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飞速发展的垂直农业:维萨拉传感器和 Fifth Season 的故事

Vertical Farm with purple LEDs
United States
温室和室内农业
工业测量

垂直农业正如其名称所示,正在向上蓬勃发展。没有阳光,没有土壤,也没有广阔的土地?没问题。至少,这件事难不倒室内垂直农业公司 Fifth Season。

“垂直农业的优势在于,我们不必担心室外环境。我们全年都可以在靠近城市人口稠密区域的地区培育植物。”Fifth Season 联合创始人兼首席技术官/首席运营官 Brac Webb 如是说

Fifth Season 技术融合了人工智能 (AI)、传感器、数据建模和机器人等先进技术,可以高效且精确地满足每种植物的不同需求。其中,传感器及其采集的数据发挥着至关重要的作用。“植物会告诉我们它们到底需要什么。我们要做的就是适应。”Webb 说。“每一分钟,我们都会收集维萨拉传感器采集的数据,以测量和维持对植物生长最为重要的条件,并运用这些信息打造独特优势。”

背景

Fifth Season 的故事基本上就是一个美国梦的故事。

公司由三个好友共同创立:联合创始人 Brac Webb、Austin Webb 和 Austin Lawrence。公司最初成立于 2016 年,当时名为 RoBotany Ltd.,在卡内基梅隆大学 (CMU) 的斯沃茨创业中心孵化。

Webb 表示:“我们作为一家科技公司起家,关注垂直农业问题的初衷是想以己之力来帮助解决该领域的一些技术问题。我们能够得到发展,很大程度上归功于暖通空调传感器和 LED 灯的进步。而且我们本就掌握编程技术,所以就想,干脆我们自己打通全部流程环节。”

Fifth Season 当前在宾夕法尼亚州匹兹堡市布拉多克镇运营着一座 60,000 平方英尺的太阳能垂直农场。公司拥有 25,000 平方英尺的培育室,其中配备了 40 个不同的机器人,栽培架共有 12 层,相当于拥有 125,000 平方英尺的生产能力。传统的农产品可能需要用卡车或飞机运输数千英里,相比之下,在本地垂直农场培育的新鲜农产品仅需运输几英里即可送达消费者手中。公司生产各种绿叶蔬菜、芝麻菜和菠菜以及即食色拉,然后出售给当地客户,包括 Giant Eagle 和许多其他零售商。他们还在自己的网站上推出了直接面向消费者的销售模式。

Webb 表示,公司使用由 40 个机器人组成的小队伍来简化垂直培育运营的各个流程,包括储存、提取、收获、集成式害虫和疾病管理、巡逻、播种、包装等。整个过程仅需极少的人工参与(人工参与主要是协调机器人队伍来执行特定的培育配方或其他任务),因此劳动力成本占比也从传统农场的 40% 减少到仅为 20%。

“我们不仅拥有先进的技术,主要采用机器人方法来代替传统方法;我们还拥有通过维萨拉传感器收集到的大量数据,这些技术和数据不仅用于闭环控制,还用于提醒我们植物生长或环境的变化”,Webb 说。

行业概况

与其他类型农业相比,垂直农业的竞争优势在于:能够在狭小空间中使用现有技术和新兴技术对生长环境实现全年不间断的全面控制。 垂直农业还以有效的资源管理而闻名。例如,Fifth Season 采用水培法,用营养溶液来培育植物,与传统农业相比,其用地减少了 97%,用水最高减少 95%。

垂直农业希望通过各种 AI 组合、人工照明、传感器监测、气候控制系统等来控制农业中的害虫、阳光、土壤等不确定因素。作物按层或按行进行堆叠,有时高度能达到 20 到 30 英尺。所有垂直农场均使用 LED 灯为每种植物创建特定的照明方案,使光谱、强度和频率恰好能够满足绿色植物进行光合作用的需要。LED 灯具有多种优势,例如色彩范围广、寿命长、辐射热低以及节能。这些灯不含任何有毒的化合物或元素(例如汞),因而还可以回收再利用。不同类型的作物喜欢不同类型的照明。例如,绿叶植物和蔬菜作物更喜欢偏向光谱蓝色一端的光线,结果作物和开花作物可能需要更多光谱红色一端的光线。  

维萨拉传感器

那么,为什么选择维萨拉?“有了维萨拉的支持,我们才可以高枕无忧。如果我们的培育环境存在问题,所有的植物都可能会死亡。我的意思是,这可能会毁掉我们的业务,”Webb 说。“我从未怀疑过所得读数的准确性,也坚信以后将一如既往地准确。但除此之外,我们还需要贵公司的支持,以便将你们的技术快速集成到我们的工程实践中,确保一切流程快速正常运行。”Webb 补充道。实际上,严密控制和监控照明、湿度、二氧化碳和温度对于 Fifth Season 来说至关重要。因此,我们需要大量的数据。

“我们在整个培育环境中大概安置了 360 个维萨拉 HMP110 湿度和温度探头以及 36 个 GMP252 二氧化碳探头 。这样做不仅仅是为了实时收集数据。通过对大数据进行后期分析,我们可以查看这些植物的生长历史,进一步了解它们。例如,我们可能会了解到,那些我们原本所认为的可以提升口味、品质和产量的最佳生长环境,对于植物而言并不是最好的。”“我们可以据此进行纠偏。”

未来布局

世界人口不断增长,预计到 2050 年将达到 90 亿,届时将需要更多的水果和蔬菜来供应这些人口的需求。我们要在有限的农田中产出更多的新鲜食品,以适应人口的增长。美国农业部、相关投资者和企业家都认为,垂直农业有望增强全球食品系统。 像 Fifth Season 这样的初创公司获得了大量风险投资的支持,它们致力于打造全新解决方案,以便高效地为人们提供新鲜健康的食品。

Webb 说:“我们了解得越详细,对于改善垂直农业的帮助就越大。”随后又开玩笑地加了一句:“真希望科技能发展到计算机可以品尝植物的地步。” 

Fifth Season 的故事才刚刚开始。

“我们想复制推广这些超级本地农场。我们不仅想要为匹兹堡解决新鲜农产品的供应问题,以及确保能够在匹兹堡正常运营农场,还希望有朝一日能够在美国各地甚至是全球各地部署这种农场。这是我们的宏伟愿景。”

对于 Fifth Season 和 Webb 来说,在商业背后,垂直农业还隐含着一个人道主义目标。 

“作为一个普通人,一名工程师,我一直喜欢阅读美国总统托马斯·杰斐逊对于农业和工程的关系的解读:农业是人类首先要解决的工程问题。  贵公司正在帮助创造本地就业机会,我们深知这一做法对于经济的重要性。 得益于维萨拉的技术,我们可以创造一个合适的环境,使之既适合植物生长又能满足人的需求。” 

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