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智能温室自动控制系统介绍报告

一、引言

在现代农业发展进程中，传统农业模式受自然条件制约明显，生产效率与产品品质难以稳定保障。智能温室作为设施农业的高级形态，通过人工创造适宜作物生长的环境条件，有效突破了自然环境的限制。而智能温室自动控制系统，则是这一高级形态的核心与灵魂，它将现代传感技术、自动控制技术、计算机技术与农业种植技术深度融合，实现了对温室内环境参数的精准监测、智能调控及自动化管理，为作物生长提供了最优化的生态环境，从而达到提高产量、改善品质、节约资源、降低劳动强度的目的。本报告旨在对智能温室自动控制系统进行系统性介绍，以期为相关从业者提供参考。

二、系统组成

智能温室自动控制系统是一个复杂的有机整体，通常由感知层、控制层、执行层以及人机交互与远程监控层构成，各层级协同工作，共同完成对温室环境的智能管理。

（一）感知层

感知层是系统的“眼睛”和“耳朵”，负责实时采集温室内外的各类环境参数及作物生长相关信息。其核心组件为各类传感器，主要包括：

1.环境参数传感器：如空气温湿度传感器、光照强度传感器、CO2浓度传感器、氧气传感器、气压传感器等，用于监测温室内部的气象环境。

2.土壤参数传感器：如土壤温湿度传感器、土壤EC值（电导率）传感器、土壤pH值传感器、土壤养分传感器等，用于监测作物根系生长环境。

3.作物生理传感器：（部分高端系统配备）如叶面温度传感器、茎秆直径变化传感器、果实生长传感器等，用于更直接地反映作物生长状态。

传感器的选型与布置直接影响系统监测的准确性和可靠性，需根据种植作物类型、温室结构特点及管理需求进行科学配置。

（二）控制层

控制层是系统的“大脑”，负责对感知层采集的数据进行接收、存储、分析与处理，并根据预设的控制策略或智能算法输出控制指令。其主要由以下部分构成：

1.数据采集与传输模块：通常采用PLC（可编程逻辑控制器）、嵌入式微处理器或专用数据采集器，通过有线（如RS485、以太网）或无线（如LoRa、NB-IoT、Wi-Fi、ZigBee）方式与传感器连接，实现数据的汇聚与初步处理。

2.中央控制器：可以是工业控制计算机、高性能PLC或专用的温室控制主机。它运行核心控制软件，对接收的数据进行综合分析，决策调控方案，并向执行层下达指令。控制策略可以是基于经验的阈值控制，也可以是基于模型的智能优化控制。

（三）执行层

执行层是系统的“手脚”，根据控制层下达的指令，对温室环境进行调节。主要包括各类执行机构和设备：

1.通风系统：如侧窗、顶窗驱动机构，风机等，用于调节温室内温度、湿度和CO2浓度。

2.温控系统：如加热器（热水、热风）、降温设备（湿帘-风机、喷雾降温、空调等）。

3.光照系统：如补光灯（LED灯、高压钠灯等）及遮阳网/幕驱动机构。

4.CO2施肥系统：如CO2发生器及配套的电磁阀、管道。

5.灌溉与施肥系统：如电磁阀、水泵、施肥机等，实现精准灌溉和施肥。

6.其他辅助设备：如环流风机、防虫网等。

执行机构的选择需与温室规模、气候条件及控制精度要求相匹配，并确保动作的准确性和可靠性。

（四）人机交互与远程监控层

该层级为用户提供便捷的操作界面和信息查询渠道，实现对温室系统的远程管理与监控。

1.本地控制柜/触摸屏：安装在温室现场，供管理人员进行参数设定、手动/自动切换、设备状态查看及故障报警处理。

2.上位机监控软件：运行在控制室的计算机上，提供更丰富的数据图表展示、历史数据查询、报表生成、系统配置等功能。

3.远程监控平台：基于互联网技术，用户可通过电脑客户端、手机APP等方式，随时随地访问温室系统，查看实时数据、接收报警信息、进行远程控制。这极大地提升了管理的灵活性和及时性。

三、核心功能与特点

（一）环境参数精准监测与智能调控

系统能够24小时不间断监测温室内的温度、湿度、光照、CO2浓度、土壤温湿度、EC值等关键环境参数。根据不同作物在不同生长阶段的需求，预设或通过算法优化设定适宜的环境参数阈值范围。当监测值偏离设定范围时，系统能自动启动或关闭相应的执行设备（如开启风机通风降温、启动加热器升温、开启补光灯补光、启动CO2发生器等），使环境参数迅速恢复到适宜区间，确保作物始终处于最佳生长环境。

（二）自动化作业，降低劳动强度

灌溉、施肥、通风、温控等传统农业中依赖人工操作的环节，在智能温室自动控制系统中均可实现自动化运行。例如，根据土壤墒情传感器反馈，系统可自动启动灌溉系统，并精确控制灌水量和灌溉时间；结合作物需肥规律和土壤EC值，可实现精准施肥。这不仅大幅减少了人工投入，降低了劳动强度，还避免了人为操作的主观性和误差。

（三）数据管理与分析功能

系统具备强大的数据存储、查询与分析能力。可记录长时间的环境参数变化曲线、设备运