[采访] 温室供暖费流失到哪里了？按1分钟单位计量……“GEMS”开发者尹成旭研究员

即使在同一期间种植同样的草莓，温室的能源消耗量也会不同。潭阳草莓农户单位面积能源消耗量为12.4kWh/㎡，杨平草莓农户为14.2kWh/㎡，潭阳农户比杨平农户约少13%。然而此前农户手中掌握的资料，只有每月寄来的电费通知单和取暖油购买收据。由于没有显示哪项设备在何时用了多少的计量资料，也就无从判断差异产生的原因。

农村振兴厅国立农业科学院农业工程部开发的温室能源监测系统“GEMS（Greenhouse Energy Monitoring System）”正是瞄准这一空白。它以1分钟为单位计量温室使用的电力和取暖油，显示各设备的消耗量，并通过人工智能（AI）预测未来将使用的能源量。该系统自2022年起历时3年完成开发，目前正在论山进行现场实证，同时并行分析潭阳、杨平草莓农户的数据。我们见到了负责开发的尹成旭研究员。

GEMS是什么样的系统？

农户每月可以通过电费和取暖油购买费用了解总成本，但要掌握具体哪项设备在何时用了多少并不容易。GEMS是一个将温室环境信息与电力、取暖油使用量一起实时测量，使能源使用状态一目了然并可直接控制的系统。它可以确认供暖机、通风扇、营养液设备等主要设备的消耗量，也能同时查看温湿度等内部环境和外部气象信息。该系统通过2022年至2024年开展的“园艺设施实时能源监测研究”开发完成，3年共投入研究经费2亿1000万韩元。自2025年起，系统安装到农户现场，开展验证稳定性和现场应用性的现场实证研究。

电力和取暖油分别如何计量？

电力通过电流互感器（CT）测量电流，并结合电压信息计算用电量。由于是在主要设备或每条回路上安装计量装置的方式，因此可以区分并确认供暖相关设备、通风扇、营养液设备等需要管理的负载。取暖油则在储油罐上安装水位传感器，测量液位变化，并根据罐体形状和容量信息换算实际使用量。

流量计虽然可以直接测量燃料量，但需要切断既有燃料管道或增加连接部件，对已经在运行供暖设施的农户来说可能成为负担。取暖油会根据外部气温和设定温度，在供暖机反复启动和停止的过程中间歇性消耗。即便使用流量计，也必须选择在这种低流量区间能够稳定工作的机型。通过锅炉运行时间进行估算的方法，会因供暖机负荷和运行状态不同而使实际消耗量发生变化，因此存在局限。液位传感器方式也会在注入燃油时液位急剧上升，或液面晃动时数值跳动，因此目前通过区分注入导致的上升和消耗导致的下降，并分析一定时间内的数据模式来尽量降低影响。液位传感器方式并非最准确的方法，而是考虑到可在尽量减少管道改造的同时持续掌握消耗量这一现场适用性后的选择。

与现有复合环境控制器有何不同？

现有复合环境控制器的优势在于测量温度、湿度、二氧化碳（CO₂）等环境信息并控制设备。GEMS则转换视角，以“温室中能源实际上如何被消耗”为中心收集数据。核心在于将电力、燃油消耗量、主要设备运行状态、内部环境和外部气象信息一起分析，从而理解消耗特性。数据以1分钟为单位收集和保存，并可根据目的转换为小时、日、月单位进行分析；电量采用与商用电能表相同的设备测量。与农林水产食品教育文化信息院平台或制造商控制器的应用程序接口（API）联动，目前尚未达到标准化阶段。正在研究符合标准的开放式联动结构，并开展相关研究。 

实证农户中的实际节减效果如何？

现场实证在忠南论山草莓农户进行，同时利用此前课题中曾安装GEMS的潭阳、杨平农户数据。如果只看一家农户，结果可能受特定温室的设施条件或管理习惯左右，因此目的在于验证即使地区、气象、运行条件不同，该系统是否仍可使用。

