溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、自動(dòng)化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與智能調(diào)控的農(nóng)業(yè)數(shù)字化解決方案，核心目標(biāo)是為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造穩(wěn)定、適宜的環(huán)境，降低人工成本，提升農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與品質(zhì)。

一、核心架構(gòu)

該系統(tǒng)采用“感知層-傳輸層-控制層-應(yīng)用層” 四層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析與執(zhí)行閉環(huán)：

1. 感知層(數(shù)據(jù)采集終端)

- 部署各類傳感器，實(shí)時(shí)采集溫室關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)：

- 環(huán)境類：空氣溫度、濕度、光照強(qiáng)度、CO?濃度、露點(diǎn)溫度;

- 土壤類：土壤溫濕度、pH值、EC值(土壤肥力);

- 作物類：葉面濕度、果實(shí)膨大傳感器(可選)。

- 設(shè)備包括：溫濕度傳感器、光照傳感器、CO?變送器、土壤墑情傳感器等。

2. 傳輸層(數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò))

- 負(fù)責(zé)將感知層采集的數(shù)據(jù)傳輸至控制層，支持多種通信方式：

- 短距離：ZigBee、LoRa、藍(lán)牙，適用于小面積溫室;

- 長(zhǎng)距離：4G/5G、NB-IoT、以太網(wǎng)，適用于規(guī)模化農(nóng)業(yè)園區(qū)。

3. 控制層(智能決策與執(zhí)行)

- 核心是智能控制器/PLC，內(nèi)置作物生長(zhǎng)環(huán)境閾值模型，可實(shí)現(xiàn)兩種控制模式：

- 自動(dòng)控制：當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)執(zhí)行設(shè)備(如溫度過高時(shí)開啟濕簾風(fēng)機(jī)，濕度不足時(shí)啟動(dòng)灌溉系統(tǒng));

- 手動(dòng)控制：用戶通過終端遠(yuǎn)程操控設(shè)備，應(yīng)對(duì)特殊天氣或作物生長(zhǎng)階段需求。

- 執(zhí)行設(shè)備：卷簾機(jī)、濕簾風(fēng)機(jī)、水肥一體機(jī)、CO?發(fā)生器、補(bǔ)光燈、通風(fēng)窗電機(jī)等。

4. 應(yīng)用層(用戶交互與管理)

- 提供可視化管理終端，支持多端訪問：

- 本地端：控制柜觸摸屏，實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)與設(shè)備狀態(tài);

- 移動(dòng)端：手機(jī)APP，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、告警接收;

- 云端平臺(tái)：Web端管理系統(tǒng)，支持多溫室集群管理、數(shù)據(jù)歷史追溯、生長(zhǎng)趨勢(shì)分析、產(chǎn)量預(yù)估。

二、核心功能

1.24小時(shí)多維度環(huán)境監(jiān)測(cè)

這是系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，通過各類傳感器實(shí)時(shí)采集溫室關(guān)鍵參數(shù)，數(shù)據(jù)誤差率低，支持實(shí)時(shí)顯示與歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

- 空氣環(huán)境：溫度、濕度、光照強(qiáng)度、CO?濃度、露點(diǎn)溫度、風(fēng)速;

- 土壤環(huán)境：土壤溫濕度、pH值、EC值(土壤肥力)、土壤鹽分;

- 作物狀態(tài)(可選)：葉面濕度、果實(shí)膨大速率、植株生長(zhǎng)高度(需搭配專用傳感器)。

2.智能自動(dòng)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)環(huán)境穩(wěn)定

這是系統(tǒng)的核心執(zhí)行功能，內(nèi)置不同作物的生長(zhǎng)環(huán)境閾值模型，支持自動(dòng)/手動(dòng)雙模式切換。當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)執(zhí)行設(shè)備調(diào)整環(huán)境，無需人工值守。

- 溫度調(diào)控：高溫時(shí)啟動(dòng)濕簾風(fēng)機(jī)、遮陽網(wǎng);低溫時(shí)開啟熱風(fēng)爐、保溫被;

- 濕度調(diào)控：濕度過高時(shí)啟動(dòng)通風(fēng)窗、除濕機(jī);濕度過低時(shí)啟動(dòng)噴霧系統(tǒng)、灌溉設(shè)備;

