在数据与信息技术高速发展的时代，在新常态的发展阶段中，设施园艺的智能化成为热点话题之一，成为在研究和生产应用领域都得到高度重视的前沿技术板块。本文在借鉴设施园艺发达国家和工业领域经验的基础上，对中国设施园艺智能化发展趋势进行剖析，提出中国设施园艺智能化的发展路径。

设施园艺是设施农业的标志产业之一，是集优质、高产、高效、安全为一体的现代农业生产方式，是农业生产方式转变和农业结构调整战略的重要支撑。多年以来，设施农业在保障和丰富蔬菜供给、改善农业生产条件、提高农业经济效益、推动农村经济发展和促进农民就业增收等方面发挥着重要作用。据相关资料统计，截止到2013年，中国设施栽培总面积已达395 万公项，设施蔬菜总量2.5 亿吨，占鲜菜供应的40%以上，产值超过8000 亿元。

作为一个庞大的产业，在数据与信息技术高速发展的时代，在新常态的发展阶段中，设施园艺的智能化也成为热点话题，成为在研究和生产应用领域都得到高度重视的前沿技术板块。本文在借鉴设施园艺发达国家和工业领域经验的基础上，对中国设施园艺智能化发展趋势进行剖析，提出中国设施园艺智能化的发展路径。

设施园艺智能化的概念

智能化是以自动化为基础，由现代信息技术、现代管理技术、行业专用工艺技术汇集而成的应用集成。智能化是对自动化生产体系的升级，是具有决策判断能力、自适应和协作沟通能力的智慧作业系统。智能化之于生活家居，形成了智能楼宇住宅；之于汽车，形成了自动泊车等类似系统。智能化的核心目标是通过设备全部替代人的操作，部分替代人的决策，在节省人力的同时，使操作更精准，使决策更科学。设施园艺智能化，是通过装备技术完成设施园艺生产过程，自栽培管理等生产操作起，延展至采收和商品处理，实现设施生产自动作业，设施生产和经营的协同管理与系统决策。

值得注意的是，设施园艺智能化与温室环境控制智能化不同，前者着眼于设施园艺整个生产过程，后者着眼于温室环境本身；与物联网在设施农业上的应用不同，前者重在作业与管理，后者重在对产出条件和产出商品的全程跟踪和管理。与互联网+不同，前者重在组织的协同内控与执行，后者重在组织的开放与外部共享。

设施园艺智能化的必要性

设施园艺发达国家的智能化历程与现状  以荷兰和美国为例，都是设施园艺发达国家，两国的设施园艺产业发展模式不尽相同，但殊途同归，都走向了全面自动化（除部分采收环节外）和局部智能化的应用发展道路。在荷兰，从20世纪90年代起逐步推进设施园艺生产自动化，伴随着信息技术的发展，将之快速移植应用于设施园艺之中，于90年代末形成了全面的自动化装备体系，建立了劳动力管理、能源管理、环境管理和系统资源管理体系，逐步实现了智能化。美国沿袭荷兰的路径，不同之处在于更为注重规模，注重大规模生产体系下的集约化组织方式，具体技术大致相同，但均以原创型的研究开发为主导。正是由于高度智能化的装备支撑，才使其在劳动力和生产资料成本高企的形势下，实现了设施园艺企业在高度市场化的产业竞争环境中的生存和发展。

以这两个国家为代表的设施园艺强国，智能化的普及应用经历了起步、关键节点突破和覆盖环节延伸三个阶段，除诸如采收等部分节点外，至今，在蔬菜和花卉两个主导品类方面，基本实现了栽培到交货上市的产业链全程自动化和关键环节智能化。荷兰温室智能化应用率超过90%。而在盆栽花卉领域，在各类作物的产后处理环节中，智能化率达100%。图1展示了荷兰一家盆花生产企业的全程智能化盆栽生产场景。

智能化给设施园艺种植企业带来的效益是综合性的。一方面，因为智能装备的精准无误，使其栽培生产作业实现了可靠精准的管理，从而获得高产；另一方面，基于智能体系的决策，使其生产管理、经营管理都经过科学的逻辑判断，降低了误判率，从而获得持续的经营效益。

