华盛顿州水果和农产品公司的智慧果园项目是一项激动人心的新尝试，旨在彻底改变果园的管理和运营方式。该项目利用将先进技术和先进的数据分析，旨在优化资源利用率，减少浪费，提高产量。该项目涉及安装一系列传感器，包括土壤水分传感器、气象站、湿度传感器、树木果实茎秆生长测量仪，以及产量分析技术等，这些传感器持续监测果园的状况。传感器收集的数据被实时分析，以便用于果园管理的决策。该项目的最终目标是创建一个可持续、更具效率的果园，做到尽可能地利用资源，低限度地影响环境，同时获得高品质的产出。
项目介绍
案例是发生在美国华盛顿州的一个智慧果园，果园主要生产华盛顿特有的一个苹果品种。项目最早由微软公司提出来，希望通过精密的设备应用到果园连续监测，通过并对这些数据进行分析，为果农优化果园的管理提供决策依据。
当时这个项目邀请了美国当地比较知名的十几家的企业 参与，由于种种原因，很多家企业相继退出，只有 DYNAMAX 一家坚持到结束，并获得了非常可靠的研究结果。
智慧果园项目的合作单位，其中Dynamax和METER是力高泰的合作伙伴
设备装置
果园内监测设备包括茎流仪、土壤水分监测仪、茎秆果实生长监测仪和流量计等。除监测设备外，还安装了用于冠 层叶片降温的喷雾装置。
两组监测设备分别安装在苹果园的上坡位（第 46 排）和下坡位（第 37 排）。监测设备配有蜂窝数据传输功能、以及 Agrisensors 云数据分析系统等。
观测时间为 2023 年 6 月 6 日至 9 月 27 日。
两组设备安装的位置图示，包括茎流仪、
土壤水分监测仪及果实-茎杆监测仪
土壤含水量变化
土壤水分及灌溉、喷雾情况
上方的蓝色的线代表平均的土壤水分含量，下方图 绿色线代表浅层 30 厘米深度的土壤含水量，橙色代表 60 厘米深度的土壤含水量。下方蓝色柱状线代表的是每一次 的浇灌量，当土壤含水量低于 20% 的时候，会对土壤灌溉补水。在每次灌溉之后，表层土壤的含水量有明显的上 升，但是深层的土壤含水量变化则不明显。图中黑色柱状线代表每次喷雾量，喷雾对土壤水分没有明显的影响。
阳光辐射及植物茎流量变化
植物茎流量，太阳辐射及土壤水分数据
显示前两天因为是阴天，植物的茎流量并没有受到多少太阳辐射的影响。但这之后连续几天的大晴天，可以 看到红框中植物的茎流量（蓝色线）到中午的时候有一段 明显的降低，然而此时土壤含水量始终是大于 20% 的， 这意味着中午茎流量的降低主要是由于高温和高辐射所 引起的，土壤水分并不是引起植物茎流下降的原因。
喷雾开启前后植物茎杆直径和茎流量
茎流量（蓝色线）与茎杆直径（黑色线）
在植物茎流量降低的时候，植物的茎秆也发生了不同程度的收缩，也就是说植物的供水能力不足，导致植物茎秆发生了一定程度的收缩。
阳光辐射及植物茎流量变化
饱和水气压亏缺（VPD）与茎杆日收缩量最大值（黑色线）
通过DEX的监测数据可以计算茎秆日收缩量最大值。绿色线代表黎明前茎秆直径，我们认为黎明前的茎秆直径是一天的最大值。橙色代表一天10:00到16:00之间的最小值。这两个的差就是茎秆日收缩量最大值。
上面的这条蓝色的线是饱和水气压亏缺（VPD）的变化，可以看到在8月15日到17日这三天VPD已经大于3，也就是说发生了明显的大气干旱。但是这时的茎杆日收缩量最大值反而是降低的。这是什么原因呢？
就是因为在这三天，VPD已经超过了设定阈值，果园开启了喷雾系统，降低了叶片温度，从而维持了植物茎流量。这时的土壤水分含量，依然是大于20%的。
茎流速度（蓝色线）与茎流日累积量（黑色线）
那么这三天的茎流量如何呢？可以看到，喷雾的开启减小了茎流量的降低。茎流量在喷雾开启后出现了回升。
果实直径变化
实验还监测了果实的生长的变化，可以看到果实每天都有在长大。根据果实果径的大小计算果实每天的增长量，预测的果实的收获时间。
果实直径变化与果实日生长速度
主要成果
可以看到土壤水分并不是决定果树生长仅有的因素，与性能单一的传感器相比，组合的系统提供了更加全面的信息。可以说这个实验非常的成功，不但帮助果农节省了水资源，还帮助做出正确的决策。在此项目之后，美国加州的果园也都纷纷的效仿使用这些仪器。节水的同时获得更好的收益。
数据采集的主要设备
关于此项目更多信息，可以在网站获取。
https://www.innov8.ag/smartorchardv2
