在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式中，溫室大棚的管理往往依賴人工巡檢：清晨查看溫濕度，午后調(diào)節(jié)通風(fēng)口，傍晚檢查灌溉設(shè)備…… 這種模式不僅耗時耗力，還常因人為疏忽導(dǎo)致作物生長受影響。得益于溫室大棚遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) —— 一套集感知、分析、決策、執(zhí)行于一體的智能化管理系統(tǒng)，正在重塑設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式。

一、系統(tǒng)構(gòu)成：從 “感知” 到 “執(zhí)行” 的全鏈路設(shè)計

溫室大棚遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)并非單一設(shè)備，而是由感知層、傳輸層、平臺層和執(zhí)行層構(gòu)成的完整體系，各層級協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對大棚環(huán)境的精準(zhǔn)管控。

1. 感知層：大棚里的 “神經(jīng)末梢”

感知層是系統(tǒng)的 “眼睛和耳朵”，負(fù)責(zé)采集棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，核心設(shè)備包括各類傳感器：

溫濕度傳感器：分布在大棚不同區(qū)域(如作物冠層、地面上方)，實(shí)時監(jiān)測空氣溫度(精度 ±0.5℃)和相對濕度(精度 ±3%)，數(shù)據(jù)每 10 分鐘更新一次。

光照傳感器：安裝在棚頂，測量光合有效輻射(400-700nm 波段)，判斷是否需要補(bǔ)光或遮陽。

CO?傳感器：監(jiān)測空氣中的二氧化碳濃度(量程 0-5000ppm)，為光合作用提供數(shù)據(jù)支撐。

土壤傳感器：埋設(shè)在作物根系附近，測量土壤墑情(含水量)、EC 值(電導(dǎo)率，反映肥力)和 pH 值(酸堿度)。

攝像頭：通過高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控，直觀查看作物長勢、是否有病蟲害等情況。

2. 傳輸層：數(shù)據(jù)傳輸?shù)?“高速公路”

傳輸層負(fù)責(zé)將感知層采集的數(shù)據(jù)傳送至平臺層，同時將平臺的控制指令下發(fā)至執(zhí)行設(shè)備。根據(jù)大棚的規(guī)模和環(huán)境，傳輸方式可靈活選擇：

有線傳輸：對于固定的大型連棟溫室，采用工業(yè)以太網(wǎng)或 RS485 總線，傳輸速率快(100Mbps 以上)、穩(wěn)定性高，適合海量數(shù)據(jù)(如視頻流)的實(shí)時傳輸。

無線傳輸：中小型大棚或分散地塊常用 LoRa、NB-IoT 等無線技術(shù)，無需布線，覆蓋范圍可達(dá) 1-5 公里，功耗低。在信號較弱的山區(qū)，還可通過 4G/5G 模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。

3. 平臺層：系統(tǒng)的 “智慧大腦”

平臺層是遠(yuǎn)程控制的核心，通常以手機(jī) APP、網(wǎng)頁端或控制柜觸摸屏的形式呈現(xiàn)，具備數(shù)據(jù)處理、智能決策和人機(jī)交互功能：

數(shù)據(jù)可視化：將傳感器數(shù)據(jù)以儀表盤、曲線圖表等形式展示，如溫度曲線可直觀呈現(xiàn) 24 小時內(nèi)的變化趨勢，幫助農(nóng)戶分析規(guī)律。

智能決策：內(nèi)置作物生長模型(如番茄在苗期的最佳溫度為 20-25℃，結(jié)果期為 25-30℃)，當(dāng)環(huán)境參數(shù)偏離閾值時，自動生成控制建議(如 “溫度過高，建議開啟風(fēng)機(jī)通風(fēng)”)。

遠(yuǎn)程控制：用戶可手動操作執(zhí)行設(shè)備，如點(diǎn)擊 APP 上的 “開啟滴灌” 按鈕，指令經(jīng)平臺下發(fā)后，3 秒內(nèi)即可啟動灌溉系統(tǒng)。

報警管理：支持多級報警(如溫度超 35℃為一級報警，超 40℃為緊急報警)，通過短信、APP 推送、聲光等方式通知用戶，并記錄報警處理過程。

4. 執(zhí)行層：行動的 “機(jī)械手腳”

