如何将一个标准(zhun)集装箱改造成产量高、品质好、能耗少、成本低(di)的植(zhi)物工(gong)厂？近日，在第四届“多多农研科技大赛”初赛现场，16支参赛队伍、142位(wei)不(bu)同学(xue)科背景的国内外青年专家通过线上路演、答辩的方(fang)式，展(zhan)示、比拼(pin)各(ge)自精心准(zhun)备的“施工(gong)图纸”与种植(zhi)方(fang)案。
由于初赛团队整体水平较高，为探讨植(zhi)物工(gong)厂建设与生(sheng)产的更多可能性，本届比赛将决赛晋(jin)级团队从4支增加至6支。经过激烈角逐，赛博农人(ren)队、上海农科院植(zhi)物工(gong)厂队、墨泉队、叶菜侠(xia)队、绿(lu)叶先(xian)锋(feng)队、室墨司源队6支队伍晋(jin)级决赛。其中，既有往届比赛的获奖团队，也有首次参赛但种植(zhi)经验丰富的新团队。部分(fen)团队还拥有来自法国、加拿大等(deng)地的外籍(ji)科研专家。
第四届“多多农研科技大赛”由拼(pin)多多、上海花卉园(yuan)艺（集团）有限公司光明花博邨科技分(fen)公司、中国农业大学(xue)、浙江大学(xue)联合主办。本届比赛吸引了浙江大学(xue)、中国农业大学(xue)、上海交通大学(xue)以及北京市农林科学(xue)院智能装备技术研究中心等(deng)知(zhi)名院校及科研院所组队参加。参赛队伍的方(fang)案基本实现了计算机(ji)、农业工(gong)程、设施园(yuan)艺等(deng)多学(xue)科交叉融合。
按照赛制，6支晋(jin)级队伍下一步(bu)将根(gen)据各(ge)自的方(fang)案，改建集装箱，开(kai)展(zhan)AI种植(zhi)。比赛不(bu)仅要(yao)比拼(pin)水培生(sheng)菜AI种植(zhi)，还要(yao)较量集装箱式植(zhi)物工(gong)厂的制造水平，从系统设计、装备制造、安(an)装调试、种植(zhi)水平等(deng)方(fang)面进行全方(fang)位(wei)考核，全面体现工(gong)学(xue)、农学(xue)乃至商学(xue)的学(xue)科交叉与跨界融合成果。
多类方(fang)案同台竞(jing)技，展(zhan)现创新风采(cai)
这是“多多农研科技大赛”第二次比拼(pin)集装箱种生(sheng)菜。在上届比赛中，参赛队伍在已配备硬件模(mo)块设施的集装箱内展(zhan)开(kai)生(sheng)菜种植(zhi)增产降能的比拼(pin)。今年的赛事难度升级，首次将集装箱改装设计与建设成本控(kong)制纳入比赛内容(rong)。
目前，世界各(ge)国对集装箱式植(zhi)物工(gong)厂的构造设计并未形成统一范式，应用较为广泛的是层架式栽培架。来自上海交通大学(xue)的室墨司源队在层架式栽培架的基础上进行创新，让栽培架移动(dong)起来。该团队引入动(dong)态导轨结构，在集装箱内部空间不(bu)变的情(qing)况下，让栽培架从常规的两(liang)排变为三排，种植(zhi)面积(ji)可以提升130%。此外，通过在栽培架上设置高度可调节的灯板，可根(gen)据生(sheng)菜长势远程调整光源高度，匹(pi)配不(bu)同生(sheng)长周期，防止生(sheng)菜灼伤。
除了优化后的层架式栽培架设计，旋转式栽培设计也受(shou)到评委关(guan)注(zhu)。旋转式栽培设计在空间利用、成本降低(di)、蔬菜品质、局(ju)部气候(hou)改善上均有优势。动(dong)态环境(jing)使蔬菜生(sheng)长更加稳定，避(bi)免局(ju)部温度过高等(deng)情(qing)况，降低(di)整体散热能耗和成本；每个种植(zhi)槽均会旋转至管理人(ren)员(yuan)面前，可节省走廊空间，增加栽培空间；在种植(zhi)槽不(bu)断移动(dong)的小幅抖动(dong)中，水肥利用率得以提升，刺激生(sheng)菜生(sheng)长。墨泉队通过引入旋转式栽培，让栽培架可以如工(gong)厂流水线般移动(dong)，所有种植(zhi)槽通过传输链(lian)条形成闭(bi)合大环，共享一套灌溉系统。
