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。

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。

致力于成为智慧农业赛道头部的温室/植物工厂蔬菜生产技术系统级供应商，向作为蔬菜产销供应链环节上的潜在客户提供性能优越、运营稳健的生产设施解决方案，包括生产厂区系统规划，设施农业智能装备/农业机器人应用，蔬菜数字化生产管理等技术服务。依托在设施农业智能装备/农业机器人十余年的研究积累，构建起以水培蔬菜全流程自动化为切入点，以自动化（设施农业智能装备等）和数字化（物联网等）为抓手，以生产全流程闭环解决方案为内核，综合行业上下游的标准规范，改革现有叶菜、果菜、花卉、中草药等传统设施农业的种植模式。

通过智能制造技术赋能区域蔬菜生产高地，为现有潜在蔬菜供应商，电商、实体经销网络提供可以无缝对接互联网+市场条件的蔬菜生产体系。我们向客户提供装备与技术，客户通过应用高效高产的进行绿色蔬菜产品生产销售实现商业获利，并额外通过设施的科教科普科研功能形成产业高地反哺科研与技术迭代。

以团队完成的某国家现代农业产业园数字化叶菜植物工厂为例，该系统的显著特征是高产高效，一个30亩的温室就可随市场订单日收获约1.5-3吨无公害水培蔬菜，用工2至3人，并可连贯周年自动化生产，以订单式销售方式直供城区高端餐饮、超市与社区电商平台。

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。

项目成果应用形成大中型城市菜篮子工程的技术支撑和特色经济作物发展的新模式。近三年累计推广企业、基地30多家。目前已在北京、河北等农业园区，建设运营多个农业基地，验证了该技术的可行性和商业价值。

作为“一二三产融合的典型示范”，以工业智能机器人技术与农业叶菜种植深度融合，将辐射带动周边企业、种植大户对智能化设施设备的投入和使用，实现农业种植高度专业化、规模化、企业化。最终将在基地周边，形成涵盖农艺技术研发、设施建造、装备制造、商业服务等诸多功能的产业集群。 

围绕自动化装备的生产制造，也将催生一系列具有自身技术特色的制造企业。实现“机器替代人力、电脑替代人脑、自主技术竞争力增强”三大转变，保障我国由农业大国走向农业强国。

此外，在引领教育方面，通过工业科技与农业技术的融合，有利于新工科和新农科教育的发展，在设施农业自动化和数字化领域培养更多的科技人才，带动更多师生深入了解并亲身实践智慧农业。在科技兴农方面，通过“智慧工厂化种植模式”助力乡村振兴，以高效机器人技术等促进设施农业产业振兴，以高产绿色有机产品促进农业生态振兴，以高科技现代农业吸引科技人才回流助力农业人才振兴。

在转化方式方面，我们主要以技术服务方式围绕政府、农业园区、种植企业等目标客户提供规划咨询服务、机器人产品销售及数字化整体解决方案。