執(zhí)行層根據(jù)平臺指令調(diào)整大棚環(huán)境，核心設(shè)備包括：

溫控設(shè)備：風(fēng)機(jī)、濕簾(降溫)、加熱棒、熱風(fēng)機(jī)(升溫)，可根據(jù)溫度自動啟停。

光照調(diào)節(jié)設(shè)備：遮陽網(wǎng)(遮光)、補(bǔ)光燈(補(bǔ)光，多采用 LED 光源，可調(diào)節(jié)光譜)。

灌溉施肥設(shè)備：電磁閥、滴灌帶、水肥一體機(jī)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉和施肥。

CO?調(diào)控設(shè)備：CO?發(fā)生器(增施)、通風(fēng)設(shè)備(減排)。

卷簾機(jī)：控制棚膜或保溫被的升降，調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫度和光照。

二、核心功能：從 “人工巡檢” 到 “自動調(diào)控” 的跨越

溫室大棚遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的功能覆蓋環(huán)境調(diào)控、灌溉施肥、數(shù)據(jù)分析等全流程，徹底改變了傳統(tǒng)的管理模式。

1. 環(huán)境參數(shù)的精準(zhǔn)管控

系統(tǒng)能對溫、光、水、氣、肥等環(huán)境因素實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，確保作物始終處于最佳生長狀態(tài)：

溫度控制：當(dāng)傳感器檢測到溫度高于上限時，系統(tǒng)按優(yōu)先級啟動控制(先開天窗通風(fēng)，若溫度仍上升則開啟風(fēng)機(jī)，最后啟動濕簾);低于下限時，開啟加熱設(shè)備。

濕度控制：結(jié)合作物需求調(diào)節(jié)空氣濕度，如草莓花期需濕度 60-70%，濕度過高時啟動除濕機(jī)或通風(fēng)，過低時通過噴霧增濕。

光照管理：根據(jù)光照強(qiáng)度自動調(diào)節(jié)遮陽網(wǎng)和補(bǔ)光燈。在陰雨天氣，系統(tǒng)計算作物的 “光照累積量”，當(dāng)不足時自動開啟補(bǔ)光燈，確保光合作用不受影響。

2. 灌溉施肥的智能精準(zhǔn)化

傳統(tǒng)灌溉常因 “憑經(jīng)驗(yàn)澆水” 導(dǎo)致水資源浪費(fèi)或作物缺水，而遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)合土壤墑情和作物需求，實(shí)現(xiàn) “按需供給”：

精準(zhǔn)灌溉：土壤傳感器實(shí)時監(jiān)測含水量，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值(如番茄的土壤含水量下限為 60%)時，系統(tǒng)自動啟動滴灌，達(dá)到上限后關(guān)閉。與傳統(tǒng)漫灌相比，節(jié)水率達(dá) 50-70%。

水肥一體化：將肥料溶解后通過灌溉系統(tǒng)施用，平臺根據(jù)土壤 EC 值和作物生長階段計算施肥量。例如，番茄結(jié)果期需鉀肥較多，系統(tǒng)會自動提高鉀肥比例，減少氮肥用量。

定時定量控制：用戶可預(yù)設(shè)灌溉計劃，如 “每天早上 8 點(diǎn)灌溉 15 分鐘”，系統(tǒng)嚴(yán)格按計劃執(zhí)行，避免漏灌或重復(fù)灌溉。

3. 遠(yuǎn)程管理與無人值守

遠(yuǎn)程控制功能讓農(nóng)戶擺脫時空限制，實(shí)現(xiàn) “人在千里外，棚在掌中管”：

多端訪問：支持手機(jī) APP、電腦網(wǎng)頁、平板等多終端登錄，隨時隨地查看大棚狀態(tài)。農(nóng)戶在外地采購時，可通過手機(jī)查看實(shí)時數(shù)據(jù)，確保棚內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

批量控制：對于連棟大棚或多地塊管理，可在平臺上選擇 “全部開啟” 或 “分組控制”。例如，點(diǎn)擊 “開啟所有大棚的補(bǔ)光燈”，系統(tǒng)會同步下發(fā)指令，無需逐個操作。

