智能农业大棚控制系统方案

在农业现代化转型背景下，传统大棚种植面临 “环境调控难、人力成本高、资源浪费大” 等痛点。智能农业大棚控制系统基于物联网、传感器、云平台等技术，构建 “感知 - 决策 - 执行” 全闭环管控体系，实现温湿度、光照、水肥等环境因素的精准调控，让种植从 “经验驱动” 转向 “数据驱动”，适配番茄、黄瓜、生菜等各类作物种植需求。

一、方案核心需求分析

1.种植端核心痛点

环境调控精准度低：传统依赖人工观察，温湿度、光照等参数误差大，导致作物病虫害频发、产量波动;

人力成本高企：1 名农户仅能管理 2-3 个大棚，灌溉、通风、卷帘等操作需 24 小时轮班，人工成本占比超 25%;

资源浪费严重：漫灌浇水导致水资源利用率不足 60%，盲目施肥造成土壤板结，能耗浪费超 30%;

管理效率低下：分散大棚难以集中管控，故障响应滞后，极端天气易造成不可逆损失。

2.方案核心目标

精准调控：环境参数控制精度达 ±0.5℃(温度)、±3%(湿度)，水肥按需供给;

降本增效：1 人管理 10-15 个大棚，人力成本降低 70%，节水 30%-50%，节电 18%-25%;

提质增收：作物产量提升 10%-25%，优质品率提升 20%-30%，减少病虫害损失;

便捷管理：支持手机 / 电脑远程监控、自动调控，故障实时预警，无需现场值守。

二、系统整体架构设计

系统采用 “感知层 - 传输层 - 平台层 - 执行层” 四层架构，模块化设计，支持灵活扩展，适配温室大棚、日光大棚等多种场景：

1.感知层：环境与作物数据采集

作为系统 “神经末梢”，负责采集大棚内关键参数，为调控决策提供数据支撑：

温湿度传感器:监测空气温度、湿度，温度 ±0.5℃，湿度 ±3%，触发通风、加湿、保温动作;

土壤墒情传感器：土壤含水量、EC 值，传感器插入到作物根系区(20-30cm)，辅助精准控制灌溉量;

光照传感器：获取光照强度信息，±5% FS(0-20 万 lux)，棚顶中部无遮挡处，控制补光灯、遮阳网;

CO₂传感器：采集二氧化碳浓度，监测精度为±50ppm(0-5000ppm)，大棚中部通风处，联动 CO₂发生器，提升光合效率;

网络摄像头(可选)：监测棚内高点全景覆盖，可视化监测作物状态;

2.传输层：稳定数据传输通道

支持采用 LoRa+4G/5G 双传输模式，适配大棚分散、远距离、高湿环境，确保环境数据、控制指令传输安全，避免篡改。

3.平台层：智能决策核心

云平台是系统 “大脑”，支持多终端访问，实现数据管理、智能决策、远程控制等功能：

数据可视化管理：实时显示大棚内温湿度、土壤墒情、光照等参数，用 “绿(适宜)、黄(预警)、红(紧急)” 三色标注状态;

数据管理：历史数据可追溯 3-12 个月，生成日 / 周 / 月趋势报表，支持导出分析;

远程控制功能：

手动控制：手机 APP / 电脑端一键启停风机、湿帘、补光灯、灌溉泵等设备;

自动控制：根据传感器数据自动执行调控动作，支持 “场景模式” 一键切换(如 “育苗模式”“膨果模式”);

预警通知功能：

异常参数(如温度超 35℃、土壤过干)、设备故障(如水泵停机)时，通过 APP 推送、短信、声光报警三重提醒，确保及时响应。

4.执行层：精准执行调控动作

接收平台指令，联动大棚现有设备完成环境调控，无需大规模改造即可适配：

风机 + 湿帘：温度>28℃或湿度>85% 时启动，降温除湿;

卷帘机 + 保温帘：温度<15℃时关闭遮阳网、启动卷帘保温;光照<5 万 lux 时掀开卷帘;

补光灯：光照<3 万 lux 且处于作物光合作用时段(6:00-18:00)时启动;

智能灌溉泵 + 滴灌带：土壤含水量<阈值时启动，按作物需求精准灌溉，避免漫灌;

