搞定AI无人种植后,他一年产了3000公斤树莓

微信公众号:钛媒体陈拯​2020-11-20 09:57事业线
10年内在全国做100个中大型园区、上千个中小型园区,同时帮助更多散户种植户,让更多人有能力使用复制农业技术。

中国农业生产最大问题是“人的问题”,只有掌握技术才能让中小种植户不再“看天吃饭”。

4年前从荷兰瓦赫宁根大学回国,郝亦成直接到了张家口的一个山沟里做树莓种植园,女朋友休年假从2000公里外的城市赶过来看他,也陪着他一起搭棚子、浇水。

团队最穷的时候,连给车加油的钱都没有。

从零开始,他和团队在这个不适合做农业生产的地方搭建了一整套基于AI的温室硬件和无人种植系统,为自己心目中“复制农业”技术的成熟奠定了基础。

钛媒体影像《在线》第110期在2020年夏天在张家口实地探访了这个“神奇”的种植园。

农业劳动力断层,他想到了“无人种植”

2020年7月31日,张家口市万全区李杏庄村,郝亦成团队的温室树莓基地。这是中国北方特有的大棚,中国40%的设施蔬菜是由这种棚体贡献。

郝亦成团队的温室树莓基地位于张家口市万全区李杏庄村,距离张家口市区半小时车程。

基地2019年7月开始建设,占地1300亩,投资8500万,前期110亩12个大棚已投入使用。

树莓别名“山抛子”,规模化种植难度高,目前已驯化且有商业价值的品种都来自国外。在欧美市场,树莓有长期稳定的销量,目前在中国还比较稀少。

“我们年亩产可以到3000公斤。”郝亦成对钛媒体《在线》介绍,树莓市场价可以达到每公斤200~300元。

郝亦成是湖南人,29岁,本科毕业于中国农业大学、研究生毕业于荷兰瓦赫宁根大学。

荷兰是全球第二大农业出口国、农业最发达的国家之一;瓦赫宁根是全球农业方向最顶尖的研究型大学。

留学期间,郝亦成曾在温室巨头普瑞瓦工作7个月,并在那里完成了毕业论文,2016年他放弃普瑞瓦的高薪工作回国,来到张家口创业做树莓种植园。

然而,种树莓、卖树莓并不是他的目标,他的终极目标是通过“无人决策”实现“农业复制”,变革中国农业。

中国中小种植户多以家庭为单位,他们没有系统的知识结构,技术水平也参差不齐,在生产中主要依靠经验做决策,导致经常出现 “看天吃饭”的局面。


“中国农业生产很大问题是人的问题。”郝亦成对钛媒体《在线》分析,比如一个农民遇到减产,他自己很难采用技术手段解决,往往想到的办法就是加肥料。

“实际上我们氮肥浪费率全世界第一,用肥超标很常见,我们不是肥料用得太少,而是用得不够精细,这就是人的决策所带来的困扰。”

郝亦成的解决路径是“复制农业”,他认为这样才能实现持续稳定的产出,让中小种植户摆脱“看天吃饭”的局限“旱涝保收”。

中国幅员辽阔,不同地区地理、气候环境差异巨大,要做到农业的复制,先要实现标准化生产。

标准化生产,就必须排除生产决策中的人为因素,将人的决策权移交到AI手中,也就是实现“无人决策”,也叫“无人种植”。

7月31日,基地集装箱休息室,参加采收和维保的农民在开会,他们都来自附近村庄。

郝亦成认为,从农业安全的角度,“无人种植”的“复制农业”是农业的未来。

据农业农村部2017年数据,我国一线农业劳动力平均年龄 53 岁,其中 60 岁以上的劳动力占到了25%。

“这个事情很危险,农业劳动力断层,这些农民的消失不会循序渐进,而是一瞬间就没了,如何继续满足中国人日益增长的庞大需求,是个严峻问题。”

“农业科技公司存在的意义,就是延缓农业劳动力真空期的到来,或者说能够迅速填补这种真空,依靠技术维持甚至提高产量和产能。”

