AI及物联网技术的智能温室大棚土培、水培蔬菜种植发展介绍

（《北美农业杂志》2022年2月1日多伦多采编）在农业生产发展中，设施农业已经成为了全世界最具活力的新型农业产业的重要一环，精深技术、良好效益、高附加值、高效产出、较低投入的设施园艺逐渐成为世界各国农业生产的切入点，以此推动国家农业战略的可持续发展。目前，荷兰、以色列在此方面是全球设施农业的领头羊。

在设施农业体系中，发展较好的就是新型温室大棚蔬菜栽培。在多个国家，温室大棚蔬菜产业不断发展升级，在原有地膜覆盖和温室大棚基础上逐渐发展到人工环境调控的智能化温室大棚设施，现代化的智能温室和全自动连栋温室也开始出现，并且配套有先进的设施和管理手段，如：控温、补光、喷灌自动化、信息化、机械手等，可以全年生产。

2017年，荷兰农产品出口1135亿美元，仅次于美国的1405亿美元。荷兰是种子行业的世界领导者，2016年出口额接近17亿美元，但却没有转基因种子。西红柿本来产自美洲，是热带作物，但是荷兰的西红柿出口量却能稳居全球第一，年出口20多亿美元。在中国的温室大棚内，西红柿产量每平方米为10到15公斤，但是荷兰能达到70到80公斤。之所以有这些成就，离不开荷兰智能温室。

温室蔬菜种植分为土培和水培生产技术：以荷兰威斯康（Viscon）集团的水培蔬菜工厂项目为例。蔬菜采用水培技术生产，整个生产过程全部在智能温室系统中进行。

内部配置有:1. 智能立体催芽系统。2. 智能播种系统。3. 智能移栽育苗系统。4. 循环控制系统。5. 智能水肥系统。6. 智能收割系统等。从而实现蔬菜种植的标准化、智能化、规模化。其工厂化蔬菜种植年亩产可达30-40吨。中国蔬菜种在土地上年亩产是2-3吨，水培技术年亩产是6-8吨，效益非常之高。

荷兰威斯康VISCON全自动蔬菜水培系统视频

新型智能、无人温室大棚蔬菜种植发展的成就、特点
1、生产自动化
伴随着设施农业的全面推广，温室大棚蔬菜产业得到了长足的发展，产业规模不断扩大，各项成本也随之提高，从而投入产出比的合理规划和管控就成为了需要重点考虑的内容。对于蔬菜的种植，多项环节需要重复操作完成，在生产设备、劳务人员等方面就需要增加投入。

蔬菜无人种植工厂,从种植到采收全程自动化

机械手负责完好无损地摘取果实.随后搬运至推车,自动更换新.

通过生产自动化，则可以行效的提高成产效率，节约劳动成本，包括劳动力成本等，在水肥施放和成产管理等方面也变得更加便捷，使现代温室高效栽培成为可能。

2、环境因子调控化
蔬菜的生长需要适宜的生长环境，同时，在绿色健康理念倡导下，要生产出高品质的蔬菜品种，就得为种植蔬菜提供一个良好的生长环境。环境因子的调控，主要是从通风换气、温度湿度智能调节、自动水温调节、精准水量灌水和合理适量施肥等多方面进行调节。

温湿度、光照与大棚内气体的调控，土壤营养把控与病虫害防治等问题都是大棚管理上头疼的事，所以想把大棚的这些问题统统交给智能温室大棚管理系统，可以实现大棚内部的自动化控制，再也不用担心温度调节不精确了。

智能温室蔬菜大棚实现智能自动化控制，其实脉络很清晰，概要就是给各个调控系统加上传感器，用物联网云平台来进行数字化控制，管理方式很直观，通过手机APP/电脑就能实现，而且可以远程监控多个大棚蔬菜的生长状态、具体到一天中每一分钟的实时温湿度等参数，也可以查询到上一年大棚的环境参数，让蔬菜种植实现数字化、智能化。具体是这样操作：

2.1、土壤墒情

将土壤墒情传感器布置在大棚内部土壤中，传感器会自动采集土壤墒情。

智能土壤墒情检测系统

2.2、遮阳/通风

将湿度传感器布置在大棚内部，传感器能实时采集大棚内温度、湿度的具体数据，具体到0.1度、0.1%;

智能遮阳/通风温室大棚

温室大棚智能遮阳/通风系统

2.3、水肥系统

实现水肥调控有点麻烦，需要水肥一体化的配合控制，氮磷钾肥、PH辅液等多种营养液自动调配，配合PH、EC传感器的检测。

智能温室大棚水肥控制系统

2.4、光照

需要紫外线传感器、光照度传感器来采集大棚内的光照强度;
智能遮阳/LED植物灯控制系统

在日常生产技术上，可以由计算机进行控制进行调节，实现各项环境因子动态化的长期保持最佳状态。

3、管理智能化
开始通过建立数学模型来研发不同蔬菜生长的适宜控制系统技术，并实现人工智能的广泛研究应用。在温室自控制技术和生产时间可调控基础上，通过电脑、技术和实验数据整合分析等构件转机系统，从而将农业专家系统和温室自动控制及系统分析技术有机结合，实现温室智能化调控。