为了给微型植物工厂内部作物提供适宜的生长环境,本文对其在不同环境温度和设定温度条件下的温度响应特性进行了试验研究,并且设计了环境信息采集模块、生长状态监控模块、人机交互模块、执行驱动模块、数据存储模块、信息交互模块以及无线网络通信模块等,并制定了环境因子控制策略,最终搭建了微型植物工厂智能控制系统,并进行了生菜种植试验,验证了系统的可应用性。具体研究工作如下:(1)微型植物工厂温度响应特性的研究。环境因子对作物生长有很大的影响,温度作为影响因素之一,对作物的呼吸作用和光和作用均有显著的作用,影响作物干物质的积累和分配。本文对微型植物工厂在不同环境温度以及设定温度条件下的温度响应特性进行了试验研究,详细分析了微型植物工厂温度响应特性,为微型植物工厂内温度控制策略的制定以及作物生长与环境之间的关系分析提供理论依据。试验分为升温试验和降温试验。(2)微型植物工厂控制系统硬件设计。首先根据微型植物工厂中各环境参数变化特点,制定出相应的调控策略,并依据系统的功能需求和调控策略,完成了控制系统元器件的选型、原理图设计、PCB板绘制、电路焊接以及电路调试。该控制系统包括主控单元和执行单元两部分。主控单元主要包括温度、湿度、液位等主要因素的采集、人机交互设计、时钟模块、存储模块、报警模块、摄像头模块、通信模块以及网络模块等,执行单元主要用来实现与主控单元之间的信息交互以及对各执行机构的控制。(3)微型植物工厂控制系统控制策略和软件设计。根据系统功能需求、硬件设计以及温度响应特性的试验研究结果分析,制定出微型植物工厂环境控制策略,并进行各功能的软件设计。其中主控单元主要用来实现系统设定参数、作物信息、环境检测信息以及系统工作状态的显示功能、基本参数信息的设置功能、温度采集功能和控制算法设计、营养液循环控制算法设计、作物生长状态图片采集功能、数据存储功能以及ESP8266串口转WIFI网络通信功能等。执行单元主要用来实现对微型植物工厂内部各执行机构的软件控制。主控单元和执行单元之间的信息交互采用基于RS485总线的ModbusRTU协议。(4)微型植物工厂性能验证试验。在微型植物工厂内进行生菜种植试验,测试系统整体工作性能,验证系统的控制效果,并记录实验过程发现的问题,完善控制系统,同时在试验过程中记录生菜的长势信息,并对各层作物的生长情况进行分析,通过试验验证微型植物工厂环境控制器和控制策略的有效性。试验结果表明:系统控制误差均在合理范围内并且运行稳定可靠,能够长时间的为作物生长提供适宜的温度、湿度、光照、营养液条件等,具有较高的实用性。