看過電影《火星救援》（TheMartian）的人一定會對這個劇情印象深刻：馬特·達蒙飾演的男主角不幸孤身滯留在火星。然而作為科學家的他，立刻堅強樂觀地在火星上扯起大棚……種土豆?？苹秒娪袄锏膱鼍安⒎翘祚R行空，創(chuàng)造條件讓植物生育不受或很少受自然條件制約，那么即使在火星這樣的環(huán)境下也有可能種植出土豆。現(xiàn)實世界里悄然興起的植物工廠，就和這種在太空建立糧食儲備的種植方法非常相似。
　　學院信電分院丁金婷老師團隊與浙江省農科院合作建立的“智能化瓜菜育苗與石斛種植”科研項目，就建立了一個典型的植物工廠。
　　項目所在的建德九仙鐵皮石斛基地里，培養(yǎng)液替代了土壤，LED光源取代了自然光，無農藥無污染，植物間和諧共處，單位面積產量遠超露地。比《火星救援》更勝一籌的是，工作人員無需親臨基地，用手機或者電腦便可以分析采集到的數(shù)據(jù)，并遠程操控控制植物生長需要的溫度、濕度、光照、CO2濃度等，并實現(xiàn)開關風機、控制遮陽簾、澆水等。
　　該項目在2014年獲得了杭州市科委重大課題的資助。
　　2016年底，浙江省委副書記袁家軍來到九仙鐵皮石斛基地視察調研，他非常詳細地了解了鐵皮石斛產業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，并對石斛產業(yè)多元化發(fā)展提出了寶貴建議。
　　今年5月8日，畢業(yè)于第四軍醫(yī)大學的1959級100余位老軍醫(yī)來到九仙基地，他們之中有兩位將軍，很多在醫(yī)學領域享有盛譽，老軍醫(yī)們興致勃勃地參觀，并對基地給出了高度評價。
　　“仙草”石斛與番茄黃瓜比鄰而居
　　與大多數(shù)人想象中鋼筋鐵骨的工廠外觀不同的是，丁金婷老師的“植物工廠”主體部分其實更像一個科學怪人的實驗室。沒有土壤，沒有陽光，處于組培瓶苗階段的鐵皮石斛沐浴在LED光源的紅紫白光中，瓶身映出的色彩光怪陸離，有點賽博朋克風格的迷幻。大苗栽培階段，這批石斛就將從培養(yǎng)液中移出，栽培在基質———樹皮上并移入大棚，時間長了，石斛就和樹樁合為一體。
　　鐵皮石斛具有生津養(yǎng)胃和降血糖的藥用價值，是我國珍貴稀缺的中藥材，被列為“中華九大仙草”之首。但鐵皮石斛的產業(yè)化種植中，也存在種源混雜、存活率低、周期長成本高、質量控制困難等諸多問題。
　　如何讓“仙草”走入千家萬戶，讓更多老百姓受益，以實惠的價格買到高品質的石斛？這是丁金婷和農科院的這個“植物工廠”努力做到的———借助現(xiàn)代農業(yè)信息化、智能化技術，提升石斛品質，縮短生產周期，降低種植成本，提高種植效益。
　　鐵皮石斛生長周期性長，在小石斛靜靜生長的時候，這個“實驗室”也沒閑著。植物工廠結合鐵皮石斛生長周期性長與蔬菜種苗時效明顯的特點，開展了瓜菜立體育苗技術體系研究。據(jù)負責育苗技術、農科院研究員周勝軍老師介紹，目前主要培育的蔬菜是番茄和黃瓜，因為它們是市場上需求較大的蔬果，同時生長周期短，效益高。
　　春季到來的時候，育好的優(yōu)等苗會被移種入大棚。收獲時節(jié)，番茄和小黃瓜與默默生長中的鐵皮石斛遙遙相望，構成植物工廠中的趣景。
　　
　　高科技為骨，支撐植物工廠
　　“植物工廠建在建德，來回跑會不會不方便？”“不會，我們在手機或者電腦里就可以實現(xiàn)遠程操控。”說著丁金婷就拿出手機演示了起來。手機里顯示了“工廠”里的實時數(shù)據(jù)：空氣溫度17.57℃，空氣濕度82.74%，二氧化碳濃度38.95ppm；丁老師在手機上一點，就可以開關風機、控制遮陽簾、澆水……植物工廠中運用的是智能化環(huán)境實時監(jiān)測與控制系統(tǒng)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)采集與自動監(jiān)控綜合集成技術。監(jiān)控攝像頭記錄下的實時場景、采集好的數(shù)據(jù)都能通過無線傳感器傳回實驗室，可以直接在手機或電腦上操作控制。
　　“我們的初始考慮，就是想把植物生長所需的環(huán)境與信息技術綜合，把經(jīng)驗值轉化為可控的數(shù)值。”周勝軍說。
　　目前國內對農業(yè)的研究現(xiàn)在多集中在生物科技方面，信電數(shù)據(jù)、自動化技術、系統(tǒng)控制等方面介入的很少，幾乎是一片空白。而丁金婷團隊的植物工廠的特別之處就在于，它運作的原理與自動化領域息息相關，而這也是小石斛以及番茄黃瓜茁壯成長的關鍵所在！
