Investigación sobre tecnología de optimización de iluminación para bastidores de plantación vertical: el efecto sinérgico de la iluminación complementaria LED y el diseño tridimensional

Los bastidores de plantación verticales mejoran la utilización de la tierra a través de estructuras de múltiples capas, pero la luz insuficiente se ha convertido en un factor clave que restringe su desarrollo. La aplicación colaborativa de la tecnología de iluminación complementaria LED y el diseño tridimensional proporciona una forma efectiva de resolver este problema. ​

La tecnología de iluminación complementaria LED tiene ventajas únicas. Su sintonización espectral puede satisfacer las necesidades de las plantas en diferentes etapas de crecimiento. Por ejemplo, la luz roja puede promover la floración y fructificación de las plantas, mientras que la luz azul es beneficiosa para el desarrollo de la raíz y la síntesis de clorofila. Mientras tanto, el consumo de energía de las luces LED es del 30% al 50% más bajo que el de los equipos de iluminación complementarios tradicionales. También tienen una larga vida útil y bajos costos de mantenimiento. A través de controladores inteligentes, la intensidad de la luz se puede ajustar con precisión para evitar el desperdicio de energía. ​

El diseño de diseño tridimensional del estante de plantación vertical tiene un impacto significativo en la luz. Los parámetros estructurales como el espacio de la capa, el ángulo de inclinación y la transmitancia de la luz del material determinan la distribución de la luz en cada capa. Un ángulo de inclinación razonable puede reducir la oclusión de la capa superior, y el material de la capa con buena transmisión de luz puede mejorar la velocidad de utilización de la luz. Mientras tanto, planificar la densidad de plantación y el diseño de capas basado en la morfología de la planta también puede optimizar la utilización de la luz espacial. ​

El efecto sinérgico de los dos es notable. Por un lado, al establecer luces LED de diferentes potencias y ángulos en diferentes capas de la rejilla de plantación y combinarse con el diseño de diseño tridimensional, se puede mejorar el problema de la distribución desigual de la intensidad de la luz en cada capa. Por otro lado, la iluminación complementaria LED reduce la dependencia de las plantas de la luz natural, expande el espacio de plantación y con un diseño tridimensional razonable y un control de luz preciso, se puede lograr una plantación de alta densidad. Los casos reales muestran que las granjas agrícolas verticales que adoptan este modelo de colaboración pueden lograr un rendimiento por unidad de área que es diez veces mayor que la agricultura tradicional, y la calidad de los cultivos ha mejorado significativamente. Por ejemplo, el contenido de vitamina C de las fresas ha aumentado en un 15%, y el contenido de azúcar de las frutas también ha aumentado. ​

Aunque la aplicación colaborativa actual tiene problemas como el alto costo inicial y la falta de un modelo de optimización de iluminación universal, con el progreso tecnológico, sus perspectivas de aplicación en el campo de la agricultura vertical son amplias, lo que promoverá fuertemente el desarrollo de la producción agrícola hacia una alta eficiencia y precisión.