项目名称：莱芜热带水果种植项目
部署地点：中国莱芜
目标行业：温室农业
项目合作伙伴：

脱贫攻坚一直是中国国家发展规划的重点工作。随着农村改革深入推进，国家扶贫战略从”救济型”向”开发型”模式转变（Liu et al, 2018）。国家鼓励农村农民种植经济价值更高的水果或作物，增加收入、改善生活条件。

但中国幅员辽阔，各地气候条件差异巨大，限制了某些农作物的种植范围。从地理角度看，中国南方属于热带和亚热带地区，而北方属于温带地区（图1）（Top China Travel, n.d.）。


图1. 中国南北气候区划（Top Asia Tour, n.d.）

中国南方炎热潮湿的气候十分适合种植莲雾、荔枝、芒果、火龙果、菠萝蜜、山竹、榴莲和柠檬等热带水果。相比传统的冬小麦和玉米种植，热带水果种植为农民带来更高的经济回报。随着旅游业的快速发展，这种经济优势更加明显（Baidu, n.d.）。

另一方面，热带水果在北方市场日益受到消费者青睐，但价格相对较高。这主要由于长距离运输带来的成本增加，也在一定程度上反映了南北农民在种植收益上的差距。

深入分析这些高昂价格的成因，主要集中在运输、储存等物流环节的额外成本。热带水果从产地到北方消费者餐桌，运输过程中的损耗、碳排放等问题日益凸显。这种耗时、费力、昂贵且不可持续的供应模式，正面临着新的市场挑战。

与此同时，消费者对可持续生活方式的追求愈发强烈，他们更青睐本地种植、简单加工的新鲜食品（Gracia & Gómez, 2020）。基于这种市场需求转变，北方农民开始运用现代农业技术探索可持续发展之路，”南果北种”成为全国性趋势。

挑战是什么？

如何在中国北方种植热带水果并最小化整体管理成本？

项目内容是什么？

2019年4月，为支持”南果北种”的实践探索，北京农业物联网(IoT)系统集成商克柏智慧邀请我们参与首个试点项目——莱芜热带水果种植项目。项目选址山东省莱芜，这里的农民对在克柏智慧农业产业园的AI和IoT温室中尝试热带水果种植充满热情（图2）。

为了实现精准的环境监控，我们在产业园温室内部署了SenseCAP传感器和中央网关，持续收集农业环境数据。这些数据为农业专家评估精准农业和智慧农业技术提供了可靠支持，最终惠及当地农民。

图2. 莱芜克柏智慧农业产业园温室

我们的合作伙伴克柏智慧专注于为农民和农业企业提供定制化IoT解决方案，服务范围涵盖露天种植和设施农业（Ellis, 2021）。十多年来，克柏智慧持续研发智能、高性能、低成本的IoT系统和数据处理应用（图3）。其农业IoT解决方案已推广至30多个国家，在高效生产技术方面表现突出。农产品质量追溯、污染防控以及防灾减灾是其核心技术优势。

图3. 克柏智慧农业IoT解决方案（克柏智慧, n.d.）

莱芜克柏智慧农业产业园作为克柏智慧打造的大型温室基地，运用IoT和大数据技术精准调控土壤、温度、湿度等环境参数，为热带和亚热带水果创造适宜的生长条件。虽然莱芜地处北方，原本气候条件不适合种植热带水果，但在克柏智慧产业园内，莲雾、木瓜、柠檬等多种热带水果都实现了良好的生长状态（图4）（济南日报, 2021）。


图4. 克柏智慧农业产业园种植的热带水果
（济南日报, 2021）

项目实施过程中，农民在产业园温室试种莲雾时面临两个关键挑战：首先是环境调控的精度问题——温室环境需要精确调控才能模拟南方气候条件，否则会直接影响果实品质；其次是成本控制的现实问题——人工管理成本高昂，急需自动化系统来控制施肥、通风、温度和灌溉。

面对这些挑战，项目团队制定了全面的技术解决方案。通过在温室部署SenseCAP传感器和网关，系统可以实时监测CO2浓度、光照强度、土壤温度、土壤含水量（VWC）、土壤电导率（EC）和光合有效辐射（PAR）等关键数据。LoRaWAN传感器节点收集数据后，通过网关传输到SenseCAP云服务器，最终在合作伙伴的数据平台上统一显示（图5）。


