智能温室建设方案样本

智能温室建设方禀

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智能温室建设方案

1、智能温室建设的必要性

随着科技的进步，原有农业种植方式已经不能满足社会发展

的需要，必须对传统的农业进行技术更新和改造。经过多年的实

践，人们总结出一种新的种植方法一一温室农业，即“用人工设

施控制环境因素，使作物获得最适宜的生长条件,从而延长生产季

节,获得最佳的产出”。这种农业生产方式最大的特点是不受环境

的限制，能够在任何条件下按照人们事先设计的方式生产，从而

能够取得高产、高效的效果。温室农业主要用于瓜果、蔬菜、花

卉等农产品的超季节培育，使冬春两季也能生产供应，特别在寒

冷的北方地区，该技术已成为农业发展的一项必须的必然选择。

在北方寒冷地区，温室大棚作为温室农业发展的重要组成部

分，它能够在不适宜植物生长的季节为其提供生育期和增加产

量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗

等，在农业农村经济发展中也发挥着日趋重要的作用。可是随着

经济的发展，过去的传统温室大棚往往只是起到保温的效果，并

不能完全满足温室作物对温室环境的需要，因此其产生的产量和

品质还是会受到一定的制约。而随着互联网技术的发展，人们将

物联网技术应用于传统温室大棚，实现温室种植的高效和精准化

管理，智能温室大棚应运而生。

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顺应当前农业产业快速发展的需要，智能温室配备了由计算

机控制的可移动天窗、遮阳系统、保温系统、升温系统、湿窗帘/

风扇降温系统、喷滴灌系统或滴灌系统、移动苗床等自动化设

施，采用计算机集散网络控制结构对温室内的空气温度、土壤温

度、相对湿度、C02浓度、土壤水份、光照强度、水流量以及PH

值、EC值等参数进行实时自动调节检测，创造植物生长的最佳环

境，使温室内的环境接近人工设想的理想值，以满足温室作物生

长发育的需求。智能温室适用于种苗繁育、高产种植、名贵珍稀

花卉培养等场地，以增加温室产品产量，提高劳动生产率。能够

说智能温室大棚经过智能化控制系统能够实现对温室内的环境精

确控制，不但推动了中国现代设施农业的改造升级，同时对于农

业生产效益的提升也起到了十分明显的效果，能够说是现代高科

技成果为规模化生产的现代农业服务的成功案例。

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精细化科学育种、科学养殖提供现代化的手段。智能温室已经成

