科技—农业设计
农业
需求
参考人类膳食金字塔，为了满足888位世界居民的日常饮食需求，保障居民平均营养摄入健康合理，我们将参考以下数据来建设农业专区。
原：
粮食谷物：人均 387.2 kg 每年，总消耗343833.6kg每年
水果蔬菜：人均266.4kg每年，总消耗236563.2kg每年
奶豆鱼禽蛋肉：人均150kg每年，总消耗133200kg每年
油盐糖类：人均10.9kg每年，总消耗9679.2kg每年
移民后：
粮食谷物：人均 387.2 kg 每年，总消耗446983.68kg每年
水果蔬菜：人均266.4kg每年，总消耗307532.16kg每年
奶豆鱼禽蛋肉：人均150kg每年，总消耗173160kg每年
油盐糖类：人均10.9kg每年，总消耗12582.96kg每年
占据空间
在新世界，我们将采用地球上现有的最高效农业生产技术来组织农牧渔业，因此，我们将参考以下生产数据来进行建设。
原：
稻麦薯等粮食作物：平均亩产1326.77公斤，需约176亩（117600m²）
蔬菜水果甘蔗花生豆类：平均亩产约100公斤，需约154亩（102900m²）
牧草饲料：平均亩产约7000公斤，需约22亩（14700㎡）
鱼虾等水产品：平均亩产约69.4公斤，需约65亩（43500㎡）
鸡鸭鹅等禽类：需约66亩（44100㎡）
肉猪肉牛乳牛：需约44亩（29400㎡）
移民后：
稻麦薯等粮食作物：平均亩产1326.77公斤，需约228.8亩（152880m²）
蔬菜水果甘蔗花生豆类：平均亩产约100公斤，需约200.2亩（133770m²）
牧草饲料：平均亩产约7000公斤，需约28.6亩（19110㎡）
鱼虾等水产品：平均亩产约69.4公斤，需约84.5亩（56550㎡）
鸡鸭鹅等禽类：需约85.8亩（57330㎡）
肉猪肉牛乳牛：需约57.2亩（38200㎡）
农业能源消耗
根据《中国能源统计年鉴》（2020年），得到2019年我国全国农林牧渔业总能耗为90180103tce=73317107千瓦时，则人均农业耗能约为每年520千瓦时，排除林业后，经过计算得到在我们的百万立方世界中，居民人均农业能耗约为每年480千瓦时，合计为农业能耗每年约554*103千瓦时，则每日每人在农业能源方面消耗1.32千瓦时，每日总计消耗1518千瓦时。
绿色农业塔：
原：
我们将建设高度集约化、立体循环模式、全自动化管理的农业专区——农业塔。农业塔总体积约29.4万m³，高约20m，作为我们的一体化综合建筑的一翼坐落于地表上，鸟瞰图为梯形：（上底105m+下底175m）高105m0.5，水平剖面面积约为14700m²，建筑内部分层管理，利于有效利用有限的生产空间。在建筑中央，将设置剖面直径2m的总控制室上下贯穿整个农业生产区。
农业塔大致分成20层，每层高度为1m，根据具体生产内容和方式进行调整。
1，2，3层：高1*3m，鱼虾稻菜共生
4，5，6层：高1*3m，鸭稻共生
7，7.5，8，8.5，9，9.5，10，10.5，11，11.5层：高0.5*10=5m，稻、豆间作，甘蔗、花生、麦、菜间作，水培土培结合
12，13，14，15层：高2*2m，奶牛肉牛肉猪蓄养
16，17，18层：高1*3m，禽类蓄养
19，20层：高1*2m，牧草、甘蔗、花生、饲料种植，水培
作为一个空间立体性极强的建筑，我们将利用重力零能耗运输各层的作物产物（如牧草）与副产物（如动物粪便），为较底层的农业生产提供原材料与肥料，实现绿色的物质循环和有机无公害生产。
移民后：
秉承着流动、流转的理念，在接纳了新移民后，我们将农业塔的设计由内敛型修改为外展型，鸟瞰图大体呈现八叶风车状，共10层，层高为3m，前9层为8叶110m110m等腰直角三角形，每层面积为48400m2，第10层为8叶70m70m等腰直角三角形，面积为19600m2。在搬运前，顶部三层将叠加一起，减少占据空间，抵达新星球后再由活动架升起，故而整体体积约330000 m3。各层之间不同农业类型交错分布，能有效利用各类型的产品或是废弃物为其他类型生产提供原料协助，提供能量利用效率。
