廢棄礦井轉(zhuǎn)型智慧植物工廠的技術(shù)應(yīng)用

曾煒 朱克甲

摘要：為了對(duì)廢棄礦井進(jìn)行科學(xué)合理的二次利用，依托湖北省大冶市銅礦區(qū)廢棄礦井再利用項(xiàng)目，通過(guò)構(gòu)建植物工廠智能栽培系統(tǒng)、氣候與環(huán)境因子智能調(diào)控系統(tǒng)、低碳能源供給系統(tǒng)，以WEB服務(wù)器、5G物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境因子（光、水、氣、肥）的協(xié)同控制，進(jìn)而形成數(shù)據(jù)化、自動(dòng)化程度高的農(nóng)業(yè)工廠生產(chǎn)模式，有效推動(dòng)智慧植物工廠的技術(shù)應(yīng)用化進(jìn)程。設(shè)計(jì)研發(fā)了自動(dòng)搬運(yùn)裝置，實(shí)現(xiàn)栽培單元搬運(yùn)的精確定位。在廢棄礦井轉(zhuǎn)型智慧植物工廠的同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新。通過(guò)選擇高附加值的農(nóng)作物品種進(jìn)行栽培技術(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了資源價(jià)值最大化。為全國(guó)廢棄礦井及資源枯竭城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)際參考。

關(guān)鍵詞：廢棄礦井；資源循環(huán)利用；智慧植物工廠

中圖分類(lèi)號(hào)：S625 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2023）11-0170-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.11.030 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Technical application of abandoned mines transforming into smart plant factory

ZENG Wei， ZHU Ke-jia

（School of Economics and Management， Hubei University of Technology， Wuhan ?430068， China）

Abstract：In order to make scientific and reasonable secondary use of abandoned mines， relying on the reuse project of abandoned mines in Daye Copper Mine Area， Hubei Province， the construction was carried out through the intelligent cultivation system of plant factory， the intelligent regulation system of climate and environmental factors， and the low-carbon energy supply system. Based on WEB server， 5G internet of things and other technologies， the collaborative control of environmental factors （light， water， gas， fertilizer） had been realized， thus forming a production mode of agricultural factory with high degree of data and automation， and effectively promoting the technological application process of smart plant factory. An automatic transportation device was designed and developed to achieve precise positioning of the transportation of cultivation units. The transformation of abandoned mines into smart plant factory also promoted the innovation of relevant agricultural technologies. By selecting high value-added crop varieties for optimization of cultivation techniques， the maximization of resource value had been achieved. It provided the technical basis and practical reference for industrial transformation and upgrading of abandoned mines and resource depletion cities in China.

Key words： abandoned mines； resource recycling； smart plant factory

隨著人們對(duì)各類(lèi)礦產(chǎn)資源的持續(xù)開(kāi)采，導(dǎo)致越來(lái)越多的礦山幾近枯竭，國(guó)家不得不針對(duì)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，社會(huì)大眾對(duì)礦業(yè)工程開(kāi)采的安全性要求也愈發(fā)強(qiáng)烈，行業(yè)蕭條形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻。以煤礦業(yè)為例，據(jù)已有文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，自20世紀(jì)90年代，累計(jì)關(guān)停的大小型煤礦約7.6萬(wàn)處［1］。此外，中國(guó)工程院預(yù)測(cè)，到21世紀(jì)30年代煤礦關(guān)閉的數(shù)量還將繼續(xù)增加［2］。

在開(kāi)采環(huán)節(jié)完畢后，廢棄礦井內(nèi)形成數(shù)量眾多的空置區(qū)，包括井下巷道、洞室群、工作面采空區(qū)等［3］。這些空置區(qū)域帶來(lái)空間浪費(fèi)、環(huán)境污染以及地層不穩(wěn)定等一系列問(wèn)題。此外，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，每廢棄1處礦山，就需要對(duì)礦井封填、水處理、土壤處理、礦工再就業(yè)等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)貼。因此，在廢棄礦井的轉(zhuǎn)型升級(jí)和資源綜合利用方面，需要對(duì)技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新進(jìn)行充分發(fā)掘。顯然，面對(duì)上述問(wèn)題，合理解決并對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)利用是相關(guān)學(xué)者進(jìn)行探究的重要課題［4，5］。

