1 国外设施农业智能化发展现状和趋向
1. 1 设施农业智能化
设施农业智能化是将现代生物工程技术、农业工程技术、环境工程技术、信息技术和自动化技术应用于农业生产领域，根据动植物生长的最适宜生态条件在现代化设施农业内进行四季恒定的环境自动控制，使其不受气候条件的影响，生产自动化、标准化和智能化，农产品周年生产、均衡上市，实现生产高速度、高产出和高效益。
设施农业智能化包括设施工程、环境调控以及栽培、养殖技术等方面标准化、自动化、信息化，其核心是农业环境调控。设施农业环境调控智能化是在一定的空间内，用不同功能的传感器探测头，准确采集设施内环境因子(光、热、水、气、肥)以及作物生育状况等参数， 通过数字电路转换后传回计算机，并对数据进行统计分析和智能化处理后形成专家系统，根据作物生长所需最佳条件，由计算机智能系统发出指令，使有关系统、装置及设备有规律运作，将设施内温、光、水、肥、气等诸因素综合协调到最佳状态，确保一切生产活动科学、有序、规范、持续地进行。目前设施农业环境调控智能化研究已成为当今世界各国展示农业科技发展水平的重要标志。
1. 2 国外设施农业智能化发展现状
设施农业历史久远，早在15－16 世纪，英格兰、荷兰、法国、日本等国家就开始建造简易的温室，栽培时令蔬菜或小水果。进入20世纪特别是50年代后，随着现代工业向农业的渗透和微电子技术的应用，设施农业在全球迅速崛起，特别是在美国、荷兰、日本等一些发达国家设施农业迅速发展，形成了一个强大的支柱产业。随着科学技术特别是信息技术、环境工程技术的迅速发展，现代工业向农业的渗透和现代工业技术，包括机械、工程、电子、计算机管理、现代信息、生物等技术的应用，设施农业不断向智能化方向发展。
早在20世纪80年代，美国雨鸟、摩托罗拉等几家公司就合作开发了智能中央计算机灌溉控制系统，开始将计算机应用于温室控制和管理，此后温室计算机控制及管理技术便先是在发达国家得到广泛应用，后来各发展中国家也都纷纷引进、开发出适合自己的系统。20世纪90年代，美国开发的温室计算机控制与管理系统可以根据温室作物的特点和要求，对温室内光照、温度、水、气、肥等诸多因子进行自动调控 还可利用差温管理技术实现对花卉、果蔬等产品的开花和成熟期进行控制，以满足生产和市场的需要。目前，美国已将全球定位系统、电脑和遥感遥测等高新技术应用于温室生产，有82%的温室使用计算机进行控制，有67%的农户使用计算机，其中27%的农户还运用了网络技术。
以园艺业著称的荷兰从20世纪80年代以来就开始全面开发温室计算机自动控制系统，并不断开发模拟控制软件。到80年代中期，已有5 000多台计算机应用于温室，目前荷兰拥有玻璃温室超过1. 2万hm2，占世界的1 /4以上，有85%的温室种植者使用环境控制计算机，种植者只需从软件公司购买温室控制软件，从化学公司购买营养液，即可按照不同作物的特点进行自动控制，从而满足作物生长发育的最适要求。目前，荷兰全国建有1. 2万hm2 现代化自动控制温室，在生产观叶园艺植物的现代化大型自控温室中，盆观植物均放置在栽培床上，从基质搅拌、装钵、定植、栽培、施肥、灌溉、钵体移动全部实现机械运作， 室内温度、光照、湿度、作物生长情况、环境等全部由计算机监控，在计算机智能化、温室环境调控方面也居世界领先地位。
英国的智能温室系统、西班牙和奥地利的遥控温室系统都是计算机控制与管理在温室中的成功应用。另外，德国已经把“3s”技术(地理信息系统gis、全球定位系统gps、遥感技术rs)应用于温室。与此同时，温室计算机控制和管理技术在亚洲同样得到了极大的发展。
日本在20世纪80年代中期应用于温室中的计算机就达到1 000多台，到1995年达6 000多台，目前农业生产部门中计算机的普及率高达92%。日本还建造了世界上最为先进的植物工厂，采用完全封闭生产、人工补充光照，全部由计算机控制。日本的甜瓜农场应用一种新型的智能计算机系统，对7个温室群进行管理，实现最佳控制。近年来日本还研制了一种遥感温室环境控制系统，将分散的温度群与计算机控制中心联结，从而实现更大范围的温室自动化管理。