無人值守模式：啟用 “自動控制” 后，系統(tǒng)無需人工干預(yù)，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)設(shè)備。

4. 數(shù)據(jù)追溯與產(chǎn)量預(yù)測

平臺自動記錄所有環(huán)境數(shù)據(jù)和操作記錄，形成 “種植檔案”，為優(yōu)化管理和追溯提供依據(jù)：

數(shù)據(jù)追溯：可查詢?nèi)我鈺r段的環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和操作記錄。例如，發(fā)現(xiàn)某批次蔬菜品質(zhì)下降時，可回溯種植期間的溫度、施肥記錄，排查原因。

產(chǎn)量預(yù)測：結(jié)合歷史產(chǎn)量與環(huán)境數(shù)據(jù)，AI 算法可預(yù)測當(dāng)前作物的產(chǎn)量和上市時間。

報表分析：自動生成日、周、月報表，統(tǒng)計能耗(如用電量、用水量)、設(shè)備運(yùn)行時長等，幫助農(nóng)戶核算成本。

三、應(yīng)用場景：不同作物的 “個性化定制”

不同作物對環(huán)境的需求差異較大，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可根據(jù)作物特性定制管理方案，在多種場景中發(fā)揮價值。

1. 蔬菜種植：縮短周期，提升品質(zhì)

番茄大棚：結(jié)果期需白天溫度 25-30℃，夜間 15-20℃，系統(tǒng)通過風(fēng)機(jī)和加熱設(shè)備精準(zhǔn)控溫，同時根據(jù)光照強(qiáng)度調(diào)節(jié) CO?濃度(保持在 800-1000ppm)，促進(jìn)光合作用。某基地應(yīng)用后，番茄單產(chǎn)提升 20%，一級果率從 75% 升至 90%。

生菜大棚：喜冷涼環(huán)境，適宜溫度 15-20℃，系統(tǒng)通過濕簾和遮陽網(wǎng)嚴(yán)格控制高溫，同時采用 NFT(營養(yǎng)膜技術(shù))無土栽培，結(jié)合土壤傳感器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供液，生長周期縮短至 20 天，一年可種植 18 茬。

2. 花卉種植：調(diào)控花期，保證品相

玫瑰大棚：為確保情人節(jié)上市，系統(tǒng)根據(jù)品種特性(如 “卡羅拉” 從現(xiàn)蕾到開花需 45 天)，通過調(diào)節(jié)晝夜溫差(白天 25℃，夜間 15℃，形成 10℃溫差)加速花芽分化，使花期提前 5-7 天。

蘭花大棚：需高濕度(70-80%)和散射光，系統(tǒng)通過噴霧增濕和遮陽網(wǎng)控制，避免葉片焦枯，同時精準(zhǔn)控制澆水頻率(基質(zhì)表面微干時澆水)，減少爛根風(fēng)險，成品率提升 30%。

3. 育苗基地：提高成活率，統(tǒng)一規(guī)格

辣椒育苗：出苗期需溫度 25-30℃，系統(tǒng)通過地?zé)峋€加熱和棚膜保溫，使出苗率從 85% 提升至 98%;幼苗期適當(dāng)降溫(白天 20-25℃)，促進(jìn)根系發(fā)育，定植后成活率提高 20%。

多肉植物育苗：需嚴(yán)格控制澆水(土壤完全干燥后再澆)，系統(tǒng)通過土壤傳感器監(jiān)測含水量，避免人工澆水過頻導(dǎo)致的徒長或腐爛，苗情一致性達(dá) 90% 以上。

四、系統(tǒng)優(yōu)勢：為何成為設(shè)施農(nóng)業(yè)的 “標(biāo)配”

1. 降本增效，破解勞動力難題，可實(shí)現(xiàn) “1 人管 10 棚”，降低人力成本。

2. 精準(zhǔn)管控，提升作物品質(zhì)，通過穩(wěn)定環(huán)境參數(shù)，減少因人為操作不當(dāng)導(dǎo)致的損失。

3. 抗風(fēng)險能力增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)。在極端天氣下，系統(tǒng)的快速響應(yīng)可減少損