2023 年生物光学与智慧农业产业国际论坛专题报道 | 拓展智慧农业新应用 - 2023广州国际照明展览会

拓展智慧农业新应用

智慧农业如何从梦想照见现实？除了政策的驱动和资本的加持，也离不开包括智能装备、智能控制系统、智能技术在内的全产业链协同发展，只有在不同的产业链节点不断去拓展智慧农业的创新应用，才能推动智慧农业的深化落地，以及农业产业的信息化、网络化和智能化。

「2023 年生物光学与智慧农业产业国际论坛」上，北京市农林科学院智能装备技术研究中心郑文刚研究员、山西农业大学李灵芝教授、中国农业大学李保明教授和杨培岭教授、山东省农业机械科学研究院高级工程师李青龙结合各自的科研课题，为智慧农业的延展应用带来了四个不同的实践方向。

郑文刚在本次论坛上，系统介绍了北京市农林科学院智能装备技术研究中心聚焦国家食用菌智能化和信息化开展的一系列技术创新和所取得的丰硕成果。

针对目前我国在食用菌生产过程中的一系列智慧化难题，郑文刚认为必须从数据着手。围绕食用菌的育、种、管、收，郑文刚其所在团队研发出了一体化的数据采集设备，搭载了温度、湿度、二氧化碳、光辐射传感器，还有摄像头，只需要通过手机就可以采集数据，利用现有摄像头，实时获取作物表型信息，进行决策复习和精准调控。

与此同时，郑文刚还介绍了其团队研发的日光温室的自动通风设备、网络化的温室控制器，植物工厂节能系统，以及用来采摘、巡检、授粉、搬运、喷发消毒的小机器人等。前者旨在实现温度、湿度、光照等环境指标的自动化管控，后者则是为了提高种植效率。

郑文刚透露，该团队还打造了一个公共的开发平台，所有的厂家设备都可以接入该平台。目前该平台，已经累积了数亿数据，传感器、控制器、和软件平台融合在一起，可以形成数据、方法、执行，面向不同应用场景进行快速搭配建设，就可以面向塑料大棚、日光温室、工厂化，快速进行各种应用系统的搭建。

山西农业大学番茄产业研究院院长李灵芝教授以《智能温室大数据系统赋能番茄高效种植工艺》为主题，介绍了番茄种植过程中，如何将种植工艺和智能系统结合，通过精准控制温、光、水、气、肥，提高种植效益和提升产品品质。

李灵芝教授首先介绍了山西农业大学番茄产业研究院的基本情况，这个配备了专门 5G 基站，包含日光温室、塑料大棚、冷库，集教学、科研、生产试验技术应用于一体的研究基地，李灵芝教授团队聚焦番茄产业的智慧化种植和全流程数字化管理，开展了一系列深入研究。除了建立了自主知识产权远程气象站，数据采集系统，温室大数据采集精度升级系统，表型级光谱实验室数据分析系统，研究院还与广东 8 家植物灯企业合作，建立了相应的试验基地。

在海量大数据的基础上，李灵芝教授团队一方面聚焦温室环境调控，通过研究区域环境参数、土壤参数灯来指导日光温室的生产，同时也在利用大数据，研究不同光谱对番茄生长、产量和品质的关系，以实现番茄种植效益的提升。

作为国家数字畜牧业创新分中心主任，中国农业大学教授李保明在本次论坛上，以《智能化技术赋能设施养殖产业高质量发展》为主题，分享了智能化计划赋能设施养殖产业高质量发展的不同方向。

李保明认为，目前超大规模养殖、生态养殖和无抗养殖是养殖业的主流趋势，如何利用设施和环境的智能调控，在提高养殖效率的同时，进一步保障畜禽的健康，让它们拥有更好的抵抗力，是智能化技术赋能设施养殖业的核心命题。