目前，在廢棄礦井的二次利用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，已有學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)探索。一部分學(xué)者［6-11］對(duì)廢棄礦井所含煤層氣、地?zé)岬饶茉促x存情況進(jìn)行總結(jié)分析，給出開(kāi)發(fā)該類(lèi)資源的相關(guān)技術(shù)措施；另一部分學(xué)者［12，13］則從其采空區(qū)轉(zhuǎn)型儲(chǔ)能空間的角度進(jìn)行研究，提出壓縮氣蓄能、抽水蓄能等方案并論證其可行性；此外，也有學(xué)者［14-20］從人文環(huán)境的角度出發(fā)，提出可將該類(lèi)礦井采空區(qū)轉(zhuǎn)型為觀光旅游區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)空間資源利用最大化。

雖然上述學(xué)者針對(duì)該領(lǐng)域提出諸多構(gòu)想及可行性方案，也豐富了其再利用的可能性，但是并未涉足生態(tài)農(nóng)業(yè)方面。從發(fā)展史角度來(lái)看，中國(guó)在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化道路上，也在努力推動(dòng)農(nóng)業(yè)工業(yè)化。然而，事物具備兩面性，中國(guó)在作物產(chǎn)量與生產(chǎn)效率大幅提高的同時(shí)，土壤板結(jié)、農(nóng)藥環(huán)境污染、水體富營(yíng)養(yǎng)化等生態(tài)問(wèn)題不斷衍生，人與自然的矛盾日益突出［21］。一般而言，礦井內(nèi)溫度恒定且不易受外部影響，可根據(jù)礦井溫度選擇適宜農(nóng)作物。此外，井下與外界相互隔絕，其CO2濃度也遠(yuǎn)高于大氣中CO2濃度。環(huán)境條件非常有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)，因此，將其轉(zhuǎn)型為植物工廠，以有效解決礦井再利用與生態(tài)環(huán)境保護(hù)2個(gè)方面的問(wèn)題。

本研究基于上述思路，以湖北省大冶市銅礦區(qū)廢棄礦井再利用項(xiàng)目為例，系統(tǒng)闡述地下礦井轉(zhuǎn)型植物工廠技術(shù)，同時(shí)對(duì)相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，從而為全國(guó)廢棄礦井及資源枯竭城市的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)際參考。

1 技術(shù)研究

1.1 技術(shù)背景

本項(xiàng)目所在地為湖北省大冶市銅綠山礦區(qū)，該礦區(qū)位于大冶湖盆地南部邊緣的丘陵殘丘區(qū)，地形南高北低。礦區(qū)內(nèi)巖層主要包括第四系松散層、三疊系下統(tǒng)大冶群大理巖和巖漿巖［22］。該地區(qū)巖體較堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，可開(kāi)展規(guī)模性地下活動(dòng)。此外，該地區(qū)氣候類(lèi)型屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候，年降水量約 ?1 400 mm，且近60年間降水量無(wú)明顯增減趨勢(shì)［23］。該事實(shí)表明，該地區(qū)降水量豐沛穩(wěn)定，能夠滿(mǎn)足地下農(nóng)作物對(duì)于水分的需求。銅綠山礦區(qū)全貌見(jiàn)圖1。

對(duì)礦區(qū)內(nèi)部礦井而言，礦井內(nèi)氣候環(huán)境較適合種植農(nóng)作物。本研究組前期進(jìn)入銅綠山礦井地下巷道，并勘測(cè)其實(shí)際空間尺寸等相關(guān)數(shù)據(jù)。該地下巷道位于地下245 m處，其內(nèi)部空間如圖2所示。

