北京市试点园区设施农业智能装备技术体系构建与成效_唐朝.pdf

引用本文格式 唐朝 何继源 张辉鑫 等 北京市试点园区设施农业智能装备技术体系构建与成效 J 农业工程 2026 16 3 48 52 DOI 10 19998 ki 2095 1795 202509001 TANG Zhao HE Jiyuan ZHANG Huixin et al Construction and performance of intelligent equipment technology system for facility agriculture in Beijing pilot park J Agricultural Engineering 2026 16 3 48 52 北京市试点园区设施农业智能装备 技术体系构建与成效 唐 朝 何继源 张辉鑫 芦天罡 郭 嘉 刘胤池 程 旭 赖科霞 北京市数字农业农村促进中心 北京 101117 摘 要 随着物联网 大数据 人工智能等新一代信息技术的快速发展 设施农业正迎来智能化 数字化转型升级的重 要机遇 集成智能装备与技术 推动设施农业的数字化转型 构建智慧农场应用场景 通过这些技术装备 实现温室环 境的精准调控 生产管理的数字化与自动化 显著降低人工成本 提高农产品品质与产量 同时促进资源的高效利用 减少化肥农药的投入 为设施农业的可持续发展提供技术支撑 助力乡村振兴与农业现代化 关键词 设施农业 温室 环境调控 智慧农业 数字化转型 中图分类号 S24 文献标识码 A 文章编号 2095 1795 2026 03 0048 05 DOI 10 19998 ki 2095 1795 202509001 Construction and performance of intelligent equipment technology system for facility agriculture in Beijing pilot park TANG Zhao HE Jiyuan ZHANG Huixin LU Tiangang GUO Jia LIU Yinchi CHENG Xu LAI Kexia Beijing Digital Agriculture Rural Promotion Center Beijing 101117 China Abstract With rapid advancement of new generation information technologies such as internet of things big data and artificial intelli gence facility agriculture is poised to embrace significant opportunities for intelligent and digitization transformation Intelligent equip ment and technologies were integrated to promote facility agriculture digitization transformation and build smart farm application scenari os Through these technological equipment precise control of greenhouse environments digitalization and automation of production management have been achieved This significantly reduced labor costs improved agricultural products quality and yield while pro moting efficient resources utilization and reducing fertilizers and pesticides input It provided technological support for facility agricul ture sustainable development and contributed to rural revitalization and agricultural modernization Keywords facility agriculture greenhouse environmental regulation smart agriculture digital