现今世界由于人口不断增加,导致全球气候变化、耕地面积日益减少、自然灾害频发、环境污染等问题日益突显。市场对食品的数量和品质要求日益提高,传统农业已不能完全满足人类日益增长的需求。作为设施农业发展最高阶段的植物工厂具有环境污染小、资源利用率高、环境可控性好、产量稳定且品质高等优点,其多层次立体栽培,大规模生产高品质,无污染作物的生产方式是解决上述矛盾的重要途径。本文以植物生长环境为核心,适合家庭使用为原则设计了一台微型植物工厂。按照功能需求对各子系统进行了设计和研究并制成样机。本文主要研究的内容如下:(1)通过功能性分析将植物工厂划分为若干子系统,方便模块化分析设计研究。并根据功能需求详细设计了营养液循环,空气循环,温湿度控制的工作方式及配套设备构成。(2)针对微型植物工厂中的温度环境进行了研究,在优化微型植物工厂保温性能的基础上进行节能分析,计算了温湿度控制部件的功率需求,并通过实验测试了温控部件性能和温控效果。(3)分析了人工光源的需求并进行选型,优化光源布置,并验证光源的适用性。对本设计制作的样机测试样机性能,进行生菜种植实验。同时以光照和温度循环方式为变量对生菜的生长情况进行了研究,总结了一些环境因素与生菜生长因素之间的关系。(4)在经过理论计算的基础上,对营养液循环部件进行了选型。进行了营养液循环实验,探讨了不同温度对营养液各参数的影响,研究了营养液的最佳循环方案,为制定更佳的营养液循环方案提供了基础.(5)对两次栽培实验的数据进行分析,以第一次实验数据建立以生菜叶片叶长宽为基础的总叶面积模型,希望以其预测生菜生长情况。以第二次次实验的数据,建立了以有效积温为变量的作物系数模型,以此模型预测微型植物工厂营养液消耗量。