在潭阳草莓农户中，利用GEMS信息确认冬季能源使用状态并运营温室后，按农户自身统计口径来看，2025~2026年冬季供暖费较2024~2025年冬季约减少10%。不过，直接将其解读为安装GEMS使供暖费节减10%需要谨慎。因为供暖能源消耗不仅受外部气温和日照量等气象条件影响，也同时受到栽培期、设定温度、保温状态、设备运行方法的影响。GEMS并不是直接减少能源的装置，而是帮助农业经营者以数据为依据调整运营方法的系统。

计量后，是否发现过意外耗能较多的设备？

仅凭目前资料，很难断定某项设备就是“隐藏的元凶”，或概括认为农户之间消耗量会相差几倍。不过，将潭阳和杨平草莓农户在同一时期进行比较时，曾出现单位面积消耗量分别为12.4kWh/㎡和14.2kWh/㎡、相差约13%的案例。这是地区气象、温室结构、保温帘性能、供暖设定和运行方法等因素综合作用的结果。

按设备计量后确认到，不仅是供暖机这类预期用量较大的设备，用于地下水取用的水泵等平时并未意识到其消耗的辅助设备，也会产生一定电力消耗。即使单个消耗量看起来不大，如果长时间反复运行，累计量也可能变大，因此需要管理。

AI预测准确度处于什么水平，是否已达到可自动控制的程度？

在论山草莓温室中预测15分钟后的情况时，预测准确度达到90%以上（按决定系数计），预测1小时后时则达到80%以上。由于这是仅掌握约1年栽培数据后建立的模型，预计随着数据累积，准确度还会进一步提高。预测模型采用Transformer系列。之所以选择它，并非只看当下准确度，而是为了利用长期积累的多变量时间序列数据。循环神经网络（RNN）或长短期记忆网络（LSTM）随着输入区间变长，在学习长距离时间依赖性方面可能存在局限。准确度改善幅度应以在相同验证条件下比较的结果为准来提出，同时有必要加以区分，避免将燃油消耗状态分类的准确度误解为燃油使用量预测准确度。

在现阶段，将其表述为根据预测结果直接自动控制供暖机的系统并不恰当。若预测可靠性和安全性得到验证，并 확보与复合环境控制器联动的技术，则有发展为自动控制的可能。不过，由于必须维持作物适宜生长环境，因此需要的不是单纯最小化能源消耗，而是同时考虑作物环境与能源效率的控制技术，并且将包括由农业经营者作最终判断的过程。

安装费用和推广计划如何？

用于现场实证的系统安装费约为每户1900万韩元。不过，该金额包含研究用传感器以及数据收集、通信装置，因此很难视为面向普通农户的推广价格。投资回报率（ROI）也不仅取决于温室面积，还会因供暖能源使用量、作物种类、设施形态、是否拥有既有计量设备而大幅不同，难以一概提出。为了推广，课题在于围绕必需的计量项目简化系统，并降低安装费用。电流互感器和液位传感器方式也可应用于既有温室，但数据传输需要一定水平的通信环境，因此在推广阶段也应考虑面向通信条件较差地区的存储与传输方式。

计划以今年的实证结果为基础，提议“新技术示范推广项目”，若入选，将以2028年示范推广为目标。推广点位数量和对象地区将在入选后确定。专利方面，已申请“利用预测模型的温室能源监测装置及其运行方法”，目前正在办理注册程序，相关技术已向1家企业完成技术转让。

是否有可能与碳中和政策相衔接？此外，作为研究者今后的目标是什么？

很难说GEMS马上就是一个用于排放权交易制度或外部项目减排量认证的系统。因为还需要另行满足方法学、基准线设定、测量·报告·核证（MRV）等制度性要求。不过，碳减排的起点最终在于准确测量实际使用了多少能源。GEMS积累的电力、燃油消耗数据，有可能用于定量掌握农业领域能源使用和温室气体排放量。

今后，我希望积累多个地区和作物品种的现场数据，比较各农户的消耗特性，并将其发展为能让农业经营者轻松判断“我的农场与条件相似的其他农场相比用了多少能源，哪里还有削减空间”的系统。能源看不见，但只要测量就会开始变得可见；一旦可见，就能够管理。让GEMS不只是单纯的计量设备，而成为降低能源成本、帮助农场合理运营的工具，这是我作为研究者的目标。