transformation 0 引言 设施农业作为现代农业的重要组成部分 在保障 农产品稳定供应 提升农业资源利用效率 促进农民 增收等方面发挥着不可替代的作用 2022年 北京 市加快推进数字农业农村发展行动计划 2022 2025 提出 打造200家高标准数字化种植基地 农业农村部印发的 关于大力发展智慧农业的指导意 见 要求推进设施种植数字化 2024年中央1号文 件强调 加快智能化 数字化农机装备推广应用 设施农业是都市现代农业的重要突破口 但长期 以来面临感知精度低 控制模型缺 数据不贯通等瓶 颈 导致智能化升级缓慢 已有研究多聚焦单一装备 或模型 缺乏覆盖感知 决策 执行 管理全链条的系统 验证 为此 本研究以北京市密云区八零农夫家庭农 场为试点 围绕新型柔性温室构建集国产设备 智能 算法 数字平台和运行规范于一体的综合技术体系 重点解决环境精准感知 多源数据融合 智能联控和 农产品可信追溯等关键问题 为形成可复制推广的设 施农业智能装备技术体系提供样板 1 2 收稿日期 2025 09 01 修回日期 2025 10 17 作者简介 唐朝 高级农艺师 主要从事农业农村信息化研究 E mail benz 250 何继源 通信作者 高级农艺师 主要从事农业农村信息化研究 E mail hejiyuan 第 16 卷 第 3 期农 业 工 程Vol 16 No 3 2026 年 3 月AGRICULTURAL ENGINEERING Mar 2026 1 建设内容 试点园区配备了全自主化的环境监测装置 可实 时获取温室内气候信息 并通过无线网络同步上传至 智能管控系统 结合温室环境智能调控模型 联动控 制包括卷被 通风 降温 补光系统和水肥灌溉等各 类负载 同时 园区数字化综合管理系统涵盖园区规 划 生产计划 农事管理和产销管理等多个方面 为 园区提供人财物产供销综合数字化管理方案 借助数 字化手段规范农场运营流程 依托数据驱动实现资源 合理配置与生产效率提升 3 4 一系列智能设备如园区 温室环境监测设备的安 装部署 可实时采集温室环境 图像及园区环境信息 种植技术人员通过控制系统指令 实现温室卷被 卷 膜 光照和环流风机等设备精准联动控制 同时 将 作物发育规律与环境调控策略相结合 动态优化温室 内气候条件 创造更适宜的生长环境 达到变经验为 科学 变体力为自动的效果 形成了一批装备 一套模 型 控制系统的设施生产智能化体系 有效提高设施蔬 菜品质及产量 帮助园区向智慧农业成功转型 1 1 园区数字化管理技术体系 在试点园区推广应用园区数字化综合管理系统 为园区提供人财物产供销的综合数字化管理技术方案 集成农场可视化 种植精准管理 劳动力管理 农资 管理 仓储管理 农产品追溯管理和品牌营销管理等 核心功能 通过农场业务标准化和管理数字化 形成 以数据流为导向的农场管理模式 优化生产流程和资 源配置 有效降低园区日常运营成本 提升园区整体 运营效率 园区数字化综合管理系统如图1所示 1 2 温室环境智能控制技术体系 在试点园区推广应用温室环境智能调控系统 实 时采集温室环境 图像及园区环境信息 并统一接入 日光温室卷膜通风 卷被 灌溉 补光和二氧化碳等 所有负载设备 种植技术人员通过控制系统指令 实 现温室卷被 卷膜 光照和环流风机等设备精准联动 控制 为农作物生长提供一个适宜的生长环境 同时 围绕番茄 生菜 草莓等常见温室作物 集成作物生 长模型和温室环境调控模型 实现日光温室环境智能 化调控 形成一批装备 一套模型 控制系统的设施生 产智能化体系 5 6 温室环境智能控制技术体系如图2 所示 示范园区柔性日光温室和塑料大棚安装部署了系 列设备 包括园区环境监测设备1套 温室环境监测 设备10套 温室环境控制设备10套 温室智能卷被 控制设备14套 温室卷膜控制设备24套 温室空气 循环控制设备4套 温室高压微雾智能控制设备7套 温室二氧化碳控制设备1套及智能采收称量设备1套 部分设备如图3所示 1 室外气象站 室外气象监控设施能够实现对 园区局部区域多种气象要素的采集监测 可同时测量 园区附近大气温度 湿度 风速 风向 气压 雨量 和太阳辐射7种主要气象要素 数据实时上传到云端 用户可通过网页 手机或微信小程序实时查看气象数 据 帮助生产主体对园区环境信息进行实时监测 同 时 耦合设施温室内部环境监控情况 实现对温室环 境的精确调控 7 2 温室环境智能监测设备 新型物联网监测装 备实现对温室内空气温度 空气湿度 光照强度和二 氧化碳浓度等多参数采集 对温室环境信息进行实时 监测 内置摄像头 采集环境图像或视频信息 通过 实时采集的环境与视频照片信息 传输到温室智能调 控中枢 并作出环境决策分析 对温室内智能设备进 行及时调控 保障作物生长的适宜环境条件 