生物专业 | AI也能种菜？用科技探索未来农业的全新解决方案

第二十六届中国（寿光）国际蔬菜科技博览会于2025年4月20日开幕，吸引了众多游客、专业人士以及媒体的关注。开幕首日接待游客量达 81823 人次，展馆内人头攒动，巨形番茄树、空中红薯、打药机器狗、数字化育苗、植物工厂等“奇观”，引得游客频频驻足拍照。其中，菜博会十号馆内的植物工厂，可以实现人工控制温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、营养液参数等，是实打实的高科技种菜，颇受游客的青睐。
 

那么如果将人工智能、数字孪生等技术和植物工厂结合起来，并把他们整合到集装箱中，打造出的移动式蔬菜智慧种植舱会是什么样的呢。今天我们就一块来探讨一下这个话题吧。
 

软件介绍

集装箱式植物工厂数字孪生系统是一种虚实融合的智慧农业技术体系，结合了数字孪生技术、物联网、人工智能（AI）、大数据和云计算等前沿技术，通过将集装箱植物工厂的物理实体与数字化虚拟模型深度绑定，实现全生命周期的动态监测、模拟优化与精准控制，可以广泛应用于教学实训、企业培训、科学实验等场景。

系统通过构建集装箱式植物工厂的虚拟模型，实现对物理实体的实时映射和仿真模拟；通过对物理实体的实时数据监测（数据采集及整合）、仿真模拟（精准模拟及调控植物生长环境）和调控策略优化，不断完善植物工厂的生产管理流程和调控策略，提高资源利用效率，为农业教育、科研和生产提供技术方案支持，推动现代农业技术发展。
 

 

软件功能

远程监控与协作

数字孪生系统支持多用户远程访问和操作，可通过网络平台实时查看运行数据并进行协作。可以通过数字孪生系统对实体集装箱植物工厂进行远程控制，对实体植物工厂内各种可控设备远程开启、关闭，设置各项环控参数、水肥参数等。
 

智能化决策与调控

数字孪生系统对实体植物工厂内各项数据（如温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等环境数据，EC、pH值等水肥数据等）进行实时监测、采集、整合。

综合利用图像采集设备、传感器设备等，实时监测病虫害的发生情况。通过AI分析、诊断、大数据匹配，快速识别病虫害或缺素类型，发出预警信息，并给出综合解决方案。

在病虫害早期检出并提供解决方案，比人工巡查的效率更高、发现更早；AI可制定综合防治方案，将生物防治、物理防治和化学防治相结合，能综合考虑农药的药效、残留期、对环境的影响等，精准推荐适合的农药种类、用药剂量和用药时间，避免农药滥用和误用。
 

历史数据统计分析、智能决策

通过数字孪生系统可以随时查看、调取实体植物工厂历史监控画面、历史数据和操作管理记录，通过AI分析并输出如成本投入分析、产量/产值统计分析、种植管理报告等成果，并输出可进一步优化生产管理的调整策略和方案。

AI模型能够基于历史数据预测植物长势、产量及潜在的种植管理风险，帮助管理者提前采取措施。
 

 

作物生长状态模拟、产量预测

搭建数据库，建立环境参数与成本投入、作物生长状态及产量形成等数据模型，利用AI算法进行数据拟合和三维可视化模拟，实现对作物生长及产量形成的动态模拟和预测。

虚拟实训

系统可帮助学生及农业从业者（新员工）在无风险环境中操作，熟悉设备功能和生产管理技巧，积累专业知识和经验，进而降低实操失误率，减少实操培训成本，提高学习和培训效率。
 

 

应用场景

理论学习与仿真实验

数字孪生集装箱植物工厂提供了一个理论学习和仿真实验的平台，用户可以通过软件模拟从播种到收获的全过程，了解不同环境参数对作物生长的影响。
 

 

科研与教学支持

系统为农业科研和教学提供了强大的工具。研究人员可在虚拟环境中进行实验设计和数据分析，模拟特定环境参数下的作物生长状态和产量形成，缩短研发周期，降低实验成本。教师可指导学生进行无风险实训操作，提升动手能力。

现代农业生产方案

数字孪生集装箱植物工厂适用于城市农业、沙漠农业等多种场景，通过精准控制环境参数，实现全年无季节限制的高效生产。例如，在城市闲置空间或灾区等特殊环境下，该系统能够快速部署并提供新鲜农产品。
 

 

资源管理与能耗优化

系统通过AI算法优化资源分配，减少能源浪费。例如，通过动态调整设备运行时间，降低能耗并延长设备寿命。

病虫害预警与管理

AI驱动的病虫害诊断工具能够实时监测植物健康状况，提前预警潜在问题，并提供综合防治方案。

 

解决问题

解决传统农业的痛点

通过精准控制环境参数，减少对化学农药和肥料的依赖，降低生产成本和环境污染，解决土地资源紧张的问题，提高单位面积产量。

推动农业教育与人才培养

通过虚拟仿真和实训平台，学生可以更直观地理解农业原理和操作流程，提升综合素质和创新能力。同时，教师可以通过该系统开发课程内容，提高教学质量。

促进农业科技创新

数字孪生技术为农业科研提供强大的工具平台，加速新技术的研发和应用。

提升农业生产的可持续性

通过优化资源利用和减少能源消耗，实现农业生产的绿色化和可持续发展。

 

未来展望

数字孪生集装箱植物工厂是人工智能与现代农业深度融合的典范。它不仅解决了传统农业面临的诸多问题，还为教育、科研和生产提供了全新的解决方案。通过智能化决策、精准调控和虚拟仿真等功能，该系统正在引领现代农业向智能化、精细化和可持续化方向迈进。

 

随着人工智能和数字孪生技术的不断发展，数字孪生集装箱植物工厂的应用前景将更加广阔。随着技术的普及和成本的降低，数字孪生集装箱植物工厂有望成为现代农业的重要组成部分，为全球粮食安全和可持续发展贡献力量。