一、方案介绍

现代设施农业对温室环境的精准调控要求越来越高。温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤湿度等环境参数直接影响作物生长速度、产量与品质。传统人工管理方式无法实现连续监测与精细化控制，容易造成能耗浪费和作物生长不稳定。本方案构建一套集“环境在线监测 + 自动控制 + 远程管理”于一体的温室智能控制系统。系统通过RS485多参数传感器采集温室内部环境数据，经4G控制采集主机上传至云端平台，同时根据预设控制逻辑自动联动风机、水帘、卷帘、电磁阀、补光灯、加热设备等执行单元，实现精准调控。系统支持手机端和电脑端实时查看数据、远程控制设备、查看历史曲线及报警信息。

二、监测目标

三、需求分析

1. 作物对环境敏感

不同作物对温湿度、光照及CO₂要求差异明显。

2. 昼夜温差变化大

需要自动调节避免夜间低温或白天高温。

3. 人工管理效率低

人工巡检无法实现24小时监控。

4. 能耗控制需求

精准控制可减少不必要设备运行时间。

四、监测方法

1. 监测参数

空气温度
空气湿度
光照强度
二氧化碳浓度
土壤温度
土壤湿度
可扩展风速、叶面湿度等参数

2. 数据采集流程

环境传感器 → RS485总线 → 4G控制采集主机 → 云平台

控制逻辑：

主机根据设定阈值 → 自动控制继电器输出 → 启动对应设备

五、应用原理

1. 传感原理

温湿度采用数字传感元件
CO₂采用红外NDIR原理
光照采用光电转换原理
土壤湿度采用介电常数法

2. 控制原理

系统根据设定的上下限阈值或时间段控制策略，实现：

当温度高于设定值 → 启动风机或水帘
当湿度低于设定值 → 启动喷雾系统
当CO₂低于设定值 → 启动补气设备
当土壤湿度低于阈值 → 开启电磁阀灌溉

六、功能特点

七、硬件清单

八、硬件参数（量程、精度）

1. 空气温度

量程：-40℃～80℃
精度：±0.3℃
分辨率：0.1℃

2. 空气湿度

量程：0～100%RH
精度：±3%RH
分辨率：0.1%

3. CO₂

量程：0～5000 ppm
精度：±50 ppm
分辨率：1 ppm

4. 光照强度

量程：0～200000 Lux
精度：±5%

5. 土壤湿度

量程：0～100%
精度：±3%
分辨率：0.1%

6. 控制主机

RS485多路输入
继电器输出≥8路
4G全网通
支持远程升级
本地缓存≥30天

九、方案实现

十、数据分析

平台可生成：

环境变化趋势图
昼夜温差分析
多参数联动分析
设备运行统计
能耗统计报表
灌溉周期分析

支持Excel数据导出。

十一、预警决策

支持以下预警：

温度过高/过低
湿度异常
CO₂超限
土壤干旱
设备运行异常

报警方式：

平台提示
手机推送
短信通知

十二、方案优点

实现精准农业管理
提高作物产量与品质
降低人工成本
节能降耗
远程集中管理
系统扩展性强

十三、应用领域

蔬菜温室
花卉大棚
果蔬育苗基地
科研试验温室
集装箱植物工厂
农业示范园区

十四、效益分析

提高产量5～20%
降低能耗10～30%
减少人工巡检成本
提升农产品品质稳定性
实现数字农业升级

十五、国标规范

GB/T 20484 地面气象观测规范
GB/T 17626 电磁兼容标准
GB/T 2423 环境试验标准
农业设施环境控制技术规范
MODBUS-RTU 通讯协议规范

十六、参考文献

《设施农业环境控制技术》
《温室自动化控制系统设计》
《现代设施农业工程》
《农业物联网应用研究》

十七、案例分享

某现代农业园区部署温室环境监测控制系统后，实现24小时自动调控。通过数据分析优化灌溉与通风策略，蔬菜产量提升12%，能耗降低18%，人工巡检减少60%。