郝亦成将所有的设想在李杏庄村这个温室树莓基地落地,采用了团队自主研发的全套硬件(AI日光温室)和AI决策系统(生产算法系统)。

为什么选树莓?因为树莓是最难种植的经济作物之一,如果能够攻克它的规模化种植复制,就可以将这项AI技术下探到更广泛的作物上。

树莓的种植难度体现在水肥管理和环境控制上:它根系浅,对水肥需求非常精确;夏季高温高湿,要用大量手段对环境做干涉;冬季要进行反季生产。

树莓货架时间非常短,从采摘到进入冷库再到货架,整个周期大约7天,不然就会失去经济价值,这对全链的商业化也提出了高要求。

郝亦成介绍,树莓售价高,选择树莓可以在一定程度上缓解前期科技投入带来的影响:4个月从苗子到挂果,年亩产3000公斤、产值超过20万人民币。

决策都是机器做的,1个农民可以管10个棚

大棚内的核心电控模块,左上角是独立控制模块,它可以组网和拓展,还可以手动控制。

控制模块可以控制大棚里所有可以动的机构:上下风口、二氧化碳、除湿设备、水肥、高压喷雾、LED灯、风机等。

这个模块可以兼容多种通讯方式,部署灵活动高,不管是30米长的棚还是300米长的棚都可以部署,既可以单体部署,也可以通过组网实现全局管控。

郝亦成团队自主研发的主动通风式传感器,它可以不受外界环境干扰进行采集,每秒钟都有数据上传。

这个传感器是一个“迷你气象站”,可以同时采集总辐射和光合有效辐射(植物可以使用的700~400纳米波段部分的光),还集成了温度湿度、二氧化碳、土壤湿度、土壤含盐量等参数的采集。

“国内没有能够对标的精品,这是我比较得意的产品。”郝亦成介绍,传感器是团队的强项,他在荷兰有一家公司专门做传感器研发。

无土栽培的树莓苗,每个种植喷只有7升。

“基地的树莓全部采用基质栽培,基质可以避免土传病害,关键是种植的可复制性强。”郝亦成对钛媒体《在线》介绍。

基质是椰糠,也就是打碎的椰子壳,这是“全世界最好的种植介质”,因为它是纯有机的,内部空气流通很好。

基质进口价格300美元一吨,大棚每亩每年基质成本1000元,这比土壤种植“更实惠”:如果做土壤改良,每亩可以花到3000元以上。


每年3~6月,张家口都处于高温低湿状态,高温低湿会使植物处于低湿度胁迫下,生长减缓,严重的会出现灼烧,这需要队环境进行人工干涉。

“大棚的空气湿度我们希望控制在60~70%左右,像我们长沙一般是80%左右,张家口的室外一般10%左右、室内一般是在30%。”

大棚安装的高压喷雾系统通过传感器连接AI系统,与其他控制单元联动,通过实时动态调节来工作,将大棚温湿度控制在合理范围。

自主设计的水肥机。

这台水肥机是一个半主动的施肥系统,可以根据实时土壤湿度和Ec值调节水肥流量。

树莓对水和Ec(土壤含盐量)的需求非常精确,集采无土栽培使用的7升种植盆“没有任何缓冲能力”,这要求对树莓一天内做多次的脉冲式灌溉,这样的灌溉方式使用传统的特定流量灌溉手段是无法实现的。

这款水肥机可以同时适配几平米到几十亩的种植面积,郝亦成对钛媒体《在线》介绍,他们从开始设计,就是针对中国国情下中小规模家庭生产模式、碎片化管理。

行业内,头部公司的生产方案大都面对集约控制,目标是控制5公顷、10公顷甚至上千亩种植范围。

“这些系统做得很大,设备做得很大,当然也很贵,没办法给中小种植户使用,我们的概念完全相反,全部是适应中国的国情,进行碎片化的管理。”

AI温室的整套硬件背后,是AI决策系统:通过传感器采集数据,决策系统可以同时联动多个机构,进行实时的“无人决策”来调节环境。

这是一个可以实时编程的系统,系统有一定的自我学习能力,可以针对不同作物、部署在不同环境。

种植所需的所有动作和目标值都由系统决定,系统根据积温积光来决定当天的灌溉量、设定最高、最低温以及其他参数,“科学自觉地设定环境”,取代人的决策。

“我们不是像传统自动种植那样设定时间和灌溉量,用那种很机械的开关式操作来实现所谓的‘自动化’。”

郝亦成介绍,该AI系统的复杂性在于输入量很多,难点在于对于多个机构参数的联合调动,系统要对每个参数对棚体造成的影响非常了解。

“每个动作都是连锁的,要求系统将硬件调度变得很智能,不能出现相违背的情况:比如一边使劲喷雾,另一边风口又使劲敞开,这种情况就会出现资源浪费。”

郝亦成对钛媒体《在线》介绍,目前大棚有上风口、下风口、水肥机、喷雾、LED灯5个机构联动,最多的情况下,系统同时可以容纳27个机构同时联动。

每个机构的参数都是一个脚本:喷淋脚本、喷雾脚本、风机脚本、水肥机脚本;多机构参数耦合也可以形成“种植脚本”:比如树莓种植全流程脚本。

在AI系统中将同一种作物的参数通过一定生产周期确定下来形成具体的种植脚本,就可以无限应用于不同环境中同样作物的生产,这是郝亦成梦想中的“复制农业”。

这个AI系统,郝亦成团队开发了2年时间,2019年上线后已测试一年。

这是一个开源系统,郝亦成希望能吸引全世界优秀的种植户使用他们的硬件在平台上产生各类“种植脚本”,供全世界种植园、农场、温室、农户下载使用。

目前,瓦赫宁根大学已和郝亦成团队达成合作,该大学的专家将使用郝亦成团队的硬件来撰写相应作物的控制模型,也就是“脚本”。


“比如你想种番茄,只要你使用的是我们整套基础硬件和系统,你就可以下载一个荷兰农场主的番茄种植脚本,在自己的大棚运行。”

