项目名称： “慧植云种植”--LED植物照明系统

"Cloud Planting"--A LED plant lighting system

申报单位： 天津德致伦电子科技有限公司

综合介绍或申报理由：

青少年是科学的希望，祖国的未来。把青少年培养成为具有科学价值观与人生观、科学素养与自主创新能力的合格公民，是党和政府高度重视、全社会普遍关注的问题。在培育青少年健康成长中，符合青少年成长规律，弘扬科学精神，倡导科学思想和方法的科技教育工作，发挥着重要作用。尤其是创新型社会概念的不断深入人心，培养和选拔具有创新思维、团队精神、个性特长的创新型人才、复合型人才和应用型人才，也成为科技与教育部门的重要议题,同时也是我国科普教育实施的主线。

我国是一个以农业为主的国家，农业科普/实践是青少年知识体系构建的重要一环。现代农业已开始应用物联网、AI等技术，未来农业将是以“智慧种植” 为主的产业，比如智慧农业中最具代表性的“植物工厂”技术，就是通过人工构建适宜植物生长的光、温、湿、二氧化碳、水肥供给等生长条件来提高作物产量和营养品质。

但是，由于缺乏相关教学设备和课程，大部分孩子对农业的认知仍停留在“种花种菜” 和“温室大棚”。未来青少年所面对的（或将从事的）现代农业不同于我们熟知的“种花种菜”和“温室大棚”，其知识体系涉及农业、物联网、智能控制、大数据、生物工程等多个领域，如何将相关知识点系统、清晰、准确的融入到实践体系中是该方向科普教育需要解决的关键问题。

目前，高中、初中、小学对农业实践的具有很高的重视程度，很多学校以“农业体验实践”、“回归自然、体验自然”等主题举办校内实践课程或校外实践活动。但是，顾虑到出行安全、出行经费、种植场地等问题，相关实践活动不能持续进行。针对以上问题，我团队自2017年7月开始立项研发“智慧种植教学设备”，目前已经上市了4代标准化产品。

该产品的设计理念是“将种植活动搬到室内，让学生打造自己的微型植物工厂”，让学生足不出户通过水培种植的过程了解植物照明，了解智慧农业，了解植物工厂。

该系统主要由慧植种植柜设备、“慧植云”云平台、移动客户端组成，具备完整的物联网架构。通过人工构建适合植物生长的各种环境实现植物在室内的种植。系统主要功能如下：通过APP可以任意改变光温水肥的数值；使用LED植物生长灯模拟太阳光，光强、光照时间、颜色配比等参数都可以通过APP调控；使用风扇模拟自然天气，进而控制温湿度和二氧化碳含量，风扇开关时间可远程调控；使用营养液泵和水循环完成灌溉和施肥过程，标配三种水溶肥，通过APP可任意改变配比；立体六单元柜式结构，各种植单元物理空间上完全独立，可以单独改变生长参数；软件自动记录生长过程信息，如光照强度、温度、湿度、二氧化碳、水质、pH值等，每天定时拍照记录植物生长形态，以方便学生撰写日志或实验报告。

2018年5月，LED照明教学系统（慧植V2.0版产品）参展 “第三届全国基础教育信息化应用交流会”，受到了与会老师的普遍关注。CCTV13在几百个参展成果中选取5个进行了重点报道，该产品为其中之一。本次申报项目为我司“慧植种植柜V4.0产品”，该定位于基础教育信息化深度应用和青少年科技创新教育，让学生获得亲身参与观察、思考、实践、操作的积极体验，培养提升学生的动手、动脑能力、创新意识和综合素质。