地下巷道截面呈拱形，其截面形狀近似長(zhǎng)方形。地下巷道截面高度為2.50 m，截面寬度為3.10 m，中間車(chē)道寬度為0.75 m。顯然，從因地制宜的角度考慮，除中間車(chē)道外，剩余寬度為2.35 m，則單邊寬度為1.18 m，可利用中間車(chē)道作設(shè)備移動(dòng)空間，兩邊空間可放置農(nóng)作物種植架。本項(xiàng)目種植架共有四層，其縱向截面高度為1.6 m，寬度為0.4 m，符合最大空間尺寸要求。因此，可按上述理念規(guī)劃，進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)展。

地下巷道溫度為25～28 ℃，濕度為70%～80%，表明該礦井地下巷道內(nèi)部溫濕條件極佳，氣候穩(wěn)定。由于CO2濃度對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有重要影響，因此適宜的CO2濃度至關(guān)重要。對(duì)地下巷道內(nèi)空氣進(jìn)行CO2濃度檢測(cè)，CO2濃度為700～800 mg/L，而大氣中CO2濃度平均值為385 mg/L［24］，該地下巷道CO2濃度遠(yuǎn)高于地表平均水平。在高濃度CO2中生長(zhǎng)的農(nóng)作物，自身光合器的光化學(xué)活性和能量轉(zhuǎn)化效率得到提高［25］。因此，地下巷道高濃度CO2為植物工廠的高效生產(chǎn)提供了可能。地下巷道天然光照資源匱乏，可通過(guò)提供人造光源解決該問(wèn)題。樊曉雅等［26］認(rèn)為L(zhǎng)ED燈源可以提供農(nóng)作物特定光譜來(lái)促進(jìn)其生長(zhǎng)。綜上，礦井地下巷道的自然環(huán)境配合人造光源可以為地下植物種植工廠的開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 智慧植物工廠構(gòu)建

根據(jù)前期對(duì)銅綠山礦區(qū)地下礦井的環(huán)境參數(shù)（空間、溫度、濕度、O2、CO2數(shù)據(jù)等）與基礎(chǔ)設(shè)施參數(shù)（軌道、電力、水循環(huán)及通風(fēng)數(shù)據(jù)等）的調(diào)研，并結(jié)合地下巷道內(nèi)蔬菜（生菜、芹菜）生長(zhǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、立體多層栽培架構(gòu)和水肥氣循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、種植光源系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，構(gòu)建智慧植物工廠生產(chǎn)系統(tǒng)。

系統(tǒng)模擬測(cè)試合格后相關(guān)設(shè)備、材料進(jìn)場(chǎng)，并對(duì)礦井環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施的適配性進(jìn)行改造。由于廢舊礦井空間情況復(fù)雜多樣，必須結(jié)合實(shí)際空間結(jié)構(gòu)給出專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)方案，再進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)選型角度來(lái)看，植物工廠具有自動(dòng)化、集成度高等特點(diǎn)，機(jī)電設(shè)備的配套是其種植結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?；镜闹参锓N植設(shè)備包括種植架、種植采收、光照、培養(yǎng)液槽等，需對(duì)基本設(shè)備合理布置，以保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，為更好地實(shí)現(xiàn)植物工廠高效運(yùn)行，本研究設(shè)計(jì)了一套植物種植架苗盤(pán)自動(dòng)搬運(yùn)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

移動(dòng)載物模塊包含超聲波傳感器、全局激光定位器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、萬(wàn)向輪，該裝置通過(guò)超聲波傳感器與全局激光定位器對(duì)需要搬運(yùn)的栽培單元進(jìn)行精確定位；通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向相互配合，使移動(dòng)載物模塊到達(dá)預(yù)定位置。

