在設施農業快速發展的當下，傳統溫室種植依賴人工經驗的管理模式，已難以應對作物對環境精準度的高要求 —— 溫度波動過大導致作物徒長、水肥供給不均影響產量、病蟲害發現不及時造成損失等問題頻發。物聯網溫室智能化控制系統通過 “實時感知、數據傳輸、智能決策、自動執行” 的閉環管理，將溫室環境調控、水肥供給、病蟲害防控等環節標準化、精準化，成為推動溫室種植從 “經驗驅動” 向 “數據驅動” 轉型的核心技術。

一、系統架構：三層協同，構建溫室 “智能中樞”

物聯網溫室智能化控制系統基于物聯網技術，采用 “感知層 - 傳輸層 - 應用層” 三層架構，各層級緊密聯動，確保數據實時流轉與指令精準執行，為溫室管理提供穩定、高效的技術支撐。

1.感知層：溫室環境與作物數據的 “采集終端”

感知層是系統的 “神經末梢”，通過部署多類型傳感器，實現對溫室內部關鍵參數的 24 小時不間斷監測，為后續調控提供數據基礎。其核心設備與監測內容包括：

環境參數傳感器：溫濕度傳感器安裝在溫室中部與作物冠層高度，捕捉空氣溫濕度的立體分布;光照傳感器監測自然光強，判斷是否需要補光;CO?傳感器實時監測氣體濃度，避免光合效率不足;風速風向傳感器部署在溫室頂部，為通風策略提供依據。

土壤與作物傳感器：土壤墑情傳感器監測土壤水分與肥力，避免盲目灌溉施肥;土壤溫度傳感器反映地溫狀況，影響作物根系生長;作物生長傳感器通過圖像識別技術，定期拍攝葉片顏色、果實大小，分析作物生育期與健康狀態。

設備狀態傳感器：電流傳感器監測卷簾機、水泵、補光燈等執行設備的運行電流，判斷設備是否故障;液位傳感器安裝在水肥罐中，監測水肥儲備量，避免設備空轉。

以番茄溫室為例，每 1000㎡需部署 3 個溫濕度傳感器、2 個光照傳感器、4 個土壤墑情傳感器，確保數據覆蓋無死角，為精準調控提供可靠依據。

2.傳輸層：數據流轉的 “高速通道”

傳輸層承擔 “數據搬運” 功能，通過有線或無線方式，將感知層采集的原始數據傳輸至應用層，同時將應用層的控制指令下發至執行設備，確保數據傳輸的實時性、穩定性與安全性。其核心傳輸方式包括：

短距離無線傳輸：采用 LORA 協議連接傳感器與本地控制器，適合中小型溫室(5 畝以內)，無需布線，安裝靈活。例如，分散在溫室不同區域的土壤傳感器，通過 LORA 組網將數據匯聚至控制柜，避免復雜的線路鋪設。

中長距離傳輸：大型連片溫室(20 畝以上)采用 LoRa 網關，搭配 4G/5G 模塊將數據上傳至云端平臺，支持多網關組網，覆蓋更廣區域。同時，通過 VPN 加密技術保障數據傳輸安全，防止信息泄露或被篡改。

本地備份與斷點續傳：在本地控制器中存儲近 7 天的歷史數據，若網絡中斷，待恢復后自動補傳數據，避免因網絡問題導致的數據丟失。

3.應用層：智能決策與管理的 “核心中樞”

應用層是系統的 “大腦”，通過本地控制器與云端平臺實現數據可視化、智能決策、遠程控制與數據分析，將數據轉化為可執行的管理策略。其核心功能模塊包括：

本地控制器：采用工業級 PLC 或單片機，內置作物生長模型(如番茄苗期適宜溫度 20~25℃、結果期 25~28℃)，當傳感器數據超出閾值時，自動觸發執行設備，無需人工干預，實現 “無人值守” 的基礎調控。

云端管理平臺：支持電腦端、手機 APP 訪問，實時顯示溫室環境參數、設備狀態、作物生長數據，以儀表盤、曲線圖、指示燈等形式直觀呈現。用戶可自定義參數閾值，接收異常預警，預警方式包括 APP 推送、短信、郵件。