这是一种用科技打破知识壁垒的方式,目标是降低农业准入门槛,使中小种植户和想要投资农业但缺乏经验的生产者可以实现稳定产出。

系统也不是万能的,它可以采集环境数据做无人决策,但还无法采集病虫害、长势数据,无法判断采收时间,更无法采摘,这些事情,需要人工来做。

郝亦成介绍,在这个基地,目前1个普通农民可以同时管5个棚,管理工作就是日常巡查,如果技术更成熟,1个农民可以同时管10个棚。


大学30个同学,唯一一个还在“种地”的人

Stan来自荷兰一家“祖传”的树莓农业公司,家族从他爷爷那一辈开始种草莓,直到他这一代。Stan和郝亦成在荷兰结识,之后来到张家口。

Stan曾在坦桑尼亚管理过大型种植园,种植园里有500多名黑人劳力,后来,他还在印尼等地做过种植园技术管理。

2019年12月29日,张家口,郝亦成在老基地调试水肥机。

团队里,除了外籍专家,还有几位来自头部农业公司的技术骨干,年龄都在30岁左右。

郝亦成说,中国农大本科30名同学,他是唯一一个还在“种地”的人。

“我们专业班级70%是农村户口,毕业后都想进城,进城对口的就是国企拖拉机厂,不进城就去乡下‘种地’。”

郝亦成说,有同学熬了几年熬不下去,要么因为工资低,要么因为风吹日晒实在太辛苦。郝亦成则一直在“种地”,这一切,源于他7岁之前的那段童年经历。

那几年,他在湖南湘西农村度过。家里有菜园子和池塘,爷爷常常带着他种菜、摘果子、喂鸡、捕萤火虫、抓鱼。

那种“简单的快乐”深深影响了他,在他心里种下了当农人的种子。

郝亦成皮肤黝黑,上高中时常被同学说“像农民”,他并不难为情,反而引以为豪,还对同学立下人生理想:建一座庄园,种满水果和鲜花,邀请同学去做客。

高考第一志愿他填报了中国农业大学,并且被顺利录取。

2013年本科毕业,他进入顶级农科大学荷兰瓦赫宁根大学继续深造,成为这所大学生物系统工程专业历史上的第3个中国学生。

2016年研究生毕业,郝亦成放弃了普瑞瓦的工作机会,从荷兰来到河北张家口农村。

“很自然就发生了,完全没有落差,其实进农大之前,就已经做好了思想准备,做农业是一个长期的工作,我肯定是要去风吹日晒的。”

郝亦成对钛媒体《在线》说,进大学第一天他就想好,自己将来要种地,而且必须去种地。

从荷兰回国,他带着70万启动资金一头扎进张家口一个山沟,开始建种植基地。

项目的一位合伙人,是他在农大的同届校友,张家口人,从澳大利亚墨尔本大学营销管理专业研究生毕业,两人在大学本科期间就曾共同创业。

最开始的基地选址在一个山沟,距离最近的小镇车程半个小时,女朋友休年假从2000公里外来看他,也陪着他一起搭棚子、浇水。

开荒、整地、搭棚、维护、做实验、制作设备、搭建后台系统,每一项都是成本。最大的困难是钱,他给自己开了3000元月薪,70万启动资金,省着花,花了2年多。

最穷的时候,团队连油都加不起,买仪器设备更是奢望,只能厚着脸皮从大学、农科院蹭。

借过的最贵的仪器,是用来校准的辐射仪,大概2万块钱。

3年时间,郝亦成试种了24个树莓品种,还设计了自己的温室大棚、设计制出了基地需要的控制设备。

2019年4月,张家口建发集团联系到郝亦成团队,双方就基地建设展开合作。

“一个偶然的机会,他们到我们山里的基地参观,看到这么多高材生拿着电脑在地里钻,觉得很‘震撼’,说要扶我们一把。”

那以后,这个小团队从山里出来,开始在李杏庄村建新基地,如今,这个基地已经基本跑通,更大规模的种植也在逐步铺开。

郝亦成说,他的目标是10年内在全国做100个中大型园区、上千个中小型园区,同时帮助更多散户种植户,让更多人有能力使用复制农业技术。

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