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蔬菜大棚“变身”为智能工厂

与百度智能云专家共同打造山东寿光的“设施蔬菜智脑”,现在菜农们通过大屏或手机APP便可以监控大棚内蔬菜的生长和环境情况,大大减少了劳动力投入与劳动强度。

物泽农业通过军事化联动生产,1名技术员可掌控200亩设施农业,1名管理员可负责1000亩良田生产,相对同行业企业生产效率已经领先100%,有了智脑,效率再度提升50%以上。

——山东物泽生态农业科技发展有限公司总经理 王娟

项目背景

从空中俯瞰,东经118°32′-119°10′、北纬36°41′-37°19′的地理坐标内,蔬菜大棚星罗棋布,艳阳下灿若“白色海洋”。

走进宽约20米,长约300米,如同足球场大小的蔬菜大棚,只见棚内自动卷帘机、自动放风机、智能补光灯、高压喷雾系统、多功能植保机等智能设备一应俱全,宛如进入了一座现代化的农业工厂。

这里便是“中国蔬菜之乡”山东寿光,全市设施蔬菜种植面积约60万亩,大棚内四季恒温,一年可产2-3茬不同蔬菜,年产量达450万吨,日蔬菜成交量超1500万公斤。

如今,在“中国蔬菜之乡”山东寿光,百度智能云联合潍坊市农业产业化重点龙头企业山东物泽生态农业科技发展有限公司共同打造的“设施蔬菜智脑”,已经实现从“经验种植”到“智能种植”的转变。菜农们通过大屏或手机APP便可以实时监控大棚内蔬菜的种植环境情况,远程控制大棚的卷帘、放风、施肥、浇水。

农为邦本,本固邦宁。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央坚持加强和改善党对“三农”工作的领导,勇于推动“三农”工作理论创新、实践创新、制度创新,推动农业农村发展取得历史性成就、发生历史性变革。

回看山东寿光设施蔬菜产业的发展,从上世纪八十年代第一座冬暖式蔬菜大棚起步,到成为“买全国、卖全国”的蔬菜集散地,到三产融合发展、城乡一体百姓富足,再到蔬菜产销全产业链数字化转型,“寿光模式”一直在自我迭代、革新。如今的寿光蔬菜大棚更是“变身”为智能工厂,实现了设施农业规模化生产、集约化管理,走出了一条中国特色社会主义新农业的道路,为做好新时代“三农”工作,全面推进乡村振兴具有重大而深远的意义。

解决方案

设施蔬菜探索出新路径

设施蔬菜,是在人工控制的生产条件下,利用现代化技术、科学化管理进行植物高效生产的一种现代农业生产模式。具体而言,就是根据植物对生长环境的不同需求,人工调节光照、温度、湿度、营养等自然生产条件,优化配置相关资源,使动植物的生长与生产环境相匹配,解决自然环境对动植物生长的束缚,实现农产品全年生产、四季上市。

近年来,寿光设施蔬菜产业发展迅速,面对农业数字化变革、农民增收大局,如何打造现代农业的产业体系,形成产业链前、中、后端一体联动,成为当前寿光面临的重要课题。

2021年7月,百度智能云专家与山东物泽生态农业科技发展公司的农业专家一起,就如何利用人工智能等新兴技术实现“智慧农业”和设施蔬菜智能化升级开展了多次探讨。百度智能云着力解决“从什么地方切入,应该采用什么技术”的问题,最终确定了解决方案——给设施蔬菜装上“智慧大脑”。

山东物泽生态农业科技发展有限公司与百度智能云合作,共同打造“设施蔬菜智脑”。“设施蔬菜智脑”平台通过充分利用现有数字基础设施和数据资源,将蔬菜田块数据、环境数据、科研数据和市场数据等行业数据,与AI、物联网、大数据等技术融合,建立了尖椒、长茄、番茄和黄瓜等蔬菜作物为先期试点的生产种植、产量预测、土壤墒情的算法模型,将传统种植经验以数智化应用的方式提供给种植户,指导完成精准耕作、精准灌溉、精准施肥、精准播种、精准收获, 帮助蔬菜种植从“经验种植”向“智能种植”转变,进一步提升蔬菜种植的标准化和设施农业的现代化水平。
蔬菜大棚成“智能工厂”

如今,在寿光,越来越多的蔬菜大棚开始“变身”成为“智能工厂”。

一个个智能温室里,分布着很多先进设备和感应器,对农业生产环节的空气温湿度、光照度、二氧化碳浓度、土壤温湿度、施肥作业等信息进行采集,并及时传输到云数据管理中心,通过AI智脑特定的算法建立科学的种植模型,为园区提供精准的生产管理依据、农事计划、产量预测等,使整个生产过程变得绿色可塑。