- 光照調(diào)控：光照不足時(shí)開啟補(bǔ)光燈;光照過強(qiáng)時(shí)收起或展開遮陽網(wǎng);

- 氣體調(diào)控：CO?濃度不足時(shí)啟動(dòng)CO?發(fā)生器;濃度過高時(shí)聯(lián)動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)換氣。

3.水肥一體化精準(zhǔn)管理

結(jié)合土壤墑情、作物生長(zhǎng)階段和環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)按需施肥、精準(zhǔn)灌溉，避免水肥浪費(fèi)，提升作物吸收效率。

- 自動(dòng)灌溉：根據(jù)土壤濕度閾值，自動(dòng)啟動(dòng)滴灌、噴灌系統(tǒng)，控制灌溉時(shí)長(zhǎng)與水量;

- 智能施肥：按照作物生長(zhǎng)期的養(yǎng)分需求，將肥料與水精準(zhǔn)配比后輸送，實(shí)現(xiàn)水肥同步;

- 分區(qū)管理：支持溫室分區(qū)域設(shè)置不同水肥方案，適配多樣化種植需求。

4.異常告警與風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警

當(dāng)環(huán)境參數(shù)或設(shè)備狀態(tài)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)通過多渠道推送告警信息，幫助用戶及時(shí)處置風(fēng)險(xiǎn)，降低作物損失。

- 閾值告警：溫度驟降/驟升、濕度過高、CO?濃度異常等環(huán)境超限時(shí)，觸發(fā)APP、短信、聲光報(bào)警器提醒;

- 設(shè)備告警：風(fēng)機(jī)故障、灌溉管道堵塞、傳感器離線等設(shè)備異常時(shí)，自動(dòng)推送故障信息;

- 災(zāi)害報(bào)警：結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，提前報(bào)警寒潮、暴雨、強(qiáng)光照等災(zāi)害天氣，輔助用戶提前采取防護(hù)措施。

5.數(shù)據(jù)可視化與遠(yuǎn)程管控

系統(tǒng)提供多終端管理入口，實(shí)現(xiàn)溫室狀態(tài)的可視化監(jiān)控與遠(yuǎn)程操作，適配規(guī)?；瘓@區(qū)管理需求。

- 可視化看板：在手機(jī)APP、電腦Web端、控制柜觸摸屏上，以圖表形式展示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、作物生長(zhǎng)趨勢(shì);

- 遠(yuǎn)程控制：支持手機(jī)或電腦遠(yuǎn)程啟停設(shè)備、調(diào)整參數(shù)閾值、切換控制模式，無需現(xiàn)場(chǎng)值守;

- 數(shù)據(jù)追溯：存儲(chǔ)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與操作記錄，支持導(dǎo)出分析，為作物生長(zhǎng)規(guī)律研究、產(chǎn)量?jī)?yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

6.多場(chǎng)景適配與集群管理

系統(tǒng)支持靈活定制參數(shù)模型，適配不同作物和種植規(guī)模，滿足多樣化需求。

- 作物定制：針對(duì)蔬菜、花卉、菌菇、育苗等不同作物，預(yù)設(shè)專屬生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)模板;

- 集群管理：對(duì)多個(gè)溫室大棚進(jìn)行集中管控，統(tǒng)一設(shè)置參數(shù)或單獨(dú)調(diào)整，適配規(guī)?；r(nóng)業(yè)園區(qū)。

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 規(guī)?；卟朔N植基地：調(diào)控溫濕度與光照，實(shí)現(xiàn)反季節(jié)蔬菜高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn);

2. 花卉育苗溫室：精準(zhǔn)控制CO?濃度與水肥，提升花卉成活率與品相;

3. 智能菌菇大棚：穩(wěn)定溫度與濕度，縮短菌菇生長(zhǎng)周期，提高出菇率;

4. 科研型試驗(yàn)溫室：記錄環(huán)境數(shù)據(jù)與作物生長(zhǎng)關(guān)聯(lián)，為農(nóng)業(yè)研究提供數(shù)據(jù)支撐。

傳統(tǒng)溫室依賴人工巡檢與經(jīng)驗(yàn)調(diào)控，環(huán)境波動(dòng)大、管理效率低;自動(dòng)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策，實(shí)現(xiàn)“按需調(diào)控”，不僅提升生產(chǎn)效率，還能保障農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的一致性，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向精細(xì)化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心裝備。