从国内外智能化技术赋能设施养殖业的实践来看，智能化技术首先可以设置设施养殖的远程智慧管控。在远程智慧管控的基础上，叠加机器学习和人工智能的技术应用，可以进一步推动实现设施养殖业的工业化和智慧化。同时，当环境参数与畜禽的健康结合起来，通过精准调控，不仅可以保障畜禽健康，而且可以降低养殖成本。

在李保明看来，智能化技术赋能养殖业同时面临诸多调整，要解决偏远养殖工厂的网络覆盖的问题，还要解决数据融合的问题。从环境参数到精准喂养，从畜禽舍建筑设施本身的数据化到动物生长参数的数字化，只有建立了大数据和调控模型，才能实现预警和精准调控。同时，育种、饲养方式、生产方式、生产工艺，都要按照工业化的方式来进行，设施、环境和装备的数字化，大数据运用和精准调控，很难在短期内同步实现。

身为联合国粮农组织 TCDC 水利专家，中国农业大学杨培岭教授在出席本次论坛的同时，以主题嘉宾的身份分享了《智慧灌溉技术的发展现状与未来展望》。

在杨培岭教授看来，我国紧缺的水资源、生态环境问题，以及应对潜在粮食安全问题带来的绝大农业用水缺口，使得“利用智慧灌溉提高用水效率”变得更加迫切。

在系统介绍以色列、日本、美国和荷兰等农业发达国家水肥一体技术和智慧灌溉技术的同时，杨培岭教授重要介绍了中国农业大学在智慧灌溉领域的一系列研发成果。除了小的滴头、微喷头、叠片过滤器等关键设备的技术升级，还包括一些接近国际先进水平的精良灌溉装备。

论坛现场，除了展示智慧灌溉系统在智慧农业不同场景的创新应用，杨教授还特别介绍了目前国家正在推进的数字孪生灌区，通过对一个物理灌区的全方位的数据采集，形成了一个数字孪生灌区，灌区未来可能遇到的各种场景、各种环境问题，都可以通过孪生灌区提出解决的方案，在找到最优方案的同时实现最优决策。

除此之外，杨教授认为智慧灌溉作为智能化控制的一个模块，可以和先进的传感器技术、遥感信息技术等相结合，为智慧农业实现从信息采集、到数据分析，再到智慧决策和智慧控制的全流程赋能。同时，温室环境指标、作物的生理指标，可以集成起来研判，作物的水、肥亏缺程度，微量元素需求，都可以通过灌溉一体化实现。

按照杨教授的预判，未来智慧灌溉将实现监控系统的无线化、控制决策的智能化和技术的标准化。

当前全世界各国的农业机械行业都正朝着智能高效节能的方向发展，而农机智能化技术的应用正是实现这一目标的关键。本届论坛，山东省农业机械科学研究院高级工程师李青龙，聚焦播种、植保和收获，分享了最新的智能化技术。

播种技术层面，李青龙介绍了其与团队就精密排种、质量检测、播种控制展开的一系列研究，同时也展示了其团队研发的带有变量施肥系统的播种机、灰尘补偿功能的传感器，电驱式的排种器和排种电机、基于云端数据研发的精量播种监控系统、16 公里的高速精量播种机控制系统等。

植保技术层面，李青龙展示了新一代植保机矩阵，不仅可以精准控制施药量，可以精准识别杂草，利用光谱技术和识别的技术，通过对杂草的颜色、外形还有光谱特征进行识别和区分，打开喷头进行定点除草施药。同时，结合卫星定位、机上作业姿态信息和激光雷达探测，新型植保机还实现了喷杆位置的精确计算，可以有效避免重喷和漏喷。除此之外，还展示了大型自走式植保机和遥控控制以及无人驾驶来的植保机。

收获技术层面，李青龙集中介绍了引导对行、降低收获损失和产品质量监测系统等方面的多项研究成果。搭载了最新创新科技的收获机，可以自适应作业，而且能始终保持在最佳的作业速度和作业效率，以最佳、最低损失的状态下进行收获。搭配 L3 级的无人驾驶技术，还可以实现这种无人农场的收获。