为弥补传统农业弊端的一种新型农业模式，也是促进温室大棚生

产向着精细化、智能化方向发展的一种有效途径。它的主要优势

有以下几点：

(1)种植作物几乎零损失

采用智能温室来进行智慧种植，最明显的优势就是能够保证

温室大棚内部保持恒定的环境条件，这对于环境要求比较高的植

物来说，能够有效规避由于人为因素而造成生产损失。

(2)迅速提升产量和质量

温室大棚监测控制系统的基本功能就是温室环境的监测和控

制，它利用各种传感器建立了与温室作物之间的联系，能够更加

明白作物的需求情况，在此基础上，温室大棚监测控制系统实现

了科学精准地控制大棚温湿度和光照，营造作物最适应的生长环

境，促进农作物生产，提高质量和产量。

(3)节本增效

对于具备一定规模的种植企业来说，要持续提升农业种植的

效益，不但需要提升农作物的产量和品质，还需要提高工作效

率，降低运营成本。应用智能温室监控系统实现远程控制之后，

能够大大提高温室劳动的效率，降低温室生产的人工成本，减轻

工作人员的劳动强度。更重要的是应用温室智能控制系统的经济

效益是长期的，使用时间越长，那么表示劳动力成本也会越低。

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（4）水肥一体化

水肥一体化的最大好处就是节水节肥，同时还能满足作物生

长的需要，提高水肥的利用率。温室大棚监测控制系统的控制功

能将灌溉与施肥融为一体，经过可控管道系统使主要根系土壤始

终保持适宜的含水量和养分，保证了温室作物的健康成长，也能

起到增产增效的目的。

2.2智能温室系统组成

使用智能温室能够达到增产、改进品质、调节生长周期、提

高经济效益的目的，主要归功于该系统的以下几个组成部分：

（1）智能温室信息采集模块：实现大棚内环境（包括二氧化

碳、光照度、温湿度和土壤参数）的环境信号检测、传输、接

收。

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（2）智能视频监控模块：实现大棚内的视频监控，同时提供

对大棚的视频监控和安防功能。

（3）智能化设备控制模块：结合采集信息，对大棚内集中控

制设备，如风机、湿帘、遮阳帘等实现远程手动或自动控制。

（4）智能温室平台管理模块：实现时采集自大棚的各路信息

的存储、分析、管理；提供阈值设置功能；提供智能分析、检

索、告警功能；提供大棚内视频的展示插件和管理接口；提供平

台帐号与权限管理功能；提供驱动大棚控制系统的管理接口。

通过在大棚内布置前端各类传感器，实时传

一递温、湿度，光照，视频等生产数据

光熙传感

实现风机、遮阳网、水帘

等远程控制

控制箱

2.3智能温室产品方案

2.3.1智能温室主体结构

（1）主体框架系统

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温室主体主要由钢结构组成，温室主骨架采用国产热镀锌

钢管及钢板，顶覆盖材料采用聚碳酸酯中空板。屋面排水采用双

端排水，雨槽坡度为0.25%。

(2)内遮阳系统

内遮阳保温系统可从多方面改进温室的生态环境。夏季遮阳

幕能反射部分阳光，并使阳光漫射进入温室，均匀照射植物，保

护作物免遭强光灼伤，同时使温室温度下降4-6℃；经过选用不

同的幕布，可形成不同的遮阳率，满足不同作物对阳光的需求；

冬季夜间，内遮阳保温系统能够有效地阻止红外线外逸，减少地

面辐射热流失，减少加热能源消耗，大大降低温室运行成本。主

要由控制箱及电机、齿条副、传动部分、幕线、幕布构成。

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(3)外遮阳系统

外遮阳系统夏季能将多余阳光挡在室外，形成荫凉，保护作

物免遭强光灼伤，为作物创造适宜的生长条件。遮阳幕布可满足

室内控制湿度及保持适当的热水平，使阳光漫射进入温室种植区

域，保持最佳的作物生长环境。主要由外遮阳构架、传动机构、

幕线、控制部分、幕布构成。

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(4)自然通风系统

自然通风是一种比较经济的通风方式。它是利用温度差来实

现温室内外空气交换，达到降低温室内温度和湿度的目的。在没

有C02施肥系统的情况下，还可利用自然通风来达到补充温室内

C02的作用。温室的两侧及屋顶采用手动卷膜开窗,手动卷器带有

自锁装置。

顶通风：温室设有顶开窗。

侧通风：湿帘温室后端面安装1.5m高长度大约175米湿帘

4组。

(5)配电系统

本系统主要对温室的外遮阳系统所有电气设备进行电气控

制，由配电箱、电线等组成。

①配电箱

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温室内所有电气设备应经配电箱进行供电与控制，配电箱面

板上装有各种指示灯及按纽、开关，标示清楚、准确，安装有

序。指示灯、按钮开关等电气产品均选用国优质产品。

②电机装有限位保护装置，要求线位准确。

③控制系统应具有正常的过载过流保护装置。

④电线、电缆的选型和敷设符合国家标准。

2.3.2智能温室控制系统

（1）信息采集模块

在智能大棚系统中，RTU负责各种传感器的接入，周期性的

采集传感器数据，然后向上连接数传模块，将采集到的数据经过

CDMA网络发送到智能大棚监控业务平台；同时负责接入控制器，

实现对风机、天窗等控制设备的远程控制。RTU部署数量由前端

传感器决定，系统前端主要部署五种类型的传感器模块来监测温

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室内的环境指数：空气温度、空气水分、光照、C02、土壤水分五

种类型的传感器。

1）空气温湿度传感器

温度主要影响酶及细胞器和细胞膜的活性，能够控制蔬菜的

吸收与蒸腾、光合与呼吸等重要的生理功能。空气温湿度是影响

蔬菜生长的最直观、重要的因素，对空气温湿度的监测能够实时

了解蔬菜的基本生产环境，及时采取措施将生长环境调控到最佳

状态。

技术特点：

•采用防腐金国外无：

•精度高、低漂移、响应速度快、体

积小，

•密封防水柱।

•良好的长期稳定性।

•不宜受灰尘、化学气体等环娟

素的留响：

m能用展:

通过测定当前大气温度，当达

到察妩设定值的，系抗凯行招应奇

令通过控制柜拄制开的或蒯风.

PH-QW

大气温度传感器

2）光照传感器

光照对植物的生长、发育和品质均有重要影响。光以光强、

光质和日照时间的长短对蔬菜产生生态效应。光强太低，光合效

率低；光强太高，超过光饱和点，光合产物也会减少，而且会因

水分不足，气孔关闭，光合受阻，作物开始受害。因此本方案建

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议经过光照传感器采集温室中的光照度，以为开关遮阳等光照调

控方法提供参考。

技术特点：

•光明探测器测量灵歇度高，

•适用于各种恶劣环境：

•可帝出厂20“A电流信号便于远

距两传喻，

•长期运行琼定性好；

•使用方便,免维护；

皿施用屋：

通过澳症当前光烈度值当达

到设定值时控制S通过控部遮阳或

卷帘设备改变光醵.

照度触器可广泛用于农业大

PH-ZD翻、城市赚月、路灯控制等场所光

照强度的测量.

