基于物聯網技術的智能農業大棚管理系統，通過 感知 - 傳輸 - 分析 - 控制 閉環，破解傳統管理難題，助力農業生產向精準化、智能化轉型。

二、系統概述

1. 核心定位

以 “數據驅動精準種植” 為核心，構建覆蓋 環境監測 - 智能調控 - 遠程管理 - 數據決策 的一體化系統，適配蔬菜、花卉、育苗、果樹等各類大棚種植場景，實現降本增效、提質增產。

2. 設計原則

實用性：聚焦種植核心需求，功能模塊化、操作簡易化，適配不同規模大棚;

穩定性：采用工業級硬件設備，耐受高溫、高濕、粉塵等大棚惡劣環境;

擴展性：支持設備增減、功能升級，可對接冷鏈物流、農產品溯源等上下游系統;

經濟性：優化硬件選型與部署方案，降低初期投入與后期運維成本。

三、核心技術架構

系統采用 “四層架構” 設計，確保數據傳輸穩定、控制精準、管理便捷：

感知層：常用設備有：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、蟲情監測設備等設備，負責實時采集大棚內環境、土壤、作物生長等關鍵數據;

傳輸層：負責數據與平臺層的雙向傳輸，支持遠距離、低功耗通信，常用LoRa 網關、NB-IoT 模塊、4G/5G 路由器、WiFi 模塊等設備;

平臺層：基于物聯網平臺開發而來，具備數據存儲、分析預警、策略生成、設備調度、集中管理、賬號管理、視頻監控、邊緣計算、云監控、組態編輯等功能;

應用層：用戶端管理的界面，可通過手機 APP、PC 管理后臺、現場控制終端、LED 顯示屏等終端進行管理，具備遠程監控、參數設置、智能控制、數據查詢、告警接收等功能;

四、主要功能

1. 全維度環境監測

多指標實時采集：通過分布式部署的傳感器，每秒采集大棚內空氣溫濕度、光照強度、CO?濃度、土壤溫濕度、土壤 EC 值(肥力)、土壤 pH 值、棚內露點等數據，數據精度達 ±0.1℃(溫度)、±2% RH(濕度);

數據可視化呈現：APP/PC 端以圖表形式展示實時數據與歷史曲線，直觀掌握環境變化趨勢;

智能預警提醒：設置指標閾值(如溫度≥35℃、土壤濕度≤40%)，超標時通過 APP 推送、短信、語音電話三重告警，響應時間≤3 秒。

2. 自動化智能調控

基于監測數據與作物生長模型，自動或遠程控制大棚設備，實現環境精準調控：

溫濕度調控：自動控制遮陽簾(光照過強時展開)、通風口(溫度過高時開啟)、濕簾風機(降溫增濕)、加熱設備(低溫時啟動)，維持棚內溫濕度在作物適宜區間(如蔬菜生長適宜溫度 20-28℃，濕度 60-80%);

光照調控：光照不足時自動開啟補光燈(支持根據作物類型設置補光時長，如育苗期 12 小時 / 天)，光照過強時聯動遮陽簾調節;

水肥一體化調控：根據土壤墑情、EC 值，自動控制水肥一體機精準灌溉施肥，支持按作物生長周期預設水肥配方(如苗期低氮高磷、結果期高氮高鉀)，灌溉精度達 ±5%，節水節肥 30-50%;

CO?補充調控：CO?濃度低于 800ppm 時，自動開啟 CO?發生器，提升作物光合作用效率，增加產量 10-15%。

3. 遠程可視化管理

高清視頻監控：大棚關鍵區域部署防水防塵攝像頭，支持 APP/PC 端實時查看作物生長狀態、設備運行情況，支持錄像回放(保存 30 天);

遠程設備控制：無需到場即可通過手機 APP 遠程開關灌溉、補光、通風等設備，支持定時任務設置(如每天 6 點開啟通風 1 小時);

多棚統一管理：支持對多個大棚分組管理，統一設置調控參數或單獨配置，適配規模化種植場景。

4. 數據決策分析

生長數據追溯：記錄作物全周期環境數據、調控操作、水肥用量等信息，形成種植檔案，便于追溯優化;

產量預測分析：基于歷史環境數據、作物生長數據，通過 AI 算法預測產量范圍，輔助種植計劃制定;

方案優化建議：平臺根據作物類型(如番茄、黃瓜、月季)、生長階段，結合實時數據，推送個性化調控建議(如 “當前土壤 EC 值偏低，建議增加鉀肥施用量”)。

5. 故障診斷與維護

設備狀態監測：實時監控傳感器、水肥一體機、風機等設備運行狀態，出現故障(如傳感器離線、設備卡滯)自動告警，并顯示故障位置與排查建議;

遠程故障排查：支持通過平臺遠程調試部分設備，減少現場維護工作量;

運維提醒功能：根據設備運行時長，推送校準、保養提醒(如 “土壤傳感器已使用 6 個月，建議校準”)。

五、應用場景

1. 蔬菜大棚場景(如番茄、黃瓜)

通過傳感器實時監測花期溫濕度(番茄花期適宜溫度 22-25℃)，自動調控通風與加熱設備;根據土壤墑情精準灌溉，避免積水導致爛根;CO?補充提升光合作用，增加果實甜度與產量。精準控制溫濕度、光照，減少病蟲害，提升坐果率，節水節肥，提升畝產量的同時，降低人工成本。

2. 花卉大棚場景(如月季、蝴蝶蘭)

根據花卉的生長階段，設置分段溫濕度閾值(白天 25-28℃，夜間 18-20℃)，自動調控濕簾與加熱設備;根據花卉品種設置補光時長(如蝴蝶蘭育苗期補光 10 小時 / 天)，避免光照不足導致徒長。嚴格控制溫濕度差、光照時長，保證花色均勻、花期穩定，提升成品率，品質等級提升 1-2 級。

3. 育苗大棚場景(如蔬菜幼苗、苗木)

利用高精度傳感器，實時監測土壤溫濕度(幼苗適宜土壤溫度 18-22℃)，自動調控地熱線與灌溉設備;聯動攝像頭遠程觀察幼苗生長狀態，及時調整調控策略。環境穩定性高，避免幼苗應激，提升成活率，減少補苗成本。

智能農業大棚管理系統通過物聯網技術打通 “監測 - 分析 - 控制 - 管理” 全鏈條，實現環境精準調控、資源高效利用、管理便捷省心，既解決了傳統大棚的管理痛點，又為規模化、標準化種植提供了技術支撐。方案兼顧實用性與經濟性，適配不同規模種植需求，是推動農業產業升級、實現農業現代化的重要抓手。