因此，在保證容納空間足夠的前提下，結(jié)合之前廢棄礦井留存的相關(guān)設(shè)施，可將栽培架設(shè)置為豎向多層次結(jié)構(gòu)，并沿該結(jié)構(gòu)體系的延伸方向布置LED光源、營(yíng)養(yǎng)液槽、種植盤(pán)等種植配套設(shè)備，如需節(jié)能減排，則可通過(guò)光伏板來(lái)提供能源。此外，在另一側(cè)可設(shè)置附加提升設(shè)備，方便作業(yè)人員進(jìn)行相關(guān)檢查操作。豎向多層植物工廠結(jié)構(gòu)如圖4所示。

1.3 智慧植物工廠運(yùn)行

根據(jù)井下操作規(guī)程，完成井下植物工廠安裝、蔬菜種植和全系統(tǒng)運(yùn)行。其整體布局呈模塊化、分區(qū)化趨勢(shì)，具體流程如圖5所示。

為有效推動(dòng)地下生態(tài)農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，更好地奠定未來(lái)產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，本研究對(duì)機(jī)器人輔助管理技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究。智慧植物工廠由植物工廠智能栽培系統(tǒng)、氣候與環(huán)境因子智能調(diào)控系統(tǒng)、低碳能源供給系統(tǒng)3個(gè)部分組成。

1.3.1 植物工廠智能栽培系統(tǒng) 高效的植物工廠生產(chǎn)系統(tǒng)始終圍繞種植農(nóng)作物進(jìn)行，建立農(nóng)作物栽培系統(tǒng)，確保整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。一方面，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行水培適配性?xún)?yōu)化，保證農(nóng)作物在水培環(huán)境下長(zhǎng)期生存需要。另一方面，在種植架自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)自動(dòng)種植與采收設(shè)施進(jìn)行相應(yīng)的建設(shè)，確保整個(gè)種植采收與種植架的協(xié)同作用。

1.3.2 氣候與環(huán)境因子智能調(diào)控系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要依賴(lài)礦井蔬菜生長(zhǎng)模型庫(kù)，因而需要構(gòu)建科學(xué)合理的模型庫(kù)。對(duì)前期模擬礦井環(huán)境下蔬菜的全周期生長(zhǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并由專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件對(duì)相關(guān)資源進(jìn)行歸類(lèi)、維護(hù)和管理，搭建礦井蔬菜生長(zhǎng)模型庫(kù)。

在礦井蔬菜生長(zhǎng)模型庫(kù)搭建完成后，需要對(duì)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與智能感知進(jìn)行設(shè)置。為解決礦井中光照匱乏、溫濕環(huán)境不穩(wěn)定等問(wèn)題，首先，設(shè)置充足的蔬菜生長(zhǎng)補(bǔ)光燈源，并通過(guò)光敏電阻、光強(qiáng)度傳感器等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物對(duì)照明的需求；其次，通過(guò)溫度傳感器獲取實(shí)時(shí)溫度，通過(guò)控制通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)礦井中農(nóng)作物生長(zhǎng)的適宜溫度；最后，通過(guò)土壤與空氣濕度傳感器獲取當(dāng)前種植環(huán)境的水分含量，保證農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中的最適濕度。

光合作用所需的CO2對(duì)農(nóng)作物后續(xù)產(chǎn)出有重要影響，通過(guò)CO2傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)CO2濃度，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物種植過(guò)程中的動(dòng)態(tài)氣肥補(bǔ)充，提高產(chǎn)量。各類(lèi)傳感器的協(xié)同作用由5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在農(nóng)作物播種階段結(jié)束后，需對(duì)農(nóng)作物實(shí)施全周期生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)跟蹤檢測(cè)。通過(guò)WEB服務(wù)器連接設(shè)置于種植架上的智能傳感器，實(shí)時(shí)了解種植狀態(tài)和種植參數(shù)，并及時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

當(dāng)周?chē)鷾貪癍h(huán)境發(fā)生變化或水培液缺少養(yǎng)分時(shí)，傳感器可快速感應(yīng)到異常，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)，及時(shí)提醒管理人員。管理人員根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)向系統(tǒng)發(fā)出遠(yuǎn)程指令，及時(shí)調(diào)整溫濕環(huán)境和增加養(yǎng)分。