工业领域的智能化历程

设施园艺现代化可以看作农业生产工业化的过程，即常说的工厂化农业。事实上，设施园艺装备大量源于工业。因此，工业领域的发展路径值得借鉴。自工业革命开始，发达国家的工业发展经历了机械化、电气化、自动化、智能化四个阶段，如今雄心勃勃期望迈进工业4.0时代（德国称为工业4.0，美国则称为工业互联网或再工业化），中国则提出了中国制造2025。机械化实现了省力提效的目标，电气化使效率进一步提高，自动化则使机器代替了人的操作，智能化使设备代替人进行控制和管理。工业4.0则高于智能化，也可称为交互充分、个性彰显的智能化，或智能制造的互联网化。以汽车工业为例，在智能化生产阶段，流水线虽然效率极高，但只能生产标准的产品，一致的产品，消费需求和生产供给之间相互妥协。工业4.0的目标则是不降低效率的前提下实现个性化的产品生产，实现体现消费需求的订单与满足需求的生产之间实时的对话与协调，其结果是，在一条流水线上生产出来的产品可能是不一样的。当然，鉴于初级配件的标准化，妥协依然存在，只是消费需求对生产供给的妥协更少而已。

无论是工业智能化，还是工业4.0，都是以更高效的生产、最大限度满足消费需求为目标的，都是在经济效益驱动下发生的。这一点，设施园艺产业和工业相同，由自动化至智能化的发展态势也必将相似，未来甚至向设施园艺4.0发展。另一方面，设施园艺以温室为生产场所，由可控的微环境替代了不可控的自然气候，具备工厂化生产的条件，具备工业发展理念实施的前提。

新常态下设施园艺智能化的发展需求

中国已进入新常态，对农业而言，调结构、稳增长、促改革成为主旋律。对于设施园艺产业来说，新常态意味着经济效益和社会效益并重，而不是单纯追求某一项目的示范带动等社会效益；意味着效率和安全并重，农产品安全等监管不足和消费者对质量的漠视已成为历史；意味着综合成本的提高、资源约束和竞争压力的加大，意味着生产、管理、经营发展方式的转变，意味着效率提高压力倍增，意味着决策失误代价更大。这一切，对设施园艺生产提出了更高的效率、精准、应变要求。 城镇化国策的快速推进，中国人口红利时代的结束，将使劳动力成本持续上升，对设施园艺带来的压力将持续增加；产业之间、企业之间对劳动力资源的竞争，工作舒适度和强度成为重要的决定性指标。劳动力资源情况的变化，给设施园艺生产提出了完全不同于传统农业的、与工业相仿的人力资源高效管理和开发要求。

总之，新常态下，设施农业种植者将面临更为复杂的竞争环境，政策的扶持趋于理性，通过良好的经营管理和极高的生产效率获得经济效益是国家对产业的期望，也是对每一个从业者和企业的现实要求。为此，传统的生产装备将逐渐无法支撑，因地制宜、因需而设的生产智能化将是重要的发展方向。 中国设施园艺智能化发展现状、趋势与模式  现状与趋势  中国设施园艺尚未达到智能化阶段，事实上，设施园艺的机械化仍在发展之中。据农业部规划设计研究院设施农业研究所进行的设施农业机械化水平评估报告（2014年）显示，中国设施园艺耕整地机械化率为36%，灌溉施肥机械化率为17%，其他环节则更低。机械化是自动化、智能化的基础条件，机械化水平决定了中国设施园艺智能化程度低的现状。 与此同时，在扶持政策和产业需求的双重推动下，中国设施园艺智能化在部分环节、部分产业节点上陆续开花结果，从而逐步形成了扩大、延伸态势。自20世纪90年代起，温室环境智能控制系统就开始引进、应用并逐步消化吸收，形成了一批自主创新的技术和产品，至今在温室生产中的应用率虽不足1%，但体系日趋成熟，观念深入人心。图2和图3为坐落在上海浦东的中国第一个智能化种苗工厂局部场景。可以说，中国的设施园艺智能化是从环境控制智能化开始的，但也被广泛地误解为二者是等同的。随着集约化种苗产业、设施盆栽产业聚集效应的形成，出现了智能种苗工厂和智能盆栽花卉生产工厂，产生了致力于全程智能化装备体系研究开发和集成实施的企业。这些企业对设施园艺智能化研究和应用的探索，将成为产业升级的新动力。 发展模式  中国设施园艺形式多样，经营规模差异明显，发展水平不同，设施园艺智能化也应采取差异化的发展模式。当前，集群式日光温室和大棚在设施园艺中占比最大，工厂化育苗对产业的节点带动作用最为显著，全程规模化生产企业龙头作用最强，因此，可依据这三种典型的设施园艺生产类型，重点突破和发展分散集群式设施关键环节智能化、种苗生产智能化和龙头企业全程智能化。 分散集群式智能化应用于日光温室和塑料大棚，鉴于设施条件、生产规模的限制，不能一蹴而就，应重点解决环境控制、水肥和植保管理、物料和产品输送、产品的商品化处理四个主要环节。在环境控制和水肥管理上，采用集群式智能化，在提高效率的同时适度降低装备投入成本。在物料和产品输送、产品的商品化处理上，宜采用分散作业、集中处理的原则，研发推广适应集中定点作业的清选设备、分级设备、包装设备和储运设备，在全面统筹的基础上实现整个集群的作业智能化。

