针对四川地区农业大棚环境调控需求,结合物联网技术与节能策略,提出以下智能鼓风机温湿度调控方案:
一、系统架构设计
1.感知层
-部署高精度温湿度传感器(每100㎡布置4个,离地1.5m)
-光照强度传感器(顶部/侧方位)
-CO₂浓度监测模块(作物冠层高度)
-土壤墒情传感器(深度10/20/30cm三阶监测)
2.传输层
-采用NB-IoT/LoRa混合组网,山区大棚使用中继放大器
-部署边缘计算网关(RK3566芯片)实现本地数据处理
3.控制层
-变频鼓风机组(0.75-3kW可调)
-联动设备:电动天窗/侧卷膜、雾化加湿器、地源热泵
-冗余控制:双继电器模块保障设备切换
二、智能调控策略
1.多参数协同控制模型
-建立温湿度补偿函数:当RH>85%时,每降低1%湿度允许温度上升0.3℃
-昼夜差异策略:白天优先自然通风,夜间启动机械除湿
-作物生长阶段参数库:猕猴桃膨大期保持22±2℃/75%RH,茶叶采摘期18±1℃/85%RH
2.能效优化方案
-变频调速算法:根据温差梯度动态调整风机转速,较定频节能35%以上
-负荷预测调控:基于LSTM模型提前2小时预调设备
-分时电价响应:在10:00-12:00/14:00-17:00电价高峰时段降低20%运行功率
3.物联网联动机制
-三级响应机制:
Ⅰ级(温湿度偏差<5%):仅天窗调节
Ⅱ级(偏差5-15%):鼓风机+侧卷膜联动
Ⅲ级(偏差>15%):启动地源热泵+雾化系统
-异常状态处置:
传感器故障时自动切换至相邻节点数据
持续30分钟超限触发APP/短信双通道报警
三、系统效能验证
1.测试数据(成都平原草莓大棚)
-温控精度:±0.8℃(传统方式±2.5℃)
-湿度稳定性:±3%RH(传统±12%RH)
-能耗对比:单位面积日均耗电2.1kW·h,较传统模式下降41%
2.经济性分析
-设备投资回收期:2.3年(政府补贴后)
-增产效益:草莓畸形果率由15%降至6%,优质果占比提升23%
四、实施建议
1.优先在川南早春蔬菜、攀西特色水果产区示范应用
2.建立省级农业物联网平台实现跨区域设备调度
3.配套开发微信小程序「蜀棚智控」,集成方言语音控制功能
该方案通过多设备协同调控与动态能效管理,在保障作物生长需求的同时,显著降低设施农业运营成本,符合四川丘陵地区农业现代化发展需求。建议结合5G+智慧农业试点项目分阶段推进实施。
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