在室内，我们将采取植物工厂的运作模式，人工精准调控温度、湿度、光照、二氧化碳等条件，实现精细化、人控化农业生产；而第9层与第10层的室外农业面积共有25600m²，在室外，我们将延续人类千百年来的自然农业生产，利用云南大理四季温差不大、分旱雨两季的热带季风气候分季节种植作物，还原当地大自然的风貌，同时作为农业塔的外观点缀，实现科技与自然、实用与美观一体化的功能设计。
第1层：用以种植粮食作物（20000m2）、蔬菜水果甘蔗花生豆类（20000m2）、以及鱼虾养殖（10000㎡）
第2层：用以种植粮食作物（33000，20000m²）、蔬菜水果甘蔗花生豆类（20000m²）、以及肉猪肉牛乳牛养殖（10000㎡）
第3层：用以种植粮食作物（20000m2）、蔬菜水果甘蔗花生豆类（20000m2）、以及鱼虾养殖（10000㎡）
第4层：用以种植粮食作物（20000m²）、蔬菜水果甘蔗花生豆类（20000m²）、以及肉猪肉牛乳牛养殖（10000㎡）
第5层：用以种植粮食作物（20000m2）、蔬菜水果甘蔗花生豆类（20000m2）、以及鱼虾养殖（10000㎡）
第6层：用以种植粮食作物（20000m²）、鱼虾养殖（20000m²）、以及肉猪肉牛乳牛养殖（10000㎡）
第7层：用以种植粮食作物（10000m²）、鱼虾养殖（10000m²）、蔬菜水果甘蔗花生豆类（30000m²）
第8层：用以种植粮食作物（20000m²）、牧草种植（20000㎡）、鸡鸭鹅等禽类（8000m2）
第9层： 用以种植粮食作物（10000m2），鸡鸭鹅等禽类（2000m2）
第10层： 根据不同社会需求情况机动种植
居住区，生态阳台：5000-10000m²，蔬菜水果
生产技术
鱼虾稻共生：采用平作稻凼式与垄稻沟鱼相结合，淤泥和水稻副产品为鱼类提供栖息场所和食物来源，而鱼的排泄物又可返土为肥料，促进水稻生长。
鱼菜共生、鸭稻共生
稻豆菜间作：豆科植物根部根瘤菌固氮效益优良，间作能有效且充分利用土壤中的多元元素，促进各作物高产。
精准灌溉技术：能及时、准确、定量匹配植物对水的需求，减少不必要的蒸发损失，同时降低土壤氮素损失。
水肥一体化技术：可以增强土壤微生物的活性，减少养分的流失，减少输水损失，提高作物产量。
农业生产可能造成的危害及应对
化学物质扩散：过量化肥农药的使用不仅会对食用者的人体造成伤害，也会污染周边。
土壤肥力削弱：长期利用土地进行同一种作物的耕作会导致土壤中微量元素的下降，土壤肥力削弱，作物产量下降。
生物危害：植物病虫害、动物疫病会直接导致农业减产，甚至危害人类身体健康。
应对措施：在精准人控农业下，较为容易控制化肥农药的使用，使化学物质扩散影响降至最低；而土壤肥力将由定期轮作与禽畜粪便沤肥维持，兼之我们可适当额外补充微量元素，保证肥力和作物产量；生物危害方面将由科研所预测与防范。
农业创新科技运用
农业科技大数据仓储建设与服务
农业科技大数据中资源类型多样、结构复杂，包含文本数据、数值数据、图片数据、声音数据和图像数据等，按照资源的内容可以分为文献类、数据类、及事实工具类资源等。
文献类资源通常包括农业领域图书、科技期刊文献、科技报告和专利等。数据类资源主要包括科学数据和统计数据，科学数据是指农业科技活动中产生的实验数据、监测数据、分析数据，以及形成的延续性的数据产品等；统计数据主要指来自当前国内外权威机构的对外公开的农业相关统计数据，该类数据资源是在已有各类统计资料的基础上对数据进行重新整合，从而形成具有时间序列属性的数据。事实工具类资源主要是经过规范加工整理的农业领域专家库、农业科研机构库和农业科研项目库等事实类资源，以及农业叙词表、农业百科等工具类资源。
通过农业科技大数据仓储建设，我们将与农业相关的所有数据都汇集统一管理，有利于更高效便利地进行农业生产活动。
参考资料：赵华,赵瑞雪,金慧敏,郑建华,鲜国建,朱亮,寇远涛.农业科技大数据仓储建设与服务[J].数字图书馆论坛,2020(08):48-55.
