【智慧种植】设施果蔬智能化生产与精准服务模式

　　一、基本情况

　　江苏省农业科学院智慧农业创新团队现有成员120余人，具有信息技术与农机、农艺多元合作、优势互补的技术创新与推广优势。依托团队建设有农业农村部长三角智慧农业技术重点实验室等10多个部省级科研平台，有表型分析、虚拟仿真、农业机器人、农业物联网等20多个智慧农业专业实验室，牵头成立“江苏省设施果蔬智能生产科技创新联合体”、“江苏省农业大数据科技创新联盟”、“长三角智慧农业创新联盟”等。团队以“数据、智能”为核心，立足区域特色、面向产业需求，长期从事作物生长调控模型及智能化管控核心算法等研究、应用及推广工作，形成融合“管理、创新、推广、运营”为一体的智慧农业技术研发推广体系，建立了基础性长期性生产试验数据集、研发了一系列智能化管控关键算法、创制了一批智能装备平台，打造“场景+链式”整体解决方案并落地应用。

　　二、建设内容

　　（一）多模态数据精准感知与处理技术。研究构建基于三维空间的温室传感器布设方法，提高传感器监测点布设的准确性和科学性；基于自适应学习机制，创新温湿度、光照强度、光有效辐射、二氧化碳浓度等因子异常模态诊断、缺失值插补等数据清洗方法，准确率高于90%；集成信息熵、神经网络等智能算法为一体的多传感器数据和特征两级融合模型，数据准确率达98%以上。

　　（二）基于深度学习的多环境因子智能调控技术。综合利用长时序生产观测数据以及现场感知数据等，创制了基于长短时记忆网络、门控循环单元和注意力机制的多步长动态预测模型，实现了环境温湿度、光照强度、光有效辐射等因子未来6小时的精准预测；研制基于5G通讯的远程智能控制终端，具有传输便利、易于维护等优点；利用模糊、神经网络、自适应等智能控制算法，研制了温室环境控制装备系统，温度控制精度为±1℃。

　　（三）模型驱动的智能水肥一体化技术。研究构建多源数据驱动的设施果蔬水肥生长调控模型，自主研发具有多灌区多肥路可自由定制的智能水肥一体机及配套的水肥精准调控云平台，能对水肥流量、水肥配比、水质参数、水肥状态等实时在线监测、预警预报和智能动态调控。研发并集成支持多种终端设备的水肥一体化自动管控系统，可手动设置或智能生成水肥策略。基于实时获取的基质温度、湿度、pH、EC以及作物长势等信息，自动控制并记录灌溉时长、肥液配比、肥液流量等，对作物生长所需的水分和营养元素进行自动化精准管控。

　　（四）基于知识图谱的智能问答及知识服务技术。利用爬虫技术获取专著、论文、网络资源等数据，构建设施果蔬领域知识图谱。构建设施果蔬生产智能问答系统，可7*24小时为生产主体提供智能问答服务。

　　（五）设施果蔬智能生产与知识服务云平台。研发“智小农”设施果蔬智能生产与知识服务云平台，将多维信息动态感知、多源异构数据智能融合、生长诊断与调控模型、智能管控与知识服务等关键技术、核心算法、智能装备进行集成，实现设施果蔬生产过程中水肥、环境全年无人工干预的智能化生产以及生产过程标准化管理。

　　三、应用成效

　　通过精准的环境和水肥控制，能够根据作物的需求精确供应水分和养分，提高了水资源和肥料的利用率，同时节省30%以上的人力成本。本技术模式在高邮市设施番茄智能生产示范基地、南京汤山翠谷农业科技园、南京丰硕欢乐农场、南京国家农高区智慧农业示范基地等多个地区进行了推广应用，从育苗、基础设施、水肥控制、环境控制、系统平台到技术服务进行全链条的支撑，每亩节本增效3000元以上，被江苏卫视、新华日报等媒体报道30多次，起到了很好的示范效应。