在远洋航海、沙漠、极地和荒野等的荒漠区域长期工作人员,会因这些地区存在孤立、隔绝、枯燥等特点,易出现疲劳、紧张、压力、困惑、愤怒及不安等负面情绪,而这类负面情绪会严重影响人的工作效率和健康状态。众多心理学家研究发现绿色植物可有效调节人的负面情绪,故在这些特殊地域种植绿色植物对改善人们生活状态十分必要,但工作在这些地区人员往往工作任务强度大,虽有种植植物的需求,但缺少时间与精力去管理所种植的植物,故开发一种无需人员管理,具有自持能力,能保障植物在一段时间内正常存活的植物生长系统具有市场前景。因工作地点多处于荒漠地区,缺乏电网电力供应,所以这种植物生长系统应采用非常规供电方式。目前国内外对于植物生长系统的研究只存在于国家级的太空探索项目中,且都为大型项目,而对于植物小型封闭生长系统的研究鲜有报道。针对上述问题,本文为探索开发植物小型封闭生长系统能量供给和内部环境维持规律,构建了一种具有自持能力的植物小型封闭生长系统试验装置,该装置采用光伏供电,设计使用环境为高温地区。本文首先运用三维仿真软件SolidWorks对培育室结构进行设计,选取试验对象为白掌,通过探索试验优化培育室结构,最终确定培育室容积为5.625×10~3cm~3。培育室构建完成后,对培育室热容量进行分析,依据热容量计算出维持培育室内温湿环境所需制冷量,据此选择适宜的制冷机,并设计出由冷却降温系统和滴灌系统组成的环控系统。之后,根据所构建的植物小型封闭生长系统日均总功耗,计算出光伏发电系统的容量,并设计出光伏发电系统。为了解白掌存活期间培育室内的环境参数变化情况,本文设计了基于STC89C52单片机的控制系统,对培育室内环境进行实时监测和控制,维持白掌在植物生长系统中的正常生长。本文先依据理论分析结果设计出植物小型封闭生长系统,后进行了电力供应系统性能和整机运行性能测试,试验结果表明维持空间大小为5.625×10~3cm~3的培育室内环境温度和湿度,要求冷却降温系统制冷强度为367.5~490W,培育室内部温度可维持在31~39℃,相对湿度维持在72%~85%。当系统日总功耗为552Wh,气象条件为广州地区“三晴两阴”时,需光伏发电系统提供350W有效发电功率,蓄电池设计容量为200Ah。测试结果验证了冷却降温系统制冷量与植物小型封闭生长系统热容量基本平衡,光伏发电系统提供的电能与系统电功耗之间达到能量供给平衡,保证试验对象白掌在培育室内保持良好长势,该试验装置运行稳定达到设计基本要求,研究结果可为具有自持性植物小型封闭生长系统设计提供基础技术参考。