智慧植物工廠自動(dòng)化程度高，使得相關(guān)作業(yè)效率大幅提高。一方面，由于植物工廠位于地下，基本不受外界環(huán)境影響，且工業(yè)化管理運(yùn)營(yíng)相對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)作業(yè)方式更潔凈，可有效解決農(nóng)作物病害、蟲(chóng)害問(wèn)題，進(jìn)而提高產(chǎn)量。另一方面，從質(zhì)量控制角度來(lái)看，智能傳感器全程記錄種植數(shù)據(jù)與圖像，傳送至服務(wù)器并整合。當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)后被檢測(cè)出質(zhì)量問(wèn)題，則可調(diào)取出服務(wù)器整合的傳感器數(shù)據(jù)與圖像，用于查證校核。基于此，對(duì)比傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品存在的追溯困難問(wèn)題，智慧植物工廠能夠提供可靠數(shù)據(jù)與技術(shù)保證。

1.3.3 低碳能源供給系統(tǒng) 低碳能源供給系統(tǒng)可以有效降低礦井植物工廠的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本。以傳統(tǒng)地面植物工廠的單位種植模塊為例，其設(shè)備主要有空調(diào)、加熱器、加濕器、LED光源、水泵。單位種植模塊中各個(gè)設(shè)備的配置數(shù)量及功率如表1所示。

溫度控制設(shè)備功率占總功率的75.08%，濕度控制設(shè)備功率占總功率的10.15%。傳統(tǒng)地面植物工廠的溫度控制設(shè)備總耗能較高，并且有較強(qiáng)依賴(lài)性。然而廢棄礦井智慧植物工廠在地下環(huán)境中進(jìn)行農(nóng)作物栽培，地下礦井溫度恒定，基本不需要溫度控制設(shè)備。因此，可較大地減少溫度控制設(shè)備的耗能。常用的LED光源驅(qū)動(dòng)方式為低壓直流恒流驅(qū)動(dòng)，雖然可保證較好的光照穩(wěn)定性，但是其弊端在于自身在直流低壓情況下不可調(diào)控電壓，因此必須借助高頻變壓器、大容量電解電容實(shí)現(xiàn)，中、小功率的開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換效率僅為65%～80%。本研究采用低壓旁路的交流直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，為集成電路提供低壓電源。

2 效益分析

本研究對(duì)銅綠山礦區(qū)再利用項(xiàng)目相關(guān)實(shí)際成果進(jìn)行分析，并按不同指標(biāo)進(jìn)行具體闡述。

2.1 技術(shù)效益

本研究中生菜生長(zhǎng)周期僅需30 d，相較于傳統(tǒng)農(nóng)田60～90 d的生育期，至少能節(jié)省約50%的時(shí)間，可明顯提高智慧植物工廠生產(chǎn)周轉(zhuǎn)率。相較于常規(guī)光源，本項(xiàng)目的新型光源總能耗減少30%。由于項(xiàng)目布置全周期自動(dòng)種植設(shè)備，所以移栽環(huán)節(jié)、收獲環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率較高，分別為1 200、600株/h。由圖6可知，該項(xiàng)目種植的生菜葉片飽滿(mǎn)且根莖粗壯，生長(zhǎng)迅速。

前期對(duì)礦井環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的適配性改造，但地下礦井環(huán)境中仍然存在一定的重金屬殘留。雖然水源、培養(yǎng)基均來(lái)自地表無(wú)污染環(huán)境，但重金屬可能通過(guò)空氣粉塵吸附于農(nóng)作物表面。因此為保證食品安全，需對(duì)農(nóng)產(chǎn)品隨機(jī)取樣并送至相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)有害物質(zhì)存量。參考GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品多元素的測(cè)定》［27］，采用電感耦合等離體質(zhì)譜法（ICP-MS）對(duì)生菜中的鉛、鎘、砷、汞、鉻含量進(jìn)行檢測(cè)分析，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。地下植物工廠種植的生菜未檢出鎘、砷、汞3種重金屬，含有少量的鉛、鉻，但鉛、鉻檢測(cè)值均小于限定值。地下礦井智慧植物工廠產(chǎn)出生菜的重金屬含量低于國(guó)家食品規(guī)范給出的限值標(biāo)準(zhǔn)，符合無(wú)公害健康食品的要求。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

