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一座设施草莓温室里的智慧灌溉系统:浇多少水、什么时候浇,不再凭感觉,而是由数据计算、由设备执行、由日志追溯。

早上6点多,城市还没完全醒来。上海的一座草莓温室里,电磁阀悄悄打开,水肥顺着滴灌带渗进基质,3分钟后,按时关闭。棚里没有值守的人——决定这一刻浇不浇、浇多少的,是一套AIS智慧灌溉系统。

种过草莓的人都知道“浇水”这门手艺不简单:作物渴不渴看不见,浇多浇少全凭经验。浇多了,水和肥料白白流走;浇少了,植株受胁迫、果实受影响;同一座棚里这边湿那边干,这一批果甜、下一批果酸。灌溉,几乎是设施草莓种植里最依赖经验、也最浪费成本的环节。
水肥凭感觉,浪费大 浇多少水、带多少肥靠手感估算,多余的水和流失的肥料都是成本。 | 浇水时机难把握 作物什么时候“渴”肉眼看不出来,靠人盯棚,半夜也放不下心。 | 浇不匀,品质不稳 不同位置、不同批次供水不一致,果实大小和糖度跟着波动。 |
AIS智慧灌溉系统把灌溉这件事拆成了三步:用数据看清作物需水,用模型算出灌溉方案,用设备精准执行到位。
01先听清作物的“水账”
智慧灌溉的第一步,是搞清楚作物到底用了多少水、需要多少水。AIS智慧灌溉系统构建了覆盖“天-地-作物-装备”四个维度的多源数据采集体系,把作物的“水账”一笔一笔写进云端。
天· 环境感知 智能中央气象站与各类环境传感器实时采集空气温度、空气湿度、光照强度、CO₂浓度、VPD等参数,经物联网网关以分钟级频率上传“农抬头”云平台。 | 地· 根际感知 高精度墒情传感器(0–40cm、精度±2%)、EC/pH在线分析仪、基质称重传感器(±50g),实时监测根际含水量、电导率、酸碱度。 |
作· 排液反馈 排液监测系统实时采集盆下排液量与排液EC/pH值,作为水肥方案效果验证和模型优化的核心反馈数据。 | 装· 装备运行 施肥机、调酸机、过滤系统、电磁阀等设备的流量、压力、工作电压、故障代码全程记录,每一次灌溉的执行都有据可查。 |
模型算得准,靠数据喂出来。草莓在苗期、开花期、结果期对水和肥的需求并不相同。AIS智慧灌溉系统在研发阶段做了肥料梯度和运筹试验,摸清各生育期的养分需求规律和耗水差异,把草莓灌溉耦合机制和覆盖全生育期的灌溉方案内置进系统——什么时候该“多喝水”、什么时候该“控一控”、水肥按什么比例一起给,都有数据依据。通过这些实验和设备基础,智慧灌溉模型基于442个基地积累的24.23亿条多品类作物生产数据训练,再结合温室内的实时数据流持续学习进化。
442个 基地多品类作物生产数据积累 | 24.23亿条 生产数据用于灌溉模型训练 | 分钟级 环境数据上传频率,VPD等参数实时采集 | ±2% 根际墒情监测精度,覆盖0-40cm深度 |
02今天浇多少水,模型算给你看
有了数据,还要“算得准”。AIS智慧灌溉系统内置的模型算法平台中,蒸腾蒸发量算法负责估算作物的耗水,灌溉模型则融合温度、湿度、辐射等多参数计算需水量,实时输出当日灌溉量、单次灌溉时长和灌溉时间窗口,并自动判断草莓所处的生育期,动态调整供水节奏。
以一次真实决策为例:当传感器读到温度27.7℃、湿度58%等环境参数,模型计算出作物需水量,给出结论——日灌溉量3.474立方米,单次灌溉3分钟,灌溉时间窗口05:23至18:43。方案随后自动下发,阀门按计划开关,不需要任何人拍脑袋。
1.输入:传感器数据(温度30℃、湿度 70%、辐射等)与作物耗水参数汇入模型。
2.计算:蒸腾蒸发量算法与灌溉模型融合多参数,实时计算作物需水量。
3.结论:日灌溉量5.33mm,单次灌溉2分钟,时间窗口 07:12–16:49。
4.执行:方案自动下发至水肥一体化设备,电磁阀、水泵按计划自动启停。
这套计算并不藏在后台。在系统的“决策详情”页上,输入参数、决策核心、灌溉结论和当天的灌溉制度时间轴被摊在同一屏里——什么时候浇、每次浇多少、浇多久,一眼就能读出来。

决策详情页(一次推演记录):左侧输入参数、中间决策核心、右侧灌溉结论、底部当日灌溉时间轴
03系统界面看懂决策
系统界面,分别回答“今天该浇多少、为什么这么算、执行得怎么样”。
棚· 详情页看推演 模型推荐的当日灌溉量与灌溉建议自动展示,整个园区今天的状态一目了然。数字孪生界面把从数据输入到方案输出的完整决策过程推演给你看。 | 志· 方案页看执行 灌溉方案可启用、可停用、一键下发;运行日志里每一次阀门开关都带时间戳和状态。 |

温室详情页:孪生界面推演决策过程,每次灌溉的计算结果留有历史记录

执行方案页:方案可启用、停用、一键下发,运行状态按卡片管理
04每一滴水,都有记录可查
把浇水交给算法,很多人第一反应是不踏实。这套系统的回答是:把灌溉过程完全摊开。上一条里的三个界面,不只是操作入口,也是透明的证据——每条模型计算都有实时记录,含收敛次数、参数估计、标准误差;孪生推演还会记录叶面积指数、干物质积累、根冠比等模拟指标,持续验证“浇得对不对”。这些记录不是摆设。在示范温室的现场运行中,每一次供水都能在运行日志里追溯到具体的阀门、时间和水量。
决策侧的记录同样完整:模型结果页把每次灌溉决策列成一条记录,日灌溉量、单次灌溉量、单次灌溉时长、作物系数、作物需水量、预期排灌比一目了然;点开任意一条的“决策详情”,还能展开这次决策的公式推导链、过程决策变量、出水量校核偏差,以及控制台级的运行日志。

决策详情:公式推导链、出水量校核、设备操作状态与运行日志逐项可查
05不浇多余的水,不费多余的人
当“算水、浇水、查水”都交给系统,改变是实实在在的:按需灌溉,不浇多余的水,减少水资源消耗;水肥一体化精准供给,减少肥料流失,利用率提高;设备自动执行,农户不用再全天守棚,一个人可以管理多座温室。而供水稳定均匀之后,草莓始终处在合适的墒情里,果实糖度和优质果率也随之更稳定。
省水 按需供给,不浇多余的水,水资源消耗明显减少。 | 省肥 水肥耦合精准运筹,减少肥料流失,利用率提高。 | 省人 方案自动执行,无需全天守棚,一人可管多座温室。 |

从“守棚人”到“看屏人”:一块屏幕掌握全棚供水
06下一茬草莓,继续用数据“浇水”
截至目前,AIS智慧灌溉系统已稳定跑完两茬草莓:全周期耗水数据监测、水肥一体化设备联动、灌溉耦合模型全部在真实温室里经受住了检验,立体栽培与可升降栽培两套全自动智慧灌溉方案均已落地运行。
对一座温室来说,改变的是浇水的方式;对一个行业来说,被改变的是“种好草莓”的门槛。当需水量可以被计算、灌溉方案可以被追溯,浇水正在从一门手艺,变成一门可以复制、可以优化的科学。下一个收获季,这座温室里的草莓,依然会按时“喝”上数据算好的那一口水。