數據分析與報表：平臺自動生成日 / 周 / 月報表，統計灌溉量、施肥量、設備運行時長等數據，分析環境參數與作物產量的關聯(如 “溫度穩定在 25~28℃時，番茄單果重提升 10%”)，為優化管理方案提供依據。同時，支持多溫室統一管理，適合大型農業園區的規模化運營。

二、核心功能：全流程覆蓋，解決溫室管理痛點

物聯網溫室智能化控制系統通過五大核心功能，針對性解決傳統溫室管理中的環境調控難、水肥浪費、病蟲害防控滯后、設備運維復雜等痛點，實現精細化、高效化管理。

1.環境智能調控：打造作物 “最優生長環境”

系統根據作物生育期需求，自動調控溫室溫度、濕度、光照、CO?濃度，維持環境參數穩定，避免因環境波動影響作物生長：

溫度調控：當溫度高于閾值，控制器開啟風機、濕簾降溫;低于閾值，啟動熱風機或卷起保溫膜升溫。

濕度調控：濕度過高(如 RH>85%，易引發霜霉病)時，開啟排風扇、除濕機，同時減少灌溉量;濕度過低時，啟動噴霧加濕設備，配合灌溉提升空氣濕度。

光照與 CO?調控：光照強度低于 1 萬 lux 時，自動開啟 LED 補光燈(每天補光 4~6 小時，光質可根據作物需求調整，如生菜需藍光促進葉片生長);CO?濃度低于 800ppm 時，開啟 CO?發生器，提升光合效率，縮短作物生長周期。

2.精準水肥管理：實現 “按需供給，節本增效”

通過水肥一體化設備與土壤傳感器聯動，替代傳統的 “大水漫灌” 與 “盲目施肥”，減少資源浪費，提升作物品質：

智能灌溉：土壤墑情傳感器監測含水量，當低于田間持水量的 60%時，控制器啟動水肥一體機，根據土壤電導率調配氮磷鉀比例，通過滴灌帶將水肥混合液精準輸送至作物根部，避免水分蒸發與肥料流失。

動態調整與用量統計：系統結合氣象數據(如預報降雨時減少灌溉量)與作物生育期，動態調整灌溉周期與用量。同時，自動記錄每次灌溉量、施肥量，生成成本報表。

3.病蟲害智能預警與防控：早發現、早處置

系統通過環境數據分析與圖像識別技術，提前預警病蟲害風險，減少農藥使用，保障農產品安全：

蟲害預警：溫室入口安裝蟲情測報燈，誘捕蚜蟲、粉虱等害蟲，圖像識別模塊自動計數并識別種類，當數量超過閾值，平臺推送預警信息，提示農戶懸掛黃板或噴施低毒農藥。

病害預警：結合溫濕度數據(如高濕 + 高溫易引發灰霉病)，系統生成病害風險指數，指數>70 時發出提醒，建議通風降濕或噴施預防性藥劑。

精準施藥輔助：若已發生病蟲害，系統根據害蟲種類、作物生育期推薦用藥方案，并可聯動無人機精準噴藥。

4.設備智能運維：減少故障停機時間

系統實時監測溫室設備運行狀態，提前預警故障，降低維護成本，保障生產連續：

狀態監測與故障預警：電流傳感器監測水泵、風機等設備的運行電流，電流異常時，立即推送故障預警，同時顯示設備位置與故障原因，方便維修人員快速定位。

維護提醒與日志記錄：系統根據設備使用時長，自動提醒維護，并記錄維護時間、更換部件、保養內容，生成運維報表，避免設備因過度使用損壞。

遠程控制與應急處理：用戶可通過 APP 遠程啟停設備，若設備故障無法遠程修復，系統自動切換備用設備，減少停產損失。

物聯網溫室智能化控制系統，通過感知層采集數據、傳輸層流轉數據、應用層轉化數據的架構，將復雜的溫室管理轉化為標準化、精準化的流程，讓不同規模的種植者都能實現高效、綠色的溫室種植，持續推動設施農業向 “更智能、更高效、更可持續” 的方向發展，為保障蔬菜供應、助力鄉村振興提供堅實的技術支撐。