CO₂发生器：浓度<800ppm 时启动，提升作物光合效率;

施肥机(可选)：结合墒情数据，自动配比水肥浓度，实现水肥一体化;

三、核心功能亮点

1.多环境参数精准调控

温度调控：高温时自动启动风机 + 湿帘 + 遮阳网，低温时启动卷帘机 + 保温帘 + 加热管(可选)，控温精度 ±0.5℃;

湿度调控：湿度过高联动通风机除湿，过低启动喷雾加湿设备，维持适宜湿度环境，减少病虫害;

水肥一体化：根据土壤墒情、作物生长期，精准计算灌溉量和施肥比例，通过滴灌系统均匀供给，节水节肥 30% 以上;

光照调控：自动补光与遮阳协同，确保作物光合作用需求，避免强光灼伤或光照不足导致的徒长。

2.灵活组网与扩展

支持 “一平台多大棚” 集中管理，适配 10 亩以下散户、百亩以上规模化园区;

端口预留扩展功能，可新增土壤 pH 值传感器、病虫害监测设备、智能放风阀等，满足个性化需求;

兼容传统大棚设备改造，无需更换现有风机、水泵，仅需加装智能控制器即可接入系统。

3.低功耗与稳定运行

传感器采用低功耗设计，电池续航 2-5 年，减少更换维护成本;

工业级硬件选型，设备防护等级 IP65，耐受 - 40℃~85℃宽温、高湿、粉尘环境，适配户外大棚;

断电记忆功能，恢复供电后自动恢复之前的调控模式，避免作物因突发断电受影响。

四、方案效益分析

1.经济效益

人力成本降低：1 人管理 10 个 1000㎡大棚，年节省人工成本 10-15 万元;

资源成本节省：节水 30%-50%(每亩年节水 100-200 立方米)，节肥 20%-30%，节电 18%-25%，单棚年节省资源成本 2000-3000 元;

产量品质提升：作物平均产量提升 10%-25%，优质品率提升 20%-30%，1000㎡大棚年增收 1-3 万元(高附加值作物如有机番茄增收可达 5 万元以上);

投资回报周期：基础配置单棚投资 1.5-2.5 万元，投资回收期 6-12 个月。

2.社会效益

推动农业现代化：实现种植从 “经验型” 向 “精准型” 转型，助力智慧农业落地;

节约水资源：缓解农业用水紧张问题，符合绿色农业发展理念;

降低劳动强度：减少农户田间巡检、手动操作频次，吸引年轻群体参与农业生产。

五、适用场景

规模化温室大棚园区，如蔬菜、水果、花卉种植;

高附加值作物种植，如有机蔬菜、育苗、多肉植物等经济作物;

分散式农户大棚，支持多棚集中管理;

气候条件复杂地区，如北方冬季保温、南方夏季降温除湿。

六、部署实施流程

1.前期调研(1-3 天)：根据现场条件调整传感器部署位置、传输方式选型。

现场勘查：了解大棚结构、现有设备、种植作物类型及生长期;

需求确认：明确调控参数、设备联动逻辑、管理终端(手机 / 电脑)偏好;

2.设备安装(3-5 天)：连接传感器、控制器与执行设备，测试线路连通性。

传感器部署：按作物分布均匀安装，避免遮挡、贴近地面等数据失真情况;

网关与控制柜安装：网关安装在大棚制高点(确保信号覆盖)，控制柜固定在通风干燥处;

3.调试上线(1-2 天)

平台配置：注册账号、添加大棚设备、导入作物参数库、设置阈值;

联动测试：模拟温湿度超标、土壤干旱等场景，验证设备自动调控效果;

人员培训：指导农户使用 APP 查看数据、远程控制、处理预警信息。

4.售后维护(长期)

质保服务：硬件质保 3 年，平台免费升级;

技术支持：7×12 小时在线客服;

智能农业大棚控制系统，通过物联网技术实现环境精准调控、资源高效利用、管理便捷省心，既解决了传统大棚种植的核心痛点，又为农户带来显著的经济收益。该方案兼具灵活性与实用性，可根据种植规模、作物类型、预算需求灵活调整，是推动农业现代化、实现 提质增效、绿色发展 的理想选择。