一体式 机型 尺寸较传统采集设备缩小50 安装便捷 太 阳能供电 功耗降低75 成本降低10 内置物联 网卡实现数据无线传输 精确度高 稳定性强 8 3 温室环境智能控制设备 温室环境智能控制 中枢将温室内电路 控制通路 工作状态反馈集成一 体化 实现远程自动控制 完成温室的增降温 通风 除湿 补光 灌溉和二氧化碳补充等操作 保证温室 图1 园区数字化综合管理系统 Fig 1 Integrated digital management system for pilot park 唐朝 等 北京市试点园区设施农业智能装备技术体系构建与成效 49 大棚内环境适宜作物生长 形成良好的生产环境 挂 墙集成安装或立柜安装 可同时连接多路负载设备 支持AC380 V AC220V DC24 V等多种外接电路 避免温室多组配电柜繁杂控制的情况 同时 所有控 制指令均有状态反馈信息 并接入云平台 保证操作 的及时性和有效性 4 温室卷被 卷膜智能控制设备 园区8栋柔 性温室卷膜 卷被控制模块 可按比例精准自动控制 棚室卷膜 卷被在任意位置安全停放 在控制卷被 卷膜自动开启 关闭的同时 自动监测卷被 卷膜运 动状态并进行反馈 有效保障卷膜 卷被的操作安全 性和稳定性 避免出现卷被卷过棚顶或过长放落的情 况 通过卷膜 卷被智能化控制 实现一人即可管理 多个大棚的卷被 卷膜工作 节约劳动力 提高了管 理效率 5 空气循环系统 柔性温室空气循环系统利用 环流风机 使温室内温度和湿度分布均匀 有效平衡 温室内的空气分布状况 同时 环流风机通过负压抽 风 自然流入新鲜空气 使室内温度降低至与室外温 度相同 达到降温目的 6 温室高压微雾智能控制设备 温室高压微雾 智能控制设备可根据作物生长需求设定温室阈值 通 过远程控制实现温室降温 超微小的雾滴直径5 10 m 在水分蒸发过程中吸收热量 更快地降低温室 图2 环境智能控制技术体系 Fig 2 Intelligent environmental control technology system 50 农业工程设施农业工程 温度 7 温室二氧化碳控制设备 二氧化碳控制设备 能够有效提高温室内二氧化碳浓度 使作物充分吸收 二氧化碳进行光合作用 加速作物成熟过程 使作物 的挂果期明显延长 增加作物产量 8 温室智能施肥机 温室智能施肥设备将灌溉 与施肥融为一体 可按土壤养分含量和作物种类的需 肥规律和特点 实现水肥同步管理和高效利用 节水 节肥节药 为农业可持续发展提供了有力支撑 可接 受外部控制信号自动启动灌溉及施肥程序 可按照次 数模式 光照模式 温度辅助模式等多种控制模式 设定水肥策略进行灌溉施肥 可以同时管理多种肥料 的不同配比 采用混液箱混合技术 配肥精度达到 EC值 0 5 pH值 0 01 实现精确配肥 当控制参数 值过低或过高时 自动开启预警功能 通过短信的方 式及时提示技术人员 确保智能施肥机运行的安全性 9 智能采收秤 引入区块链追溯机制 整合生 产 检测 流通等环节数据 生成一站式 京品码 实现信息透明共享 生产者 消费者 监管者信息互 联互通 如图4所示 智能采收秤系统可将采收 出 库情况 农作物种植地块 品种和采收人员等信息数 据自动上传到平台 通过蓝牙生成二维码 扫码即可 获取产品从种植 采摘 入库到出库的全部信息 保 证园区农产品信息的可追溯 称量数据与采收信息自 动同步 无须人工干预 确保数据真实可靠的同时 也为园区节约了劳动力 图4 农产品溯源系统 Fig 4 Agricultural product traceability system 10 园区数字化综合管理平台 在部署温室智 能化技术装备的同时 为园区建设应用了数字化综合 管理平台 作为园区日常生产管理的中枢 实现对园 区整体情况 人员分工 农资仓储 日常排产 农事 记录及种植监测等生产全过程的数字化管控 辅助园 区实现科学精确的生产管理 2 成效分析 2 1 提升劳动效率 节省劳动力投入 在环境调控 水肥灌溉 农事管理和采摘等核心 环节 节省了劳动力投入 生产管理系统的使用可提 升农场信息化水平和管理水平 提高农场管理效率 便于农场作出更准确的决策 从而改变了园区以往种 植模式 经测算 物联网设备和生产管理系统使用前 后 园区用工由5人减少至4人 节省劳动力投入 20 2 2 节省水肥农业投入品的使用 水肥一体化技术和设备实现了精准水肥灌溉 定 量水肥灌溉 在水 肥等农业投入品方面的使用量减 少 经测算 使用水肥一体化技术和设备可有效节水 11 肥药投入减少12 5 2 3 经济效益 设施智能化技术体系的建设与应用 为生产经营 主体创造了一定的经济效益 主要体现在节省成本 品质提升和产量增加3个方面 园区在智能化设施应 用前 主要是人工成本 