以面積為10 000 m2的地下礦井智慧植物工廠為例，對(duì)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行成本概算。實(shí)際種植面積計(jì)算公式如下。

[S=A×C] ? ? ? ?（1）

式中，S為實(shí)際種植面積；A為占地面積；C為種植架層數(shù)。

本研究中1個(gè)種植單元有4層。根據(jù)前期調(diào)研數(shù)據(jù)及文獻(xiàn)［28］對(duì)水培生菜種植情況進(jìn)行分析，以平均種植密度（27株/m2）、平均單株重量（126 g/株）為計(jì)算依據(jù)，計(jì)算水培生菜實(shí)際產(chǎn)量，計(jì)算公式如下。

[P=S×M×W] ? ? ? ? ? （2）

式中，P為實(shí)際產(chǎn)量；S為實(shí)際種植面積；M為平均種植密度；W為平均單株重量。

智慧植物工廠水培生菜產(chǎn)量為2 269.1 kg/667 m2。傳統(tǒng)土壤種植方式下生菜產(chǎn)量約1 500 kg/667 m2，因此廢棄礦井智慧植物工廠的產(chǎn)量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)土壤種植的產(chǎn)量。

2.3 社會(huì)效益

中國(guó)的各類(lèi)中、大型礦山主要由國(guó)有企業(yè)開(kāi)發(fā)，通過(guò)對(duì)廢棄礦井空間資源的利用，能提高國(guó)有企業(yè)的資源利用率，減少?lài)?guó)有資產(chǎn)流失。除地下礦井智慧植物工廠自動(dòng)生產(chǎn)、采摘環(huán)節(jié)外，在適應(yīng)性農(nóng)作物品種的選育及地面農(nóng)產(chǎn)品處理、包裝、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程仍然依賴(lài)大量勞動(dòng)力，可提供更多工作崗位，提高礦區(qū)人們的收入。

3 小結(jié)與討論

通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外廢棄礦井轉(zhuǎn)型再利用的現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)術(shù)界主要對(duì)剩余能源、儲(chǔ)能及旅游資源開(kāi)發(fā)進(jìn)行研究，很少有學(xué)者對(duì)智慧植物工廠進(jìn)行研究，本研究率先對(duì)該理念進(jìn)行探索，并給出可行性措施。對(duì)植物工廠智能栽培系統(tǒng)、氣候與環(huán)境因子智能調(diào)控系統(tǒng)、低碳能源供給系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，以WEB服務(wù)器、5G物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境因子（光、水、氣、肥）的協(xié)同控制，進(jìn)而形成數(shù)據(jù)化、自動(dòng)化程度高的農(nóng)業(yè)工廠生產(chǎn)模式，將智慧植物工廠的理念結(jié)合項(xiàng)目實(shí)例，有效推動(dòng)該理念的技術(shù)應(yīng)用化進(jìn)程。此外，設(shè)計(jì)研發(fā)自動(dòng)搬運(yùn)裝置，實(shí)現(xiàn)栽培單元搬運(yùn)的精確定位。在利用廢棄礦井轉(zhuǎn)型智慧植物工廠的同時(shí)也對(duì)相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)有所創(chuàng)新，選擇高附加值的農(nóng)作物品種進(jìn)行栽培技術(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源價(jià)值最大化。同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)提高了國(guó)有資產(chǎn)的再循環(huán)利用率及礦區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，利國(guó)利民。

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