　　數(shù)據(jù)采集、中央處理、執(zhí)行機構、智能決策四大模塊組成環(huán)境控制系統(tǒng)，以ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡為數(shù)據(jù)采集終端研究，以Web服務器為數(shù)據(jù)處理中心研究建立智能化生產設施。通過無線傳感器對環(huán)境參數(shù)進行實時、動態(tài)監(jiān)測，收集數(shù)據(jù)搭建平臺，運用智能算法對數(shù)據(jù)進行預測分析，根據(jù)它的變化的趨勢來對環(huán)境進行精確控制，這幫助植物生長得又好又快。
　　“新農業(yè)”試驗田，人才培養(yǎng)的樂土
　　學院求是榮譽獎章獲得者、2017屆畢業(yè)生臧澤林曾經(jīng)參與過這個項目，負責某個算法，如今他正在浙江工業(yè)大學攻讀研究生。丁金婷自豪地說，參與科研項目的學生能力都很強。項目涉及到的算法、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、信息采集等，本身自動化專業(yè)的本科課程里就有，同學們在學習之后，立刻投入實驗，學以致用。實驗室申請的省級課題、發(fā)表的文章，申請的專利，都署有學生的名字。
　　自動化1402的屠杭垚是植物工廠項目中一員主力干將。在種植過程中一般會有空溫、空濕、土溫、土濕、二氧化碳、陽光這6個參數(shù)，屠杭垚的主要工作就是采集到這6組數(shù)據(jù)后，利用智能算法對其數(shù)據(jù)進行分析，從而有效預測未來參數(shù)。
　　屠杭垚覺得，在本科階段就參與老師的課題非常幸運，同時也是一項艱巨的考驗。通過一次次課題組的交流、團隊合作等，他漸漸完成從一個有依賴性的大孩子到獨立的youngadult轉變的過程，也為未來的研究之路打下基礎。
　　植物工廠，前景美好征途漫漫植物工廠技術的突破將會解決人類發(fā)展面臨的諸多瓶頸，甚至可以實現(xiàn)在非可耕地，以及在城市的摩天大樓里進行正常生產。利用各種清潔能源，加上一定的種子、水源和礦質營養(yǎng)，就可源源不斷地為人類生產所需要的農產品，解決耕地稀缺、資源匱乏、食品安全等難題。業(yè)內人士稱之為農業(yè)技術的一次重要革命。
　　前景是美好的，但征程遠非坦途。LED光源結合水耕栽培架作為生產設備，成本高企不下，這也是現(xiàn)階段植物工廠難以推廣的原因之一。周勝軍表示，目前降低成本確實很難做到，為了讓植物工廠能發(fā)揮出更大的作用，從生產實際考慮，會盡量選擇價值較高的作物種植，“在這個項目中引入了鐵皮石斛，就是另類的‘降低成本’的新思路?！?br>　　團隊成員都已在相關研究方面積累了大量經(jīng)驗。
　　周勝軍曾參與過水果黃瓜新品種培育項目，結合江浙滬技術條件精細化生產，成功培育出品質優(yōu)良的國產水果黃瓜種苗，從而取代進口荷蘭、以色列的黃瓜種子，節(jié)約了幾億的進口種子成本。目前，植物工廠的研究方向之一是讓水果黃瓜更進一步，跨越到黃瓜與水果之間，吃起來達到水果的甜度與質感，同時又不過分提高糖度，保留黃瓜的清香。
　　丁金婷之前曾負責過一個養(yǎng)殖南美白對蝦的公益項目，當時他們在海南培育好蝦苗，三月份空運到蕭山圍墾進行養(yǎng)殖，并在八九月份上市售賣。“這與植物工廠有一定的相似性?！倍±蠋熣f，同樣是在溫室育苗、露天養(yǎng)殖，所做工作中網(wǎng)絡、信息處理這塊是相通的，只是區(qū)別在于傳感器不同，而且水產養(yǎng)殖沒有周期性。
　　植物工廠項目從2014年開始建設，目前進展順利，但也有不少亟待解決的難題。如不同行業(yè)之間存在技術斷層，尋找光譜達到要求、讓植物吸收更好的LED燈管不容易。此外，收集瓜果苗所在的土壤數(shù)據(jù)的傳感器的探針長度也很難達到要求，“我計算過，只相差兩毫米。但是（測量時）哪怕是些許的差別，收集到的數(shù)據(jù)誤差也是十分大的?！倍〗疰酶袊@道。
　　該項目所培育的石斛已進入市場，在與生產結合的過程中也存在問題。周勝軍表示目前并沒有綜合性的農業(yè)企業(yè)能同時包含石斛與種苗兩方面的經(jīng)營業(yè)務，所以只能分開找投資，這不能不說是一種缺憾。
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