本文以基于植物工厂技术的水稻育秧试验平台及育秧工艺为研究对象,优化设计了适于培育水稻秧苗的水稻育秧气候箱和水稻育秧平台,通过调节内部环境参数满足不同时期秧苗需求,从而达到在不受外界环境影响的前提下,实现培育壮苗的目标。试验平台由人工光源模块、温湿度控制模块、营养液供给系统、监控模块构成。根据水稻秧苗的生长习性及基本壮苗指标设置育秧平台的功能,为了避免外界环境影响内部环境因子参数,设计为封闭型育秧平台;水稻喜高温、多湿,为确定适宜的温湿度,利用PID控制算法设计温湿度控制模块;水稻是短日照作物,为研究秧苗适宜的光照环境,设计了光照时间和光照强度无级可调的人工光源模块;为了提供适量的营养液,设计灌溉周期可调的自动灌溉模块;为了便于观察秧苗长势,内部设置监控模块,通过手机和电脑客户端可以随时观察秧苗长势、录制视频、抓取某一时刻的秧苗长势图片。基于上述内容,本文的主要工作如下:(1)基于TRIZ理论的水稻育秧模式构建。根据水稻秧苗生长习性及培育壮苗存在的问题,对水稻育秧气候箱和育秧平台结构进行优化及问题分析,确定育秧平台的最佳方案,为优化设计育秧平台提供理论基础。(2)水稻育秧试验平台的优化与搭建。本文优化设计了基于植物工厂技术的水稻育秧气候箱及育秧平台,进一步解决环境参数精度低、功能少的问题。通过内部调控系统控制环境参数,从而实现培育壮苗的目的。本文通过对气候箱和育秧平台的优化设计,水稻育秧气候箱实现人工光源采用PWM法使得光照强度无级可调;温湿度及C02浓度采用位置式PID控制;灌溉模块采用浸润式灌溉模式,根据秧苗需求量的多少自动灌溉;监控系统通过Wifi将气候箱和育秧平台内的秧苗长势反馈到电脑界面并同步到手机客户端,便于随时观察秧苗长势、录制视频、抓取某一时刻的秧苗长势图片,为均匀试验和验证试验提供良好环境。育秧平台的光源与育秧盘之间位置无级可调,通过调节光源与育秧盘之间的相对位置,满足不同时期秧苗光照需求;控制模块采用主从机控制模式,通过2.4GHz无线通讯模块,利用多维传感技术采集秧苗不同生长阶段环境数据,有针对性地调整秧苗的培育环境;营养液供给模块采用按需索取的浸润式灌溉方式,保证秧苗质量的前提下节约了水资源,实现为大面积育秧提供良好环境的目标。(3)基于育秧气候箱的育秧试验研究。研究育秧前期参数是保证秧苗发芽率、秧苗整齐度和秧苗质量的前提;通过试验研究及查阅相关学术资料,分析影响晒种、选种、浸种、催芽的因素,确定较优参数值。研究秧苗生长期环境参数是保证秧苗质量的重要环节;利用水稻育秧气候箱采用均匀试验对水稻育秧所需光质、光照强度、光照时间、温湿度等环境参数进行深入的研究,分析其显著性,并确定秧苗最佳状态下环境参数组合。(4)验证试验。运用上述所得的育秧前期及育秧生长期参数,借助育秧气候箱进行育秧,验证上述所得育秧参数的适应性及重复性。(5)基于植物工厂技术的水稻育秧试验。运用上述所得的育秧前期及育秧生长期参数,借助育育秧平台进行育秧试验,验证上述所得育秧参数进行大面积育秧的适应性及重复性。(6)基于植物工厂技术的水稻育秧工艺研究。育秧工艺的研究包括工艺流程的研究和不同阶段工艺参数的选取。育秧工艺的研究首先要确定育秧流程及不同阶段的任务。其次确定不同阶段光照强度、温湿度、光照时间、浇水量、浇水频次。结合上述育秧试验环境参数,确定育秧工艺,为大面积育秧提供技术参考。研究表明,这种基于植物工厂技术的水稻育秧,可有效的解决外界气候影响秧苗所需的光照强度、光照时间、营养液供给、温湿度等问题,能够通过程序设定提供给水稻育秧所需环境参数,通过Wifi将秧苗长势显示在手机和电脑客户端,避免人为因素影响内部环境参数,实现育秧过程完全不受外界环境影响;为研究基于植物工厂技术的水稻育秧工艺提供了良好的平台,具有功能齐全、操作简单、使用方便、性能可靠的特点。通过均匀实验设计和验证试验对水稻育秧工艺参数进行优化,确定了秧苗各指标最优状态下的的参数组合,即:育秧前期晒种、选种盐水比重、浸种温度、催芽时间对种子发芽率、秧苗整齐度有显著的影响,较优参数组合为:晒种2天(含水率14-18%)、选种盐水比重1:4、25℃浸种2天(含水率约30%)、催芽24小时;秧苗生长期土壤含水率、光照强度、光照时间、温度对水稻秧苗有较显著的影响,环境参数为蓝色光源、土壤含水率60%、光源光照强度1.1×104 Lx(育秧盘表明距光源20cm)、光照时间9h、温度为28/24℃(光照期/非光照期)。为自适应调控提供了参数标准,为大面积育秧提供了理论基础和技术参考。