硒绿(lu)仙子队采(cai)用的立体管架加合金支架结构别具一格，可有效改变传统水培方(fang)式带来的蔬菜生(sheng)长空间有限、受(shou)光不(bu)均、易(yi)烂根(gen)等(deng)问题(ti)。合金支架可显著降低(di)用材成本，且PVC管架回收率高，可模(mo)块化再利用；相较盘架，管架为生(sheng)菜留足了生(sheng)长空间，受(shou)光更均匀。此外，由于管架可调节倾斜角度，在防止烂根(gen)的同时也提高了水肥利用率。
植(zhi)物工(gong)厂可使农业生(sheng)产大幅摆脱对自然环境(jing)的依赖，但存在建设、运营(ying)成本昂贵，所产蔬果价格偏(pian)高的问题(ti)。为此，拼(pin)多多连(lian)续举办“多多农研科技大赛”，希望广泛集结青年科学(xue)家，针对农业发展(zhan)的实际难点，利用前沿的农业、生(sheng)物科学(xue)等(deng)技术攻坚克难。
学(xue)界业界创意碰撞，携手攻关(guan)课题(ti)
与往届比赛相比，本届比赛探索解决植(zhi)物工(gong)厂产业化过程中的难点，吸引了更多“产业派(pai)”队伍的加盟。在为期两(liang)天的初赛中，由现代(dai)农业企业牵头的队伍展(zhan)现了出色(se)水准(zhun)。
为降低(di)造价，叶菜侠(xia)队提出植(zhi)物工(gong)厂所使用的集装箱可用快速装配式房屋(wu)替换，投建成本低(di)，且不(bu)影响(xiang)运行。墨泉队带来了创新的节能方(fang)案，提出在种植(zhi)环境(jing)保持合适温度、湿度的前提下，在植(zhi)物灯中集成液冷(leng)系统，将多余热量及时导入收集管道，可以在夏(xia)季(ji)将废热排到室外以降低(di)制冷(leng)能耗，在冬季(ji)导入地暖、墙暖系统实现能量循环利用。
“产业派(pai)”实力强劲，“学(xue)院派(pai)”的表现同样(yang)可圈可点。绿(lu)叶先(xian)锋(feng)队来自北京市农林科学(xue)院智能装备技术研究中心，在光热环控(kong)和精准(zhun)感知(zhi)领(ling)域有着深(shen)入研究。决赛期间，该团队将采(cai)用自主设计的叶菜专用LED生(sheng)长光源，预计光源成本和能耗均可降低(di)20%。
上届比赛一等(deng)奖获得者上海农科院植(zhi)物工(gong)厂队此次带来了两(liang)套集装箱式植(zhi)物工(gong)厂设计方(fang)案，其中一个方(fang)案通过优化风道、风管布局(ju)，节省纵向空间，可搭(da)建更高层数的种植(zhi)架。
多次参赛并屡获佳绩的赛博农人(ren)队准(zhun)备采(cai)用基于卷积(ji)神经网络(luo)的生(sheng)态图像识别技术，自动(dong)学(xue)习(xi)图像特(te)征，更加精准(zhun)地判(pan)断植(zhi)物生(sheng)长状态。该团队将应用基于冠层覆盖度的生(sheng)菜分(fen)栽工(gong)艺，通过三次分(fen)栽，提升水培生(sheng)菜的光能利用率，进而提升产量。
本届比赛通过集装箱式植(zhi)物工(gong)厂设计建设和现场种植(zhi)实验等(deng)方(fang)式，让跨学(xue)科团队直面实际种植(zhi)生(sheng)产问题(ti)，不(bu)仅考核了参赛团队的设计和实践能力，也助力团队更好地理解和解决实际生(sheng)产中的挑战和难题(ti)，促(cu)进农业科技成果转化应用，从而为行业的可持续发展(zhan)提供更具针对性的解决方(fang)案。
数据来源：拼(pin)多多