基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)，通過(guò) 感知 - 傳輸 - 分析 - 控制 閉環(huán)，破解傳統(tǒng)管理難題，助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向精準(zhǔn)化、智能化轉(zhuǎn)型。

二、系統(tǒng)概述

1. 核心定位

以 “數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)種植” 為核心，構(gòu)建覆蓋 環(huán)境監(jiān)測(cè) - 智能調(diào)控 - 遠(yuǎn)程管理 - 數(shù)據(jù)決策 的一體化系統(tǒng)，適配蔬菜、花卉、育苗、果樹(shù)等各類大棚種植場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)降本增效、提質(zhì)增產(chǎn)。

2. 設(shè)計(jì)原則

實(shí)用性：聚焦種植核心需求，功能模塊化、操作簡(jiǎn)易化，適配不同規(guī)模大棚;

穩(wěn)定性：采用工業(yè)級(jí)硬件設(shè)備，耐受高溫、高濕、粉塵等大棚惡劣環(huán)境;

擴(kuò)展性：支持設(shè)備增減、功能升級(jí)，可對(duì)接冷鏈物流、農(nóng)產(chǎn)品溯源等上下游系統(tǒng);

經(jīng)濟(jì)性：優(yōu)化硬件選型與部署方案，降低初期投入與后期運(yùn)維成本。

三、核心技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)采用 “四層架構(gòu)” 設(shè)計(jì)，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、控制精準(zhǔn)、管理便捷：

感知層：常用設(shè)備有：空氣溫濕度傳感器、光照傳感器、CO?傳感器、土壤墑情傳感器(濕度 / EC/pH 值)、土壤溫度傳感器、攝像頭、蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)設(shè)備等設(shè)備，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集大棚內(nèi)環(huán)境、土壤、作物生長(zhǎng)等關(guān)鍵數(shù)據(jù);

傳輸層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)與平臺(tái)層的雙向傳輸，支持遠(yuǎn)距離、低功耗通信，常用LoRa 網(wǎng)關(guān)、NB-IoT 模塊、4G/5G 路由器、WiFi 模塊等設(shè)備;

平臺(tái)層：基于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)而來(lái)，具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析預(yù)警、策略生成、設(shè)備調(diào)度、集中管理、賬號(hào)管理、視頻監(jiān)控、邊緣計(jì)算、云監(jiān)控、組態(tài)編輯等功能;

應(yīng)用層：用戶端管理的界面，可通過(guò)手機(jī) APP、PC 管理后臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)控制終端、LED 顯示屏等終端進(jìn)行管理，具備遠(yuǎn)程監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、智能控制、數(shù)據(jù)查詢、告警接收等功能;

四、主要功能

1. 全維度環(huán)境監(jiān)測(cè)

多指標(biāo)實(shí)時(shí)采集：通過(guò)分布式部署的傳感器，每秒采集大棚內(nèi)空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、CO?濃度、土壤溫濕度、土壤 EC 值(肥力)、土壤 pH 值、棚內(nèi)露點(diǎn)等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度達(dá) ±0.1℃(溫度)、±2% RH(濕度);

數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)：APP/PC 端以圖表形式展示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史曲線，直觀掌握環(huán)境變化趨勢(shì);

智能預(yù)警提醒：設(shè)置指標(biāo)閾值(如溫度≥35℃、土壤濕度≤40%)，超標(biāo)時(shí)通過(guò) APP 推送、短信、語(yǔ)音電話三重告警，響應(yīng)時(shí)間≤3 秒。

2. 自動(dòng)化智能調(diào)控

基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與作物生長(zhǎng)模型，自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制大棚設(shè)備，實(shí)現(xiàn)環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控：

溫濕度調(diào)控：自動(dòng)控制遮陽(yáng)簾(光照過(guò)強(qiáng)時(shí)展開(kāi))、通風(fēng)口(溫度過(guò)高時(shí)開(kāi)啟)、濕簾風(fēng)機(jī)(降溫增濕)、加熱設(shè)備(低溫時(shí)啟動(dòng))，維持棚內(nèi)溫濕度在作物適宜區(qū)間(如蔬菜生長(zhǎng)適宜溫度 20-28℃，濕度 60-80%);

光照調(diào)控：光照不足時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟補(bǔ)光燈(支持根據(jù)作物類型設(shè)置補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)，如育苗期 12 小時(shí) / 天)，光照過(guò)強(qiáng)時(shí)聯(lián)動(dòng)遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié);

水肥一體化調(diào)控：根據(jù)土壤墑情、EC 值，自動(dòng)控制水肥一體機(jī)精準(zhǔn)灌溉施肥，支持按作物生長(zhǎng)周期預(yù)設(shè)水肥配方(如苗期低氮高磷、結(jié)果期高氮高鉀)，灌溉精度達(dá) ±5%，節(jié)水節(jié)肥 30-50%;

