. Kini nga artikulo naghulagway sa mga kinaiya ug bentaha sa kasagarang mga pamaagi sa dugang nga suga sa mga pabrika sa tanom, ug nagpaila sa mga ideya sa disenyo sa tipikal nga mga sistema sa dugang nga suga sa tanom. Dili kini lisud pangitaon pinaagi sa pagtandi, aron masagubang ang ubos nga kahayag nga gipahinabo sa grabe nga panahon sama sa padayon nga panganod ug gabon ug aron masiguro ang taas ug lig-on nga produksiyon sa mga tanum sa pasilidad, ang kagamitan sa LED Grow light source labing nahiuyon sa kasamtangang mga uso sa pag-uswag.

Ang umaabot nga direksyon sa pag-uswag sa mga pabrika sa planta kinahanglan nga mag-focus sa bag-ong mga high-precision, low-cost nga sensor, remotely controllable, adjustable spectrum lighting device system ug expert control system. Sa samang higayon, ang umaabot nga mga pabrika sa planta magpadayon sa pag-uswag padulong sa barato, intelihente, ug self-adaptive. Ang paggamit ug pagpasikat sa mga LED grow light source naghatag og garantiya alang sa high-precision nga pagkontrol sa kalikopan sa mga pabrika sa planta. Ang regulasyon sa kalikopan sa LED light usa ka komplikado nga proseso nga naglambigit sa komprehensibo nga regulasyon sa kalidad sa kahayag, intensity sa kahayag, ug photoperiod. Ang mga may kalabutan nga eksperto ug iskolar kinahanglan nga mohimo og lawom nga panukiduki, nga nagpasiugda sa LED supplementary lighting sa mga pabrika sa artipisyal nga suga sa planta.