图5. 莱芜热带水果种植项目系统部署图

SenseCAP系列提供的无线传感器网络解决方案能够全面采集环境数据。合作伙伴将SenseCAP与控制系统集成后，根据农民需求实现了以下功能（图6）：

  1. 智能水肥一体化：当土壤湿度或养分低于设定值时，系统自动启动灌溉和施肥。
  2. 智能通风调控：温度超过设定阈值时，通风系统自动开启降温。
  3. 智能保温管理：保温毯能够保持95%的辐射热，减少冷凝现象。系统根据环境数据自动控制保温毯的展开和收起。

图6. 温室中部署的SenseCAP

项目温室中部署的SenseCAP LoRaWAN传感器和网关包括以下IIoT设备：

  1. SenseCAP户外网关 – LoRaWAN
  2. SenseCAP无线CO2传感器 – LoRaWAN
  3. SenseCAP无线光照强度传感器 – LoRaWAN
  4. SenseCAP无线土壤温度、VWC和EC传感器 – LoRaWAN
  5. SenseCAP无线PAR传感器 – LoRaWAN

经过一段时间的精心运营，项目取得了显著成果。热带水果在莱芜的IoT温室中不仅成功开花结果，品质还超出预期。对于这一突破性成果，克柏智慧农业产业园的工作人员感到非常自豪（Yan, 2019）：

“通过持续模拟南方气候，我们实现了超过95%的成活率，’南果北种’已经达到规模化种植。IoT技术与温室设施的结合，让我们能以更低成本为热带作物营造适宜环境，还有效减少了病虫害发生。”

作为项目的技术负责人，克柏智慧农业产业园温室项目专家韩先生对我们的IIoT解决方案给予了高度评价：

“与Seeed的合作非常顺利。SenseCAP传感器网络解决方案在我们智慧农业园区发挥了重要作用，精准的数据监测帮助系统实现自动化运行，为莲雾创造了理想的生长环境。Seeed技术团队的支持也非常到位。”

更令人惊喜的是，部署SenseCAP系列后，2019年8月我们收到了农民寄来的新鲜莲雾。品鉴后发现，由于北方夏季日照时间更长、光照强度更高，这里种植的莲雾甜度超过了南方产品。这一意外收获进一步验证了”南果北种”模式的可行性和优越性。

哪些SDG相关？

莱芜热带水果种植项目与联合国17个可持续发展目标密切相关，其中10个SDG与该项目直接相关（图7）：

图7. 莱芜热带水果种植项目影响的10个SDG（UN, 2016）

联合国17个SDG包含169个具体目标，详细说明了每个SDG的实施范围。以下具体目标体现了Seeed通过该项目推进SDG的实际行动。作为创客社区的一员，我们致力于共建可持续发展的美好世界：

  1. 减少收入差距（目标10.3）
  2. 通过提供商品价值创造机会和投资农业研究技术，增加小规模农民的农业收入和生产力（目标2.3和2.A）
  3. 通过升级发展合作动员多元资源，执行消除多维贫困的计划（目标1.A）
  4. 通过创新、发展导向政策和生产资源效率实现更高水平的经济生产力（目标8.2、8.3和8.4）
  5. 促进专注于经济实惠和公平可及的可持续技术研发（目标9.1、9.5、9.A和9.B）
  6. 支持可持续生产和消费，如本地种植的食品（目标12.A和12.B）
  7. 推进资源效率、化学品、废物的可持续和环境友好管理，开发可持续发展影响监测工具（目标12.2、12.4和12.5）
  8. 支持城市、近郊和农村地区之间积极的社会经济和环境联系（目标11.A）
  9. 确保包容性、参与性和代表性决策，即包括农村农民和其他现场利益相关者（目标16.7）
  10. 加强气候变化适应和减缓的意识提升、制度和人力能力建设（目标13.3）
  11. 鼓励城乡之间的知识转移，以及环保技术的定向能力建设（目标17.6、17.7和17.9）

莱芜热带水果种植项目展现了未来农业的发展方向——利用智能温室技术，各种水果和作物都能不受地理位置和气候条件限制地种植。从全球视角看，IoT解决方案有望推动智能温室农业在世界各地普及，为解决全球粮食安全问题贡献力量。我们为能够通过部署SenseCAP LoRaWAN系列等现代农业技术，推动建设更加公平和可持续的社会而感到自豪。

携手合作伙伴，我们将继续秉承创新精神，将远大理想转化为现实行动，共同创造更加美好的未来。