【中国农业科学院技术成果》电梯农业物联网监控系统
2025-09-22

随着我国现代农业的快速发展,传统农业生产方式正逐步向智能化、数字化转型。在这一背景下,中国农业科学院研发的“电梯农业物联网监控系统”应运而生,成为推动设施农业高质量发展的重要技术成果之一。该系统融合了物联网、云计算、大数据分析与自动化控制等前沿技术,针对垂直农业(又称“电梯农业”)中的环境调控、作物生长监测与资源优化管理等核心问题,提供了一套高效、精准、可复制的智能解决方案。

电梯农业作为一种新型立体种植模式,通过多层种植架或建筑空间实现农作物的集约化生产,尤其适用于城市近郊或土地资源紧张的地区。然而,这种高密度种植模式对光照、温湿度、二氧化碳浓度、营养液供给等环境因素提出了极高要求。传统人工管理方式难以满足实时、精确调控的需求,容易导致资源浪费、产量波动甚至病害爆发。为此,中国农业科学院团队历时多年攻关,成功开发出电梯农业物联网监控系统,实现了从“经验种地”到“数据种地”的根本转变。

该系统的核心架构由感知层、传输层、平台层和应用层四部分组成。在感知层,部署了大量高精度传感器,包括温湿度传感器、光照强度传感器、CO₂浓度传感器、土壤水分传感器以及营养液pH值与电导率检测设备,能够全天候采集种植环境的各项关键参数。这些数据通过无线通信模块(如LoRa、NB-IoT或Wi-Fi)实时上传至云端服务器,构成传输层的数据通道。平台层则依托自主研发的农业云平台,对海量数据进行清洗、存储与智能分析,结合作物生长模型和专家知识库,生成最优调控策略。最终,应用层以可视化界面呈现于手机APP或Web端,管理人员可随时查看园区状态,并接收异常预警信息。

值得一提的是,该系统具备强大的自学习与自适应能力。通过引入机器学习算法,系统能够根据历史数据不断优化环境调控方案。例如,在番茄种植实验中,系统通过对不同生长阶段的光照与温湿组合进行对比分析,自动推荐最佳参数区间,使果实坐果率提升18%,单位面积产量提高23%。同时,系统还支持远程自动控制功能,当监测到某一层架湿度偏低时,可联动开启喷雾装置;若光照不足,则自动调节LED补光灯的光谱与强度,真正实现了“无人值守、智能运行”。

在资源利用方面,电梯农业物联网监控系统显著提升了水肥利用效率。系统配备智能灌溉模块,依据作物需水规律和基质含水量动态调整供水频率与剂量,避免过度灌溉造成的浪费与根系缺氧。配合营养液循环系统,实现了90%以上的水资源回收再利用,氮磷钾等养分利用率也较传统模式提高40%以上,有效降低了农业面源污染风险。

此外,系统的模块化设计使其具有良好的扩展性与兼容性。无论是小型家庭农场还是大型智慧温室,均可根据实际需求灵活配置传感器节点与控制终端。目前已在北京、上海、山东等地多个示范基地推广应用,涵盖叶菜类、草莓、药用植物等多种作物类型,取得了显著的经济与生态效益。

更为深远的意义在于,该系统的推广有助于推动农业产业链的数字化升级。通过与电商平台、物流系统对接,可实现农产品从生产到销售的全程可追溯,增强消费者信任。同时,积累的农业生产大数据也为政策制定、科研创新提供了宝贵支撑。

总之,中国农业科学院推出的电梯农业物联网监控系统,不仅是现代设施农业技术创新的典范,更是践行“藏粮于技”战略的重要实践。它将科技深度融入农业生产全过程,破解了高密度种植中的管理难题,为保障国家粮食安全、促进城乡融合发展开辟了新路径。未来,随着5G、人工智能等技术的进一步融合,这套系统有望在更广泛的农业场景中发挥更大作用,助力我国农业迈向更高水平的智能化时代。

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