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ai+植物工厂+led照明=?

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随着生活越来越ai(智慧),总是能舒压、疗育心灵的花花草草,在种植上也很ai,日常上不能缺少的led,随着技术的演进拓展出许多新的成长机会,其中一块便是植物照明。

一、植物照明产业现状

百度与京东方携手,推出ai植物工厂智能解决方案

1、我国植物照明企业区域分布情况

2019年7月3日,第三届百度ai开发者大会主论坛上,百度cto王海峰博士宣布百度大脑正式升级为5.0,在算法突破、计算架构升级的基础上,实现ai算法、计算架构和应用场景的融合创新,成为软硬一体ai大生产平台。

目前我国从事植物照明的企业已经超过300家,比2015年的统计数据增长了接近一倍。从我国植物照明产业整体来看,珠三角地区的植物照明产业已经处于主要位置,占比超过50%;长三角地区依旧是重要的生产地区,占比为30%;其它地区占比为18%。

现场,王海峰分别列举了气象信息采集、地图数据生产、水肥种植的案例,展示了百度大脑在助力产业开发者、改变传统生产效率、乃至改变传统行业生产方式方面的强大实力。

当前植物照明灯具可以划分为两大阵营:

此次大会上,京东方植物工厂跟百度大脑进行合作,推出ai植物工厂智能无土栽培解决方案。

传统植物照明灯具如:hps、节能荧光灯、hid

农业领域目前面临巨大的人才短缺的问题。京东方植物工厂也存在这一问题,如何能把农业专家的经验快速的规模化复制,成为整个行业迫切的需求。

新兴的植物照明灯具

位于北京大兴区庞各庄的京东方植物工厂是一所占地面积达4160平方米的现代化农业种植基地,经过了几年的发展,这里实现了无纸化管理且周年稳定生产。整个工厂中仅有三名工作人员,其中两名工人负责日常的播种、移苗、采收、清洗等工作,而作为农业专家的李开则主要负责蔬菜生长管理、植保等技术工作。

传统类型植物灯成本较低,目前在植物照明产业中仍旧占据一定比例。但从我国植物照明灯具的出口数据分析,2015年以来传统类型植物照明灯具的出口数据处于一个负增长的态势,市场份额在逐步萎缩。据统计,我国的传统类型植物灯企业主要分布在长三角、珠三角和环渤海地区。长三角地区占比53%,珠三角和环渤海地区分别占据24%和22%。led植物照明生产企业主要分布区域为珠三角地区占比62%,长三角地区20%,环渤海地区为12%。

在双方共同努力下,基于百度大脑的视觉技术、easydl、飞桨(paddlepaddle)、edgeboard等ai产品技术,已实现水培蔬菜智能种植。

图1、全国植物照明厂家区域分布情况

通过无土栽培蔬菜的克重识别模型、虫害监控模型、生长影响因素模型,打造的智能无土栽培解决方案,提供智能水肥决策、虫情智能预警、大棚智能环控系统、智能排产与供应系统,能够对水培蔬菜全生命周期进行智能化管理,对蔬菜排产及供应链前端进行管理与预测,助力无土栽培农业低成本推广,将专家个人经验转化为户户都会用的自动化系统。

2、全球植物灯生产厂家地区分布情况

比起传统的土壤种植,植物工厂目前的培育速度明显要快很多,周期也更短,例如生菜在温室大棚里也要70~80天才可成菜,而在京东方的植物工厂里只需30~40天,且不受季节的影响,全年都可以种植并采收到新鲜的蔬菜。相比传统大田种植,更能实现节水90%的效果,并且产出的蔬菜都无农药残留,保障了食品安全。

目前全球植物灯市场上除中国大陆地区之外,应用最为成熟的地区为:北美、欧洲和日本地区,从数据统计显示美国和日本地区的知名制造厂家分别占比是37%和23%,是植物灯应用市场最为活跃的地区。