精细农业配套设施技术
我们将派出无人机（室内室外）监测农田。收集相关数据，再通过农田、作物多光谱图像信息处理、成像技术等, 展示出农田土壤、作物特征的空间反射光谱状况, 从而获得农田作物生长的时空变异性情况。通过在一个季节内所采集的不同图像, 能分析作物的长势、动态，促进农业生产管理。例如用不接触式的电磁场来测量土壤导电率, 从而分析土壤深度分布，为水肥投放提高参考数据；而“田间杂草识别技术”则通过识别杂草的光谱响应特性来确定其位置与数量；建立在近红外技术基础上的间接叶面反射光谱技术, 能对农田氮肥肥力水平进行准确检测。
参考资料：鲍怀凤.“精细农业”的实践与农业科技创新研究[J].农业开发与装备,2019(03):2+8.
作物收割
小型牧草收割机及其他作物小型收割机
水稻收割：4LZ-1.0小型联合收割机
拨禾轮将水稻拨向割台, 再由割台上的割刀切断, 切下来的水稻经割台滚筒螺旋和伸缩扒齿将谷物抛送到中间输送总成, 再将谷物输送到脱粒滚筒入口; 经过第1脱粒滚筒揉搓和第2滚筒梳刷脱粒后, 谷草从排草口排出, 脱粒总成细小杂草随水稻一起落下, 经过振动筛和风扇清选后由螺旋输送送入粮仓。
1.拨禾轮 2.割台总成 3.中间输送总成 4.履带自走式底盘 5.脱粒清选总成 6.操纵总成
参考资料：冯伟,庞有伦,李平,崔晋波,张先锋,湛小梅.4LZ-1.0小型收割机设计及脱粒分离装置优化[J].农机化研究,2017,39(12):180-184.DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2017.12.035.
水肥灌溉：基于SOA优化的PID控制系统设计
实现作物智能灌溉，通过调整相应的参数来实现相关设备控制器的精度，从而取得较好的控制效果。
基于SOA优化PID控制的智能灌溉控制系统原理框图
许景辉,王雷,谭小强,王一琛,赵钟声,邵明烨.基于SOA优化PID控制参数的智能灌溉控制策略研究[J].农业机械学报,2020,51(04):261-267
LED植物工厂
迄今, 人工光植物工厂可用于种苗、组培苗、苗菜、茎叶菜、根菜、药用植物、花卉等植物产品的规模化生产, 植物种类逐年增多。连续光照 (超过24 h的光照) 、交替光照 (不同光质及其强度的交替光照) 、单色光照、超强或超弱光照、脉冲光照、UV辐射、远红光辐射等。
刘文科.LED植物工厂光质生物学研究与应用现状[J].中国农业科技导报,2018,20(10):9-14.DOI:10.13304/j.nykjdb.2017.0669.
植物工厂配套设施：
在植物栽培区每层各安放了一个光照强度传感器、温湿度传感器、CO2传感器、加热器、加湿器,并且在栽培区背面安装了两个通风扇,用于植物工厂内外环境中CO2气体的循环交换。数据存储模块由SPI FLASH、SD卡组成,SPI FLASH用来存放字库信息,解决核心处理器的RAM不足的问题,SD卡用来更新字库信息,采用FATFS文件系统管理。
韩丽丽,程峥,牛萍娟,田海涛,梁立君,刘雷,罗德智.LED家庭植物工厂控制系统设计[J].照明工程学报,2019,30(02):71-80.
（注：除su建模外，图源对应论文及百度百科）