种苗生产智能化是当前条件最为成熟的发展类型。种苗生产周期短，易于移动，现代化的种苗生产均实现了无土栽培技术的普遍应用，因此最具智能化发展潜力。种苗生产智能化应立足于解决种苗生产全过程的问题，包括播种（组培、嫁接或其他繁殖方式）、发芽、移栽、生长培养、炼苗、分级补苗和商品包装等全部环节，还须在作业智能化的基础上，以设施园艺专用ERP软件为基础，实现资源管理。根据设施农业研究所对项目的实例测算，全程智能化条件下的种苗生产，单位面积产出量是传统集约化种苗生产的2.5倍以上。

设施园艺龙头企业不仅销售自身生产的产品，还肩负着带动农户实现标准化生产、进行产品收购和销售的责任，产品吞吐量大，附加值高，生产链条长，一般都具备从种苗到商品化农产品的完整作业过程。无论是蔬菜还是花卉主导型生产者，都具备实现全程智能化的条件和潜在需求。全程智能化至少应包括种苗生产、成品生产、商品化处理和存货管理四个主要方面，也须包括和种苗智能化同样的资源管理内容。

中国设施园艺智能化发展路径

如前文所述，中国设施园艺机械化基础薄弱，与智能化相距甚远，应选择循序渐进的发展路径，从夯实基础，到重点突破，再达全程智能化的目标。 实现全程机械化是基础  与工业智能化的实现历程相仿，设施园艺机械化、自动化是智能化的基础条件。当前，应加速适应于各种类型温室设施的专用作业机械设备的开发，加强与工业等其他行业的技术交流，通过交流互通提高开发速度。不仅要开发推广适合日光温室和大棚耕整地温室设施专用设备，而且要重视无土栽培为主的全程化栽培生产作业设备的全面推进。 突破关键环节的自动化是近阶段的重点  就现阶段论，设施生产涉及到的全部环节中，不同环节的经济效率杠杆作用差异很大，差异源于劳动力的使用及人工作业对质量的影响。比如在育苗生产中，嫁接环节、移栽环节、穴盘播种环节使用劳动力密集，且作业水平对产品质量影响大，而包装环节和基质处理环节等所用人工较少。因此，应在调研、测算的基础上，选择从杠杆作用大的环节开始，率先解决关键环节自动化。 加强资源整合实现软件提升  在努力实现全程机械化和关键环节自动化的过程中，整合农艺栽培资源、装备技术资源、管理技术资源，选择管理水平高的育苗企业或龙头企业，以及具有一定基础的集群化日光温室或大棚生产基地，以总体标准化、局部定制化的手段开发顶层架构软件，通过积累，逐步奠定智能化的核心基础。 实现全程智能化  通过上述过程，以技术水平高、经济价值高的设施生产门类为突破口，率先实现某一生产类型的全程智能化，再根据产业总体发展水平，逐步覆盖规模较大的连栋温室，进而覆盖整个产业。

结论

智能化是设施园艺产业发展的高级阶段，也是社会经济发展水平和科技能力作用于设施园艺产业的综合结果。中国设施园艺产业虽然距离智能化的目标还很远，但软件与信息技术、自动化控制技术、机械装备等关键性支撑技术已然丰富，在其他领域应用广泛。选择适当路径，提供必要的政策支持，以效益提升为导向，设施园艺的全程智能化实现可期，对现代农业的提升推动作用也将更为显著。