此外,由于机器自动识别的标准化与准确率优于人工,也提升了蔬菜的品质和产量。据了解,植物工厂引入百度ai技术之后,初步估计产量提升了10%~15%;种子、基质、营养液这类的生产资料的使用,降低了10%~15%的用量。由于对专业人才依赖的降低,也解放了农业专家,使其工作效率提高了3倍。

图4.全球植物照明灯具生产厂家地区分布情况

京东方植物工厂借助百度大脑大大降低了高科技精细农业对专家的依赖度,农学专家个人经验被数据化,转化为户户都能用的智能系统,让水培种植农业推广成为可能。

图5.led在植物照明应用领域专利的各地区占比

乐白家,ai时代,成长空间大

3、led在植物照明应用领域专利的各地区占比

随着生活越来越ai(智慧),总是能舒压、疗育心灵的花花草草,在种植上也很ai,日常上不能缺少的led,随着技术的演进拓展出许多新的成长机会,其中一块便是植物照明。

截止2017年底,从植物照明应用领域的专利占比来看,日本地区拥有180件,占比27.1%,排名第一。中国以141件的专利申请量,占比21%,紧随其后。这些数据表明,led植物照明的创新最为活跃的地区是亚洲,其中日本已经通过多年的植物工厂应用方面积累了较多的技术经验,中国虽然发展滞后,但创新能力很强,相信很快会超过日本,在全球处于领先地位。

led植物照明的优点很多,例如,能提高作物生长速度,节约能源高达75%,节省水资源达90%,在全球气候变迁下,精致作物种植、养殖业、食物存放保鲜,食品安全等市场需求,都推动植物及园艺照明市场的发展前景。

4、国内led植物照明产业状况分析

植物照明大有学问,种植人员可以利用特定波长,发展出单一光照方案,例如蓝光(420-480nm)以及红光(620-670nm),或者利用多重光照方案,搭配多颗led形成理想的光输出,配合植物在不同生长阶段所需的光照,例如播种、发芽、生长和开花等阶段的不同光照需求。

从目前进入led植物照明领域企业的情况来看,主要有两个特点:

以红蓝波段的光来说,对叶菜类的种植有明显的效果,但水培蔬菜的口感仍然是提高蔬菜质量的关键,所以采用白光加红光的光谱,其他叶菜类、果实类、通用类型等,例如叶菜类光源红光/蓝光配置使用4:1为最佳化状态,果实类如草莓或是类似果实经济作物,则使用5:1红/蓝混光为优先,若是一般通用植物助长辅助,则可选7:1或8:1红/蓝光比例配置。

第一、我国led应用企业数量众多,但led植物照明是一个新兴领域,2005年以后我国相关机构才开始进行该领域研究,因此进入led植物照明领域的企业和机构并不多,目前还没有一家企业在此领域具备明显的优势。

台湾地区许多led大厂耕耘植物照明多年,如晶电、亿光等,亿光在去年于美国lightfair展还展出全方位农业led、各式照明应用产品及相对应的灯具如植物灯具及集鱼灯。(来源:台湾经济日报)

第二、多数企业对led植物照明还处在观望或试水阶段,没有几家企业把植物照明产品作为企业的主打产品,而只是小规模的试制及做些示范推广项目,更没有在核心技术和下游销售渠道建设等方面进行大量投入,产品的发展方向与市场规划也不太明确。

led植物照明产业发展趋势

二、led植物照明技术现状及发展趋势

1.专业化

1、led植物照明的光谱

led植物照明由于其具有光谱和光量可调,及整体发热小的发光特点,具有良好的防水性能,适合应用于各种场景的植物照明。同时由于自然环境的变化及人们对食物品质的追求,促进了设施农业和植物工厂的蓬勃发展,也使led植物照明行业进人快速发展期,未来led植物照明将会在提升农业生产效率、提高食品安全、改善蔬果品质方面发挥重要作用。植物照明用的led光源会随着产业的逐步专业化进一步发展,向更加具有针对性的方向前进。

植物照明的光谱比较复杂,多样化,不同植物不同的生长周期甚至在不同的生长环境下,所需的光谱都存在较大的差异。为了满足这些差异化的需求,目前业界内有以下几种方案:

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