在植物工厂的研究中,光照是最重要的环境因素。植物在其各个生长阶段所需的光照环境是不同的。目前植物光照的发展趋势是用新型的LED光源成为植物培养的主要人工光源。本文所设计的系统是将光环境三要素进行综合调控,在植物的不同生长阶段均用我们设计的最优光照环境自动跟踪生长,同时根据植物在自然生长环境中存在日出和日落阶段光强渐变的过程,使LED灯在开启阶段光强逐渐变强,而在切断之前又让光强逐渐减弱,以达到用人工光模拟植物自然生理作息状态的效果。本研究的目的在于通过自动搭载光配方技术,依据不同的农作物品种确定包含光强、光质、光周期的光配方优化工艺,并模拟自然界中的日出和日落过程,自动跟踪植物的生长,为不同生产目标的农作物构建最适宜的光配方,实现农作物产量和品质的双提升。本系统为解决当前植物工厂光调控出现的问题,提出了借助可编程逻辑控制器与组态王界面等手段,构建出以植物动态需求为目标的逻辑控制策略,创造出了精准调控光效与生长或营养品质相协调的多因子协同管控技术设备,并实现了能耗、产量、营养品质的自动管控。本系统的创新点在于用精准的光配方技术对植物进行自动跟踪生长,使植物的每个生长阶段都处在最适的光照环境下,并利用脉宽调制方法实现LED光照渐亮渐暗的目的,以便模拟自然界中光照强度的渐变过程提高光效。本研究以叶用生菜为例进行基质培育实验,主要研究成果、意义如下:本研究制定了科学的光配方方案,对植物的不同阶段给予最适的光照环境,并模拟外界环境的日出、日落,以实现植物内部的生理作息要求。其次对本系统的LED光照均匀度进行了分析,测试出本系统的光照度较为均匀。对系统整体方案进行了设计,包括系统硬件的搭建、PLC软件程序的框架设计。光环境配给方案的目的是对植物进行分段式的动态栽培,对叶用生菜的各个阶段进行跟踪式生长,科学的光配方有助于提高光能的利用率、提升光效。通过不同实验组别对生菜生长及生理生化特性的研究发现,A组有利于增加生菜的产量及品质,促进可溶性蛋白质以及总叶绿素含量的生成。B组有利于可溶性糖含量的增加,并且硝酸盐的含量较少。C组有利于类胡萝卜素含量的增加。经过分析比较,A组最适合生菜的产量提升,有利于生理生化特性的积累。