主要技术参数：

1、结构参数

（1）设备尺寸200*140*50cm3，金属结合半透光亚克力板结构，外形美观，牢固可靠

（2）设备自重200kg，底部标配4组万向轮，移动方便

（3）220V供电，满功率350W，兼容网线/WiFi两种联网方式

（4）系统包含6个种植单元，1个育苗单元，1个水肥供给单元

（5）种植单元具有独立的光、温、水、肥环境检测组件，用户可通过客户端随意调节生长参数，人工定制植物的生长环境，之后根据植物形态分析实验现象

（6）各单元均为全封闭结构，种植过程互不影响，方便学生以兴趣小组的形式进行种植对比实验

（7）种植单元具有独立拍照组件，可实时拍照，也可以每天定时拍照，自动记录生长过程

2、组件参数

（1）人工构建光温水肥环境，学生通过客户端（ APP ）可以任意设定生长环境，观察、研究环境引起的植物形态变化

（2）光谱合成系统

根据叶绿素光合作用吸收峰，定制了专业LED植物生长灯

标配红、蓝两种LED灯，可为用户定制白、紫、绿、远红外等专属LED植物生长灯

通过物联网控制系统，用户可以任意调节光强、光照时间、光质等

（3）温湿度

每个生长单元具有独立风扇，支持任意设置通风时间

通过通风时间控制温湿度和二氧化碳含量

（4）水

系统标配水培种植，可为用户定制基质种植

植物根系生长与水循环密切相关，支持任意设置水循环时间

（5）肥料

标配3种水溶肥（即营养液），植物吸收效率高

每种营养液放置在单独的储液瓶中，有单独的水泵控制每天的施肥量，用户可以任意设置数值

智能检测水中的营养液含量，水质、pH值实时显示在液晶屏和APP上

（6）全自动育苗舱

育苗箱配备独立的LED植物生长灯、定时补水泵、风扇和定植盘

操作简单，用户将种子放入定植盘后点击“开始育苗”，系统自动完成育苗过程，苗株成熟后在软件界面推送提醒“完成育苗”

（7）拍照组件

每个种植单元均配备拍照组件

用户登录APP后，点击“拍照”，可迅速显示专属种植单元的照片

支持“定时拍照”，每天自动记录一张照片，自动记录生长全过程

与国内外同类产品或同类技术的比较情况：

1、国外产品情况

根据我方查阅的资料，目前国外还没有类似的产品上市。

2、国内产品

国内LED植物生长灯的研发、生产厂家很多，目前该产品的市场销量正处于快速增长阶段。国内投资建设的“植物工厂”已经有近百个，其中规模较大的知名企业为京东和三安，但这些产品都是应用于标准生产。我司产品定位于适合教育应用的“微型植物工厂”，目前国内市场还没有功能类似的产品。

经济评价分析：

慧植云种植产品是一款用于室内种植培育的专业产品，通过人工构建标准化、可调控的光温水肥等环境因子，辅助育苗育种、植物机理学研究、教育教学实践等方向，可满足农科院校、研究所、高校、普教等项目应用。

2020年3月20日，中共中央、国务院发文“关于全面加强新时代大中小学劳动教育的意见”，强调要系统加强劳动教育，中小学劳动教育每周不少于1课时，同时要深化产教融合，鼓励高新技术企业为开展劳动教育提供支持。因此，该产品十分符合政策与社会需求，具有很好的社会效益和经济效益。

技术及工艺创新要点：

1、LED植物照明灯设计

（1）通过分析植物照明光学理论，确定以光合有效辐射和光量子通量密度水平作为光质调节的衡量标准；

（2）根据叶绿素吸收光谱选用LED芯片，进行配光设计，保证有效种植面积内最高效的光利用率；

（3）开发了专用LED调光电源，可对多色LED进行分路调光，实现了对光质、光周期、光强的精确控制；

（4）根据LED散热仿真与测试设计散热器，提高LED植物生长灯的可靠性。

2、智能设计

（1）开发了“慧植云”云平台，专用于该产品的后端服务，实现了对产品的远程监控，数据存储和数据分析；

（2）产品智能化，开发智能专用智能控制系统，实现了对产品中LED灯、水循环、排风、营养液、环境监测等模块的集成化、智能化控制；

（3）开发了客户端软件，界面美观、功能强大、操作简单。

实际运用案例和用户评价意见：

慧植云种植 V4.0产品已经在中电集团某研究所，天津、北京多所中小学推广应用，用户评价良好。

获奖、专利情况：

该产品已申请专利3项，软件注册权5项，产品商标2项，部分已经获得授权。

是否有“智能设计”？

（1）开发了“慧植云”云平台，专用于该产品的后端服务，实现了对产品的远程监控，数据存储和数据分析；

（2）产品智能化，开发智能专用智能控制系统，实现了对产品中LED灯、水循环、排风、营养液、环境监测等模块的集成化、智能化控制；

（3）开发了客户端软件，界面美观、功能强大、操作简单。

申报单位介绍：

天津德致伦电子科技有限公司成立于2014年10月，注册资本500万元。公司是一家民营高科技公司，专注于为高教、普教提供教学软硬件产品、课程资源和培训服务。

公司强调自主研发、技术创新和顶尖设计，在产品研发中始终坚持硬件产品+配套课程资源并重的原则，以提升产品的品质和竞争力。经过5年的积累与发展，我司在AI智慧种植、智慧教室、物联网教学板卡、物联网实训台等方向形成了拥有鲜明特色和自主知识产权的产品体系。

公司拥有资深研发团队，90%员工拥有本科及以上学历，其中博士5人、硕士5人。目前已授权知识产权20余项，2019年公司获批“国家级高新技术企业”。

产品图片：