2024年“数据要素×”大赛优秀项目案例集——现代农业案例之二 | 数据驱动的设施果蔬智能生产和精准服务技术模式
在“树立大食物观”“向设施农业要食物”等时代要求下，我国设施农业呈现快速规模化、集约化发展态势。但我国设施果蔬生产面临着过度依赖种植经验、农事劳动密集度高、环境水肥精准管控难、智能化作业程度低等挑战，国产化的智能管控技术存在“源头缺数、决策缺脑、落地缺腿、应用缺魂”等堵点问题，关键技术装备严重依赖进口。江苏省农业科学院通过创新设施果蔬生产全过程多源数据精准感知、生长调控智能决策、智能装备精准作业、系统平台集成控制等关键技术产品，形成了“场景+链式”设施果蔬智能生产与精准服务技术模式，助力设施农业智能化转型升级。
一是突破设施果蔬生产数据精准感知、传输与融合技术，打破智能化源头“缺数”困境。创制环境传感器、作物表型、长势、养分监测诊断等10种信息采集软硬件产品，创新“传感网络布设-数据异常诊断-多模态数据融合”等全生命周期数据动态治理核心算法，实现43项设施果蔬生产管理指标实时、在线、无损的低成本获取，基于7大类89项指标构建了规模化、长时序的基础数据集。
二是创制“数据-机理-经验”深度耦合的设施作物生长调控知识模型，破解了“国内模型落地难、国外模型水土不服”的技术瓶颈。改进轻量级梯度提升机（LightGBM）、门控循环单元和注意力机制（GRU-Attention）等人工智能方法，创制环境因子多步长动态预测模型、水肥调控、环境调控等7套智能管控模型。创建“数据-机理-经验”深度耦合的生长调控决策模型库，实现按需智能调控的多元化决策，环控决策误差小于5%，节水节肥30%以上，节能达30%以上。
三是搭建“模型驱动、数智计算、服务云化”的智能管控装备和系统平台，攻克落地“缺腿”危机。集“动态感知-模型决策”于一体，创制一批具有自主知识产权的的智能管控和作业装备，水肥浓度误差不超过5%，温控精度约在1℃，成本降低50%以上。研发“数据模型在线驱动、边缘计算、云端服务”的智能管控装备和系统平台，实现了软硬件产品的国产化替代。
四是构建“场景+链式”设施果蔬生产智能化管控整体技术解决方案。突破领域知识图谱构建、海量数据交互分析等关键技术，研发设施果蔬智能化生产管控云平台。创设集“农资农艺、数据算法、系统装备、技术指导”于一体的设施果蔬智能生产与精准服务技术体系，形成“场景+链式”整体技术解决方案，为设施果蔬生产智能化管控技术落地应用“强链补芯”。
五是创新“数据+智慧”的休闲农业、都市农业、订单农业等新模式、新业态。提出创新主体、生产主体与消费者之间互利共赢的商业运营模式，打造适用于研学教育、科普教育、农旅体验的系列场馆、课程、路线，通过IP运营、品牌策划、文化周边创制等方式，丰富产业发展形式与内涵，创新立体化多元化运营模式。
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