大棚内,山东物泽生态农业科技发展有限公司信息部经理李超指着设备讲解到,“为及时掌握棚内种植环境与生产管理动态信息,我们建立了多个生产监测点,合理布局了多台智能物联网设备,通过卫星遥感、水肥一体化施肥机、土壤墒情仪、园区小气候监测站、5G摄像头、棚内小气候监测仪、农机GPS定位系统等,自动获取多源数据实现对园区生产过程全覆盖,为农业专家和管理人员远程指导提供‘千里眼’、‘顺风耳’和‘飞毛腿’,不再依靠经验种植,而是靠数据说话。”

“设施蔬菜智脑可根据实时情况,调整大棚的光照和温度,水肥一体机正在按照生长模型按照蔬菜植株的需求,通过滴管将各种养分点滴渗透于根土。以前施肥都是靠经验,到底用多少农药就能防病虫害,心里总没底儿,用少了怕防不住,用多了成本就上来了,还难免有农残。现在好了,各种操作,什么时间、用什么肥、用多少量听‘智慧大脑’的。”李超继续介绍。

山东物泽生态农业科技发展有限公司生产部经理胡轲指着脚下的土地补充道:“地下铺着很多管道,每隔一定间距在作物的根部就有一个滴管,当接到‘智慧大脑’发出的指令后,机器会自动将水和肥料按指定比例混合并加压灌注,这也很好解决了土地板结的难题。另外,利用蔬菜作物生长模型,制定了一整套科学种植管理方案,大棚管理员只要按照系统推送的农事建议在手机端录入农药、化肥、人工等农资使用量,拍摄上传农事活动、作物长势照片就能轻松完成一条农事记录。记录下来的数据通过积累数据沉淀,将每年光水肥农事对比,为下一步AI算法模型优化,降本增效提供更有力的数据支撑。”

客户收益

AI加持,实现蔬菜全流程标准化管理

“农业种植是从播种一粒种子开始,就像辣椒,经历发芽期、幼苗期、开花期、结果期,每个阶段的种植管理都是不一样的。”看着眼前的辣椒苗正在茁壮成长,百度智能云寿光项目经理王晓蓉进一步讲解,“比如,在发芽期,我们需要重点关注苗床管理,提高种子的发芽率,到了幼苗期则需要提供充足且合理的水肥营养,同时做好病虫害防控。目前,小苗刚栽下去,通过模型我们就能预测三个月之后的果品质量以及产量,这样就可以提前布局销售和物流,实现产销联动,已经做到了全流程智慧化管理。”

百度智能云收集温室大棚各类作物及环境的时间纬度及空间纬度数据,建立起科学的种植模型,涉及环境参数、作物品种信息及多维种植数据预测产量、农事计划等。根据预测数据和实时数据集合,实时预测产量一张图,供大屏可视化展示,并且与每年数据、实时数据对比,形成生长曲线,找寻作物生长最耦合曲线。

“通过积累一年以上的的空气、土壤、光照等环境参数,3年以上的各类蔬菜的品种、品牌、生产商信息和播种日期等基本数据、逐日产量、施肥作业、园艺作业等种植数据,百度智能云为基地的各种生产提供重要判断依据。” 胡轲介绍,“比如,在作物物候期,能精确到每一年的物候期预测,可按照天预测采摘周期。农事周年历,从经验种田到科学种田,根据本年度结合气象等要素提前生成农事操作计划,结合本地专家或农事事调整后,可在根据气象等条件,再次智能推荐农事操作计划。以及均产量预测,根据农业时空算法模型可形成基地产量一张图供大屏展示使用。”

山东物泽生态农业科技发展有限公司副总经理李风昴表示,“通过将百度智能云物联网技术应用到生产监测中,实现对蔬菜生长环境的科学监测,随时随地掌握蔬菜生长和种植情况,从而做出精准的环境调控,可以为下一步农事安排提供判断依据。”

山东物泽生态农业科技发展有限公司总经理王娟表示,“物泽农业通过军事化联动生产,1名技术员可掌控200亩设施农业,1名管理员可负责1000亩良田生产,相对同行业企业生产效率已经领先100%,有了智脑,效率再度提升50%以上。”

产业兴旺是乡村振兴的重要基础,在AI科技加持下,寿光蔬菜种植实现从“经验种植”到“智能种植”的转变,让没有经验的农民也可以成为种植能手,有了好就业、高收入,还让蔬菜生产进一步提质、增效、降本。目前,通过寿光“设施蔬菜智脑”平台建设和科技赋能,物泽生态农业蔬菜种植产量提升10%,商品果率提升15%,水、肥、药降低了15%。

可见,对于蔬菜种植企业来说,“设施蔬菜智脑”实现了物尽其用、人尽其才、地尽其利、货尽其通的良好效果,不断降低农投品用量和其他能耗,最大限度地降低生产成本。通过作物建模,整合传统农业生产经验,将环境监测数据与实际生产理论相结合,实现精准耕作、精准灌溉、精准施肥施药、精准播种、精准收获等,极大提高作物产量与质量,进而提高商果率,提升企业经营效益,增加农民收入,推动产业振兴、乡村振兴。

智慧农业建设离不开新技术、新业态的叠加推进。未来,在智慧农业探索中,有物联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等技术的加持,智慧农业有无限可能。