随着设施农业的不断发展,微型植物工厂作为适合家庭使用的蔬菜生产设备也开始兴起,但目前微型植物工厂的能耗较大,智能化程度不高,不便于用户使用,因此市场推广度还不高。本文研究了微型植物工厂内生菜生长状况与其生长环境的关系,设计并开发了一套基于物联网的微型植物工厂智能监控管理系统,可以实现多生长模式下的微型植物工厂自动运行的功能,很大程度上解决了用户缺乏时间或经验管理微型植物工厂的问题。本文的研究内容可概括为以下三个方面:(1)研究了光周期和营养液浓度的不同组合对生菜生长的影响。试验通过设定P1(14h)、P2(16h)、P3(18h)三个光周期水平,以及N1(0.5倍标准浓度)、N2(1倍标准浓度)、N3(1.5倍标准浓度)、N4(2倍标准浓度)四个浓度水平,测定各水平组合下生菜的形态指标、干鲜重等产量指标和可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、硝酸盐含量等品质指标。(2)智能控制目标下三种生长模式决策方法的研究。本文制定了三种生长模式,即节能优先生长模式、品质优先生长模式和采收期确定生长模式下的生菜光周期、营养液浓度调控方案。节能优先生长模式下,研究了产量与积温的关系模型以及耗电量与光周期、设定温度的关系,得到单位耗电量下产量值与光周期、设定温度的关系模型,通过定义单位耗电量下产量最大即为最节能,据此制定了节能优先生长模式下对应的光周期、温度的决策方案;品质优先模式下,研究了生菜的品质指标与光周期、营养液浓度的关系,得出结论,P3N3组合下生菜的品质最高,在考虑降低能耗的前提下,制定该模式下的温度调控方式;采收期确定模式下,根据建立的采收期与光周期、营养液浓度的关系模型,在确定浓度的前提下,可以计算相应的光周期,在考虑降低能耗的前提下,制定该模式下的温度调控方式。(3)基于物联网技术,开发出一套适用于微型植物工厂的智能化监控管理系统。用户主要通过Web端智能监控管理系统来远程监控和管理微型植物工厂。软件开发主要包括界面设计、数据库设计、通信协议设计以及部署测试四个部分。界面设计主要包括登录、设备查看、参数设置、手动控制、历史数据查看界面等。数据库设计针对系统需求建立用户信息表、设备信息表、手动控制表、参数设置表等数据表。通信协议设计主要制定了传感器信息采集协议、图片信息采集协议、执行机构控制协议、生长模式控制协议等。