以色列用光热资源的优势和节水灌溉技术，主要生产花卉和高档蔬菜，采用大型塑料温室，在作物附近都安装了传感器以测定水、肥状况，利用办公室里的中心计算机通过田间控制器收集和储存全天温室内、外部的温度和湿度数据，通过程序进行数据分析，并可通过引入新数据改变操作程序，很方便地遥控灌溉和施肥，系统还可自动控制卷帘、热屏遮阴系统、加热系统以及灌溉区的流量控制系统，精确可靠，节省人力，原本资源匮乏的以色列现已成为沙漠上的蔬菜出口国。
1. 3 国外设施农业智能化发展趋向
目前，发达国家设施农业已具备了技术成套、设施设备完善、生产比较规范、产量稳定、质量保证性强等特点，形成了设施制造、环境调节、生产资材为一体的产业体系，能根据动植物生长的最适生态条件在现代化设施内进行四季恒定的环境自动控制，使得不受气候条件影响，实现了周年生产、均衡上市。设施农业智能化是设施农业发展水平的标志和发展的方向。智能化程度越高，设施农业和农业科技发展水平越高。从初级自动化控制向高级智能化转变，从非标准化设施向标准化产品过渡，控制系统从自动化向智能化转变是设施农业发展趋势，突出体现在现代化温室和植物工厂等方面。
现代化温室是荷兰、英国、法国、德国、日本等国家设施农业智能化的主要表现形式。这种温室可以自动控制室内的温度、湿度、灌溉、通风、二氧化碳浓度和光照，每平方米温室一季可产番茄30~
植物工厂是目前智能化最高水平的设施农业，是继温室栽培之后发展的一种高度专业化、现代化的设施农业。植物工厂与温室生产不同点在于，完全摆脱大田生产条件下自然条件和气候的制约，应用近代先进设备，完全由人工控制环境条件，全年均衡供应农产品。
目前，植物工厂在一些发达国家得到了较快发展，初步实现了工厂化生产蔬菜、食用菌和名贵花木等，其设施内部环境因素(如温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度等)的调控由过去单因子控制向利用环境、计算机多因子动态控制系统发展，实现了播种、育苗、定植、管理、收获、包装、运输等作业的智能化。美国、荷兰等发达国家，还一直在研究利用“植物工厂”种植小麦、水稻以及进行植物组织培养和快繁、脱毒。由于这种植物工厂的作物生产环境不受外界气候等条件影响，蔬菜如生菜种苗移栽2周后，即可收获，全年收获产品20茬以上，蔬菜年产量是露地栽培的数十倍，是温室栽培的10倍以上。荷兰、美国采用工厂化生产蘑菇，每年可栽培6. 5个周期，每周期只需20 d，产蘑菇25.
目前，世界上只有30多个植物工厂，由于设备投资大、耗电多(占生产成本一半以上)， 如何降低成本和“工厂化”成套技术研究是现在和将来设施农业智能化的发展趋向。
2 国外设施农业智能化的基本经验
2. 1 设施农业智能化是设施农业水平的标志、发展的方向
设施农业智能化的核心，就是将现代工程技术、生物技术和信息技术综合应用于设施农业，按照动植物生长的要求控制最佳生产环境，实现农产品周年生产、均衡上市、高产出和高效益。设施农业智能化的过程就是设施农业生产自动化、标准化和智能化的过程，智能化的设施农业是技术高度密集的高科技现代农业，是设施农业发展水平高低的标志，是设施农业生产水平先进性的体现、发展的方向。
2. 2 设施农业智能化有效地拓展了农业生产的新时空， 丰富了农产品市场
设施农业智能化，使农业生产充分利用自然环境和生物潜能，在大幅提高单产的情况下保证质量和供应的稳定性，具有高产、优质、高效、安全、周年均衡生产的特点，有效地拓展了农业生产的新时空，开创了农业生产的新天地，使反季节农产品能根据市场需求源源不断生产出来，满足社会对农产品特别是反季节、高端产品的不同层次的需求。
2. 3 设施农业智能化促进科技与生产结合， 提高农业科技创新水平
设施农业智能化建立在现代生物技术、工程技术和以计算机和现代通信技术为主的信息技术基础上，对设施农业新技术的研究、推广和服务提出了新的要求，并提供了广阔的发展空间，智能化的过程实质上就是科技与生产结合的过程、科技创新的过程。因此，设施农业智能化能有效促进科技与生产结合，加快农业科技创新步伐。
2. 4 设施农业智能化为现代农业的发展提供典型示范作用
