集装箱农场温湿度二氧化碳通风
时间：2025-05-16
涉川
一、方案介绍
随着城市农业和立体种植的发展，集装箱农场作为一种新型的智慧农业形态，因其便捷部署、可控环境、节能高效而受到广泛应用。为保障作物健康生长，需要对集装箱内的温度、湿度、二氧化碳浓度等环境要素进行智能监测与调控。本文提出基于4G联网的温湿度二氧化碳通风智能控制方案，实现远程监控、自动调节与智能预警。
二、监测目标
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实时获取集装箱内温度、湿度、CO₂浓度。
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实现远程智能通风控制，保持环境稳定。
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支持异常数据预警，保障作物安全生长。
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历史数据可视化与导出分析，辅助种植管理。
三、需求分析
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精准监测：多点采集，避免单点误差。
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自动通风：根据设定阈值自动启停风机与新风系统。
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远程运维：通过4G模块实现手机App和网页端远程查看与控制。
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异常预警：温湿度或CO₂超标时自动告警。
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节能控制：通风设备联动智能启停，降低能耗。
四、监测方法
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温湿度：使用高精度数字温湿度传感器（如SHT35）；
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CO₂浓度：使用红外光学CO₂传感器（如MH-Z19C）；
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数据传输：使用4G主动上报型数据采集主机；
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通风控制：继电器控制风机、电动排气扇与新风系统。
五、应用原理
传感器持续采集环境参数，采集主机通过4G网络将数据上传至云平台。系统设定各参数上下限，若出现异常，则通过物联网平台自动控制风机、开启排风或引入新风，并可远程调节控制逻辑。
六、功能特点
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多参数同步采集，数据同步上传；
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支持本地联动与远程控制双模式；
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远程App/网页端参数设置与数据查看；
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自动生成数据报表，支持下载导出；
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实时预警推送，支持短信、微信通知。
七、硬件清单
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序号
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名称
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型号/规格
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数量
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|---|---|---|---|
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1
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温湿度传感器
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SHT35工业级
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3
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2
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二氧化碳传感器
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MH-Z19C或NDIR型
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3
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3
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4G采集主机
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S-CG203型
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1
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4
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智能继电控制器
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内置4路继电输出
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1
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5
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工业排风风机
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AC220V 350W
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2
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6
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电动百叶新风系统
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带风量调节功能
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1
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7
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电源模块
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220V转12V/24V
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若干
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8
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防水布线材料
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工业级防护
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若干
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八、硬件参数（量程与精度）
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设备
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量程
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精度
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|---|---|---|
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温湿度传感器
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-40
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±0.2℃ / ±1.8%RH
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CO₂传感器
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0~5000 ppm
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±(50 ppm ± 3%)
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4G采集主机
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支持Modbus传感器接入
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通信稳定、延迟低
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智能继电控制器
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4路输出（AC/DC兼容）
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控制响应＜1秒
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九、方案实现
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安装传感器于集装箱顶部、中部与底部位置；
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风机与新风系统布置在对角方向，形成良好通风；
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4G主机接入传感器并配置上传周期（如每5分钟）；
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设置参数阈值（如温度≥30℃自动通风）；
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系统上线后通过手机App/网页端查看、控制与调整。
十、数据分析
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自动记录每日/每月温湿度与CO₂趋势曲线；
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数据下载导出为Excel格式；
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通过图表分析通风频率、环境波动对作物影响；
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辅助制定种植策略和调节方案。
十一、预警决策
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超温、超湿、CO₂超标三类预警机制；
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支持三级预警（轻度、中度、严重）；
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支持短信、微信或邮件推送；
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平台提供操作建议（如开启风机、延长通风时长）。
十二、方案优点
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环境闭环调节，保障作物健康；
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可远程管理，节约人工巡检成本；
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高集成性，适合集装箱小空间使用；
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模块化硬件，安装维护便捷；
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数据化管理，提升农场智能化水平。
十三、应用领域
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集装箱蔬菜工厂；
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城市屋顶农业；
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教学与科研型植物工坊；
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可移动农业实验舱；
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地震等灾区应急种植单元。
十四、效益分析
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项目
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效益内容
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|---|---|
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农作物产量提升
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精准控制环境，提高发芽率与生长速度
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人力成本下降
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减少现场巡视与人工调控环节
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能源成本优化
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通风设备按需启停，减少不必要能耗
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运营管理科学化
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历史数据可追溯，为决策提供依据
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投资回报周期
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一年内节省成本超过20%，两年回本
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十五、国标规范
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《GB/T 20478-2006 温室气候参数监测系统技术要求》
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《GB 12358-2006 作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》
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《GB/T 22239-2019 信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》
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《GB/T 36456-2018 智慧农业 通用技术规范》
十六、参考文献
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《现代农业环境控制技术》— 农业出版社
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李军等，《集装箱植物工厂气候控制研究》，《农业工程学报》，2021
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中国农业科学院智慧农业研究报告（2022版）
十七、案例分享
项目名称：山东某智慧集装箱叶菜农场
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项目规模：6个集装箱单元
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采集设备：SHT35温湿度+MH-Z19C CO₂+S-CG203主机
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效果：实现全天候数据监测与智能通风，作物生长周期缩短约15%，通风设备能耗降低约22%，系统上线3个月，收获客户良好反馈。
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