科创中国
设施农业智慧工厂化种植技术——助推乡村振兴事业
发布时间: 2023-09-06
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利
行业领域：
高新技术改造传统产业
成果介绍
针对设施作物种植效益低、人工成本高等问题，从“种植工厂的系统设计、高效立体的种植模式、全生产链条的种植装备”三个内容实施创新，实现了 “高技术投入、高种植产出、高经济效益”的设施农业智慧工厂化种植技术。
以植物工厂为重点，主要包括植物工厂生产自动装备技术、植物工厂数字化技术和植物工厂生产低碳节能技术的研究，提高农业资源利用率、发展低碳经济、提升我国设施农业整体技术水平和产业化进程。
设施农业智慧工厂化种植技术目前可针对叶菜、果菜、花卉和中草药等设施作物提供系列化、定制化和模块化的设施农业智能装备，并可针对不同乡村区域特点提供全流程自动化、数字化和低碳化的综合解决方案，促进设施农业产业变革和乡村振兴事业发展。
成果亮点
本项目产业化验证成功，引领区域叶菜、果菜、花卉、中草药等传统设施农业种植的巨大变革，是实现“产业兴农”的重要举措。
（1）新型种植模式的创新
考虑到高效，采用多层平面种植（补光）、立体 A 形种植架两种模式。实现在人工补光和自然光下均可展示高效种植模式。 在“工厂化”全流程过程，果蔬从播种、移栽、定植、物流、收获等关键环节，均实现了自动化种植装备的应用。
（2）种植全过程智能装备
叶菜全流程自动化装备：自动化穴盘苗播种机；自动化移栽机完成立体种植架定植；蔬菜成熟后，自动化收获机完成多个种植槽自动化收获。
果蔬全流程自动化装备：面向以番茄为代表的球形果蔬的果蔬种苗移栽机、果蔬苗定植机器人、果蔬采摘收获机器人。
花卉中草药全流程自动化装备：种苗移栽机，盆钵倒盆移栽机等自动化装备。
（3）现代设施农业低碳技术综合应用
针对植物工厂的吸碳、捕碳、转碳等目标，以数字化模型为手段，基于“二氧化碳光合作用机理”，建立植物工厂内部光照、空气、温度、湿度等环境参数测量控制与种植自动化装备运行参数控制形成综合性模型，在低碳指标、经济效益、低能耗等方面实现综合指标提升。
团队介绍
北京工业大学“北京市植物工厂工程技术研究中心”，经北京市科委批准，依托北京工业大学和北京市农业机械化研究所下属京鹏环球科技股份有限公司建设成立， 中心综合运用设施农业节能技术、工程技术、生物技术、智能装备技术等高新农业技术，开展植物工厂生产低碳节能技术的研究、植物工厂生产自动装备技术的研究和植物工厂数字化技术的研究，提高农业资源利用率、发展低碳经济、提升我国设施农业整体技术水平和产业化进程。
在该领域先后承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金等近30余项，获得 授权150余项发明专利。形成了典型的“一二三产业融合”的典型代表。入选“ 2020 年中国智能制造十大科技进展”项目，这是设施农业领域的第一次入选，代表了此项技术在国内的领先地位。团队累计承担10多项包含国家重点研发计划、国家自然科学基金在内的国家级和省部级课题。
团队带头人，高国华，教授、博导，北京市长城学者，智能制造研究院副院长。
团队目前有教授3人，副教授3人，讲师4人，均为机器人技术、智能传感与控制、图像视觉与识别、系统集成与决策等专家，在校博士研究生11人，硕士研究生42人。
视频资料
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”农机装备产业科技服务团 (中国农业机械学会) 评价时间：2023-12-05
张俊宁
北京信息科技大学
教授
综合评价
设施农业智慧工厂化种植技术与智能装备填补了国内空白，是叶菜、果菜、花卉、中草药等传统设施农业种植的的关键技术和自动化生产及管理的重要设备产品。总体来说，项目团队研发经验丰富，项目基础较好，已经得到产业化应用，应用前景广阔，且产品具有良好竞争优势，在设施种植及装备领域具有引领作用，项目成熟度高，整体技术先进，短期可实现成果转化。建议进一步提升装备可靠性，加快推广应用。
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