设施农业智能化集现代工程技术、生物技术和信息技术于一体，使农业生产不受气候条件影响，在实现鲜活农产品周年生产、均衡上市的同时，具有较高市场竞争力和抵御市场风险的能力，集约化、商品化程度高，经济效益好，体现了现代农业的先进水平和发展方向， 其存在和发展为现代高效农业的发展提供了一面镜子， 树立了一个榜样， 起着典型示范作用。
3 借鉴国外经验，推进我国设施农业智能化发展的总体思路、发展重点、关键技术和对策建议
3. 1 总体思路
深入贯彻科学发展观，借鉴发达国家发展设施农业智能化的经验，按照农业现代化建设的要求，坚持以市场需求为导向，以农民增收为核心，以现代科学技术、现代物质装备、现代产业体系为支撑，把设施农业智能化建设作为提升农业发展层次的重要平台，积极引导农户、合作经济组织、工商企业等各类投资主体积极参与设施农业智能化建设，以设施园艺业、规模畜牧业和特色水产业为重点，不断提升设施农业的智能化水平，加快设施农业的规模化、标准化、产业化发展。
3. 2 发展重点
在贯彻落实现有设施农业扶持政策与补助资金基础上，继续加大财政对农民专业合作经济组织和农业龙头企业的扶持力度，建立设施农业扶持资金，同时，加大信贷支持力度，在不改变农用地用途的前提下，推进土地规模流转，积极鼓励标准化规模养殖，扶持由农户、村级合作经济组织、工商企业等各类投资主体建设的设施农业智能化项目，重点是在完善现有项目的基础上，加快智能化技术和成果的推广应用，新建一批规范化、标准化、系统化的设施农业智能化项目，主要是具有区域特色的智能化高效设施种植项目，符合环评要求且切实做好畜禽粪便等废弃物无害化处理和资源循环利用的畜禽养殖项目和特种、精品水产设施养殖项目，逐步形成具有中国特色的设施农业智能化技术和设施体系，实现大规模商品化生产，形成高新技术产业。
3. 3 关键技术
目前我国种植和养殖生产中广泛使用的是简易设施，如钢架大棚、简易大棚和日光温室，此类设施在技术要求和管理水平上贴近当今农民与农业实际，具有投入低、资金回收快和易于管理等优点，因此在今后很长一段时间里，它们仍是设施农业的主体。但是，这类设施不适合于高度智能化的环境调控，目前对其的环境管理完全依赖于农民个体的栽培经验、技术水平和知识水平。因此，必须针对上述现状，以设施智能化为最终目标，全面部署与之相关的智能化关键技术的研发工作，重点如下：一是设施物理环境因子的信息采集技术；二是设施种植、养殖对象，即生物生产生长过程信息的动态采集与监测技术；三是设施生产整个环节所涉及的生产技术的规范化和标准化技术；四是智能化系统硬件平台技术，特别是通用性、兼容性和可扩展性方面的技术；五是各类(初期可以主栽品种或主要养殖品种为重点)控制模型、管理模型或专家系统的技术，这是这个智能化系统的核心与灵魂，也是设施智能化工作成败的关键所在；六是设施产品从生产、流通到最终消费的整体产业链条的信息化管理技术，即设施产品溯源技术与系统平台技术；七是设施生产管理的智能机器技术，包括施药智能机器技术、采摘智能机器技术等。
3. 4 对策建议
围绕发展目标，确定设施农业智能化发展总体规划，制定年度发展计划，明确设施农业智能化的阶段性发展要求。根据各地的资源特点、传统优势和产品特色，确定设施农业智能化发展的总体规模和布局，并把节约资源和保护生态环境的意识落实在发展设施农业智能化的各个环节。
充分发挥政策扶持导向作用和市场配置资源的基础性作用，正确处理好设施农业智能化发展的经济效益与社会、生态效益，眼前利益与长远利益的关系，把握市场需求变化趋势， 确定设施农业智能化发展方向，充分发挥各类营销组织、农民经纪人等市场主体在农产品流通中的作用，一切以效益为重，一切为了农民增收。
坚持从主导产业、资源条件、工作基础、农民意愿出发，建设经济实用、集约高效、农民欢迎的设施类型，既注重投入倾斜，培育典型，发挥示范带动作用，引领区域平衡发展， 又要因地制宜，分类指导，实现差别化发展，形成区域特色。
按照区域经济生态特点，发挥市场配置资源作用，形成科学合理的产业分工和布局。切实加强设施农业智能化重点项目建设，集中精力，加大投入，扶优扶强，加快发展。同时，高度重视方向性、前瞻性技术与设备的试验示范和推广，搞好技术储备，发展基础。
把创树名牌作为提升设施农业智能化水平的重要途径，制定设施农业生产技术规程， 加强投入品管理，实行全程质量控制，实现经济、社会、生态效益的有机统一。
