立体种植光照营养液在线监测
时间：2025-05-16
涉川
方案介绍
本方案针对立体种植系统中的光照与营养液环境控制需求，通过部署光照传感器、电导率（EC）、酸碱度（pH）、温度等多参数传感器，实现对作物所处光照环境与根区营养液状态的实时在线监测。结合4G通信、数据平台、报警功能，为设施农业提供智能管理支持，提升作物品质与单位产量。
本方案针对立体种植系统中的光照与营养液环境控制需求，通过部署光照传感器、电导率（EC）、酸碱度（pH）、温度等多参数传感器，实现对作物所处光照环境与根区营养液状态的实时在线监测。结合4G通信、数据平台、报警功能，为设施农业提供智能管理支持，提升作物品质与单位产量。
监测目标
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实时监测立体种植结构中各层光照强度变化
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在线监测营养液的电导率、pH值与温度，评估养分供给是否适宜
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提供数据支撑用于精准调控补光系统与营养液循环系统
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支持异常报警与历史数据分析，指导精细化种植管理
需求分析
立体种植通常为多层栽培结构，导致底层光照不足、通风受限，需补充人工光源，同时营养液需循环供给，必须保持稳定的理化性质。人工巡检难以及时发现问题，急需部署在线监测系统实现环境与根系生境的实时监管。
立体种植通常为多层栽培结构，导致底层光照不足、通风受限，需补充人工光源，同时营养液需循环供给，必须保持稳定的理化性质。人工巡检难以及时发现问题，急需部署在线监测系统实现环境与根系生境的实时监管。
监测方法
在各种植层安装光照传感器，在营养液循环系统设置EC/pH/温度复合传感器，所有传感器接入数据采集器后通过4G上传云平台，实现远程查看、告警与管理。
在各种植层安装光照传感器，在营养液循环系统设置EC/pH/温度复合传感器，所有传感器接入数据采集器后通过4G上传云平台，实现远程查看、告警与管理。
应用原理
光照传感器采集每层的光照强度（单位lx或μmol/m²·s），EC/pH传感器采集营养液中可溶性离子浓度、酸碱度和液体温度，结合数据分析判断光照分布与营养液状态，便于科学调节灯光与养分浓度。
光照传感器采集每层的光照强度（单位lx或μmol/m²·s），EC/pH传感器采集营养液中可溶性离子浓度、酸碱度和液体温度，结合数据分析判断光照分布与营养液状态，便于科学调节灯光与养分浓度。
功能特点
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多层光照强度实时采集，量化立体结构遮光影响
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营养液EC/pH/温度连续在线监测，掌握根区生境
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4G无线通信，支持远程数据查看和报警推送
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云平台支持曲线分析、报表导出、阈值报警设置
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可扩展液位、流量、环境温湿度、二氧化碳等参数监控
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支持和智能补光、营养液补液控制系统联动
硬件清单
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光照传感器（PAR光合有效辐射型或普通照度型）
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EC/pH/水温三合一传感器
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数据采集器（支持多通道输入与本地存储）
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4G无线通信模块
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太阳能或市电供电系统
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防水接线盒与数据管理平台
硬件参数（量程、精度）
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光照传感器：0–2000 μmol/m²·s，精度±3%
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电导率：0–20 mS/cm，精度±2% F.S.
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pH值：0–14，精度±0.05
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水温：0–60℃，精度±0.2℃
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数据采样周期：1~60分钟可设
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通信方式：4G全网通，支持MQTT/HTTP/TCP
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供电方式：DC12V（太阳能/电源适配器）
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防护等级：IP65~IP68（视安装环境而定）
方案实现
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在立体种植架不同层安装光照传感器，感应每层光照强度
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在营养液供液主管或储液槽中安装EC/pH/温度复合传感器
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传感器通过导线连接至数据采集器
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配置参数后，采集器通过4G模块上传数据至云平台
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平台提供实时数据查看、历史曲线、阈值预警等功能
数据分析
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多层光照实时对比分析，发现遮光位置
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营养液EC值变化趋势分析，判断营养物浓度变化规律
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pH变化监测是否超出植物适宜范围
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结合水温与环境温度进行生理状态评估
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异常数据触发报警，记录事件日志
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数据导出为Excel或PDF报表，用于种植决策参考
预警决策
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设置光照下限阈值，触发补光系统自动启动
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设置EC/pH值阈值，触发调节系统或报警通知
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系统支持短信、微信或平台推送
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预警信息可联动灌溉补液控制系统自动调节
方案优点
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光照与营养液一体化监测，全面感知立体种植状态
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多通道传感布局灵活，适用于各类种植架结构
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云平台统一管理，可视化展示各监测点数据
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提高种植效率与作物一致性，降低用肥风险
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支持系统扩展，实现自动控制闭环管理
应用领域
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城市立体农业、垂直农场
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工厂化育苗系统
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设施蔬菜、水果、水培种植
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智慧温室环境监控
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水培与雾培高密度种植基地
效益分析
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提高光照利用率，降低遮光影响，提高产量
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减少因营养液失衡造成的作物病害与黄化现象
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降低肥料和人力成本，提升自动化程度
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便于多点集中管理，提高农场运营效率
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为科学施光施肥提供可量化依据，助力标准化种植
国标规范
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GB/T 20478-2006《植物工厂环境控制技术规范》
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GB/T 14549-93《电导率水质测定方法》
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GB/T 6920-1986《水质 pH值的测定》
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NY/T 3213-2018《智慧农业通用技术规范》
参考文献
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《植物工厂光照与营养液调控技术研究》
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《立体农业环境智能监测系统设计》
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《现代设施农业传感技术与应用》
案例分享
在某市高架立体菜园部署了该系统，实现多层种植区光照强度和根区营养液数据的24小时不间断采集。系统帮助运营方发现底层遮光严重，并及时优化LED补光方案。同时，通过实时EC/pH调控，显著提升了作物长势均衡性，产量提高20%，肥料用量减少15%，实现智能化运营管理。
在某市高架立体菜园部署了该系统，实现多层种植区光照强度和根区营养液数据的24小时不间断采集。系统帮助运营方发现底层遮光严重，并及时优化LED补光方案。同时，通过实时EC/pH调控，显著提升了作物长势均衡性，产量提高20%，肥料用量减少15%，实现智能化运营管理。
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