CO?補(bǔ)充調(diào)控：CO?濃度低于 800ppm 時(shí)，自動(dòng)開(kāi)啟 CO?發(fā)生器，提升作物光合作用效率，增加產(chǎn)量 10-15%。

3. 遠(yuǎn)程可視化管理

高清視頻監(jiān)控：大棚關(guān)鍵區(qū)域部署防水防塵攝像頭，支持 APP/PC 端實(shí)時(shí)查看作物生長(zhǎng)狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行情況，支持錄像回放(保存 30 天);

遠(yuǎn)程設(shè)備控制：無(wú)需到場(chǎng)即可通過(guò)手機(jī) APP 遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)灌溉、補(bǔ)光、通風(fēng)等設(shè)備，支持定時(shí)任務(wù)設(shè)置(如每天 6 點(diǎn)開(kāi)啟通風(fēng) 1 小時(shí));

多棚統(tǒng)一管理：支持對(duì)多個(gè)大棚分組管理，統(tǒng)一設(shè)置調(diào)控參數(shù)或單獨(dú)配置，適配規(guī)模化種植場(chǎng)景。

4. 數(shù)據(jù)決策分析

生長(zhǎng)數(shù)據(jù)追溯：記錄作物全周期環(huán)境數(shù)據(jù)、調(diào)控操作、水肥用量等信息，形成種植檔案，便于追溯優(yōu)化;

產(chǎn)量預(yù)測(cè)分析：基于歷史環(huán)境數(shù)據(jù)、作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò) AI 算法預(yù)測(cè)產(chǎn)量范圍，輔助種植計(jì)劃制定;

方案優(yōu)化建議：平臺(tái)根據(jù)作物類型(如番茄、黃瓜、月季)、生長(zhǎng)階段，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，推送個(gè)性化調(diào)控建議(如 “當(dāng)前土壤 EC 值偏低，建議增加鉀肥施用量”)。

5. 故障診斷與維護(hù)

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)控傳感器、水肥一體機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)故障(如傳感器離線、設(shè)備卡滯)自動(dòng)告警，并顯示故障位置與排查建議;

遠(yuǎn)程故障排查：支持通過(guò)平臺(tái)遠(yuǎn)程調(diào)試部分設(shè)備，減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量;

運(yùn)維提醒功能：根據(jù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，推送校準(zhǔn)、保養(yǎng)提醒(如 “土壤傳感器已使用 6 個(gè)月，建議校準(zhǔn)”)。

五、應(yīng)用場(chǎng)景

1. 蔬菜大棚場(chǎng)景(如番茄、黃瓜)

通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)花期溫濕度(番茄花期適宜溫度 22-25℃)，自動(dòng)調(diào)控通風(fēng)與加熱設(shè)備;根據(jù)土壤墑情精準(zhǔn)灌溉，避免積水導(dǎo)致?tīng)€根;CO?補(bǔ)充提升光合作用，增加果實(shí)甜度與產(chǎn)量。精準(zhǔn)控制溫濕度、光照，減少病蟲(chóng)害，提升坐果率，節(jié)水節(jié)肥，提升畝產(chǎn)量的同時(shí)，降低人工成本。

2. 花卉大棚場(chǎng)景(如月季、蝴蝶蘭)

根據(jù)花卉的生長(zhǎng)階段，設(shè)置分段溫濕度閾值(白天 25-28℃，夜間 18-20℃)，自動(dòng)調(diào)控濕簾與加熱設(shè)備;根據(jù)花卉品種設(shè)置補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)(如蝴蝶蘭育苗期補(bǔ)光 10 小時(shí) / 天)，避免光照不足導(dǎo)致徒長(zhǎng)。嚴(yán)格控制溫濕度差、光照時(shí)長(zhǎng)，保證花色均勻、花期穩(wěn)定，提升成品率，品質(zhì)等級(jí)提升 1-2 級(jí)。

3. 育苗大棚場(chǎng)景(如蔬菜幼苗、苗木)

利用高精度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤溫濕度(幼苗適宜土壤溫度 18-22℃)，自動(dòng)調(diào)控地?zé)峋€與灌溉設(shè)備;聯(lián)動(dòng)攝像頭遠(yuǎn)程觀察幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整調(diào)控策略。環(huán)境穩(wěn)定性高，避免幼苗應(yīng)激，提升成活率，減少補(bǔ)苗成本。

智能農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打通 “監(jiān)測(cè) - 分析 - 控制 - 管理” 全鏈條，實(shí)現(xiàn)環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控、資源高效利用、管理便捷省心，既解決了傳統(tǒng)大棚的管理痛點(diǎn)，又為規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化種植提供了技術(shù)支撐。方案兼顧實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性，適配不同規(guī)模種植需求，是推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要抓手。