需要3人运营 每年成本6万 图3 园区智能设备 Fig 3 Intelligent equipment in pilot park 唐朝 等 北京市试点园区设施农业智能装备技术体系构建与成效 51 7万元 在应用智能化环控技术后 园区只需1人即可 实现日常运营管理 每年成本只需2万 3万元 智能 环控体系的运行 促使温室内农作物生长环境趋于稳 定 避免被极端环境情况所影响 保障了作物最佳生 产条件 从而提高了农产品品质和产量 园区在应用 智能化环控技术后 单位面积产量由5 t增加到5 4 t 9 2 4 社会效益 1 推广智能设备的应用 提升设施物联网技术 应用水平 在试点园区部署应用了一系列智能物联网 设备 实现全国产化智能物联网 环境智能控制 水 肥一体化等关键技术的落地集成应用 实现了示范园 区温室环境精准感知 智能环境调控 智能水肥管理 高效栽培 自动化作业 采后处理和数字化控制 达 到了 变经验为科学 变体力为自动 的效果 为北 京市打造 智慧农业 提供了重要场景支撑 10 12 2 构建耕 种 管 收全流程的智慧农业示范 应用场景 有利于技术的普及推广 在试点园区推广 应用 北京市智慧农场数字化管理系统 通过采集 示范园区设施种苗数据 环境数据 水肥数据 作业 数据 产量数据和产品检测数据等 结合温室环境控 制 水肥一体化 质量安全追溯的系统模型 形成数 据支撑的 耕 种 管 收 全流程管理体系 发挥 了高效栽培 数字技术与农业科普的融合价值 在满 足示范园区设施蔬菜生产全过程的数字化管理需求的 同时 打造了多样化技术展示和科普教育应用场景 实现园区数字化管理和经营 为全市建设都市型智慧 农业树立了新的标杆 13 14 3 推动精细化管理与绿色生产 实现经济效益 与生态效益协同提升 智慧农业技术体系的应用显著 提升了劳动生产率和资源利用效率 未来应进一步推 动农业精细化 标准化与低碳化发展 通过智能调控 模型优化作物生长环境 实现水 肥 药等农业投入 品的精准减量 推动农业生产从经验依赖向数据驱动 转型 全面提升农产品品质与产业竞争力 预计未来 可在北京市乃至更大范围内推广该体系 进一步实现 劳动生产率提升20 以上 单位面积产量提高10 以 上 节水节肥节药比例持续扩大 全面助力农业高质 量可持续发展与乡村振兴 15 16 3 结束语 北京市试点园区智能化环控技术体系的打造 实 现了将数字技术与设施农业生产的深度融合 将智能 感知 智能分析 智能控制等数字技术向设施农业产 业渗透 形成了可复制 可推广的全国产化柔性温室 和日光温室样本 为应对设施农业智能装备技术 卡 脖子 风险提供了重要支撑保障 同时 推动了物联 网 大数据 云计算和人工智能等技术在北京市设施 农业领域的应用 为政府决策分析提供服务 有助于 主管部门精确掌握生产一线动态 随时摸清生产空间 资源底牌 实时掌握生产空间资源的变化 资源利用 等动态数据 为北京市设施农业监管提供动态化 透 明化的数据支撑 助力乡村振兴发展 参考文献 王瑞红 浅析物联网技术在智能建筑中的应用 J 智能建筑与 智慧城市 2022 1 46 48 WANG Ruihong A brief analysis of the application of the internet of things technology in intelligent architecture J Intelligent Building Smart City 2022 1 46 48 1 白浩 吴亮 基于人脸识别的厂区智能安防解决方案 J 设备 管理与维修 2022 20 116 118 2 张超 智能建筑中物联网技术应用的研究 J 卫星电视与宽带 多媒体 2019 20 47 48 3 何纪杨 陈童 物联网技术在智能建筑中的应用研究 J 中国 新技术新产品 2023 2 59 61 4 蔚晨月 基于物联网的一种新型智能快递柜的设计 J 数字通 信世界 2024 5 77 79 WEI Chenyue Design of a new intelligent express cabinet based on the internet of things J Digital Communication World 2024 5 77 79 5 商莹 陈伟 智能校园建设探索研究 J 陕西教育 高教版 2013 S2 118 6 丁华建 段凯宇 物联网时代的智能冰箱设计 J 科技资讯 2016 14 28 17 18 7 秦晓燕 大数据及其智能处理技术在物联网产业中的应用 J 现代信息科技 2019 3 24 173 175 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