照度传感器

3)土壤含水量传感器

蔬菜对土壤水分的要求，一般以营养生长初期和果实开始迅

速生长期为需水临界期，这时缺水对蔬菜生长结果影响极大。土

壤水分过少，吸水速度抵偿不了蒸腾失水，这种情况下需要补偿

叶片的失水；补偿不足时，叶片光合作用速率降低，合成酶的活

性受抑制，生长停顿。土壤水分传感器的数量需要根据大棚现场

蔬菜的生长环境而定，一般建议一个独立灌溉区部署一个土壤水

分传感器。

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4)C02传感器

叶菜类蔬菜的增产效果与光合C02同化有直接关系，瓜果类

蔬菜的增产与C02的较广泛的生理效应有关°保证温室大棚内的

C02供给是提高蔬菜产量和品质的最基本要求。近几年，大棚C02

施肥技术在一些高效设施农业大棚中也获得了广泛的应用。C02

传感器是进行日常C02施肥管理的有力依据。

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技术特烧:

1、低功耗、精度高、抗干扰能力强、

稳定性好：

2、仪器体积小巧,安装方便且使携

.性能可靠：

3、采用专有猫路，然性好,负我能

力强.

口旎用就：

通过测定当前二氧化碳浓度，

当达到设定值时挣W将通过控制相

应的设街来改善二氧化隰的浓度.

可广泛用于办公楼、公共场所

PH-C02、温室大树、生产厂房等场所二氧

3一.化碳传■器化玦浓度的检测’

（2）智能控制设备

系统经过控制器与温室现有的控制系统实现对接，主要采用

并联的方式实现接入，经过增加继电器（控制器控制继电器）并

联入现有的控制电路，实现原系统的手动控制功能继续有效，新

增远程智能控制功能。

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4-20mA

传感器

采集环境信息.

传感器RTUCDMA模块

传感器控制器：

4-20mA电源

控制器

手动控制继电器

远程控制继电器

循环风机空调外遮阳

(3)监控终端

本系统支持多种监控终端的联机监测。可根据业主需求进行

选择。

①监控电脑

智能大棚平台的主要使用方式是经过办公电脑登陆智能大棚

平台网站，实现对温室环境的传感数据监测和视频监测，并实现

对控制设备的远程控制。

②液晶墙

为了便于大棚工作人员和管理人员随时直观的巡查温室内的

环境数据，同时方便外来人员参观大棚成果，能够部署一定尺寸

的液晶屏，动态显示每一个大棚最新的温湿度等环境参数和大棚

现场监控图像。

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液晶电视屏使用无特殊要求，只需要有视屏输入即可显示。

③彩色LED屏

为了方便大棚务工人员和管理人员随时直观的巡查温室内的

环境数据，本方案建议在基地园区部署一个LED屏，动态显示每

一个大棚最新的温湿度等环境参数和当日天气情况。经过主控中

心的上位机用无线方式来更改大棚号和名称。同时也可智能大棚

平台监测到的大棚温度湿度等参数实时显示在LED屏上。

④手机

本系统不但支持固定监控终端监测，还能够集成手机终端实

现移动监控。监测内容包括境的传感数据监测和视频监测，并实

现对控制设备的远程控制。

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3、智能温室平台

智能化建设是利用自动化技术对温室大棚实现实时采集温室

内的土壤和空气温度、土壤和空气湿度、光照强度、二氧化碳浓

度等环境参数，以直观的数据、图标或曲线方式显示给用户，并

能够根据种植作物的需求提供各种声光报警信息、。

智能温室的控制一般有信号采集系统、信息处理系统和控制

系统三大部分组成。本系统从功能上分为信号采集系统、控制执

行系统和信息处理系统，系统构成图如下。

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图1系统总体示意图

图2信息采集系统和控制执行系统组成示意图

(1)信号采集系统

该部分主要是各种传感器组成，包括空气温度湿度传感器、

土壤温度湿度传感器、二氧化碳传感器、氧浓度传感器、光照强

度传感器。由于温室大棚一般面积都比较大，这些传感器在安装

时必须考虑到分布问题，在大棚的阳面和阴面都要适当设置传感

器，并根据大棚的长度以10〜20m距离为单位设置传感器。在选

择传感器时要选择抗干扰能力好、传输距离远的传感器。

温室信息采集系统主要由无线传感器节点群、无线汇聚节点

和优化控制站部分软件(主要包括无线传感器网络分析与管理软

件系统)构成。每个传感器节点负责采集自身周围的环境、土壤

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和作物生理生态信息，并采用无线自组网多跳路由方式，把采集

数据传输到无线汇聚节点。无线汇聚节点对接收的多个节点数据

进行融合处理后，经过中长距离无线数传模块，把融合后的数据

发送到优化控制站点；同时接收来自优化控制站的控制指令，向

WSN节点或温室无线控制节点转发。基于PC机的优化控制站集成

了无线传感器网络分析与管理软件系统，具有数据存储•、查询、

网络状态监控、网络拓扑动态显示、采样间隔参数及实时查询设

置等功能，并以图表化方式显示数据处理结果。

(中长距离毛线数传桢块-0站

~i点智能决策系统

环境参数、土壤参数植物生理生态参数温空执行机构状态检测、安全报警|-----------------------

(2)信息处理系统

信息处理是整个建设方案的核心部分，主要由上位机和下位

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机组成。上位机是一台PC机，主要功能是保存和处理下位传回的

数据并进行分析，对下位机做出设置和控制，实现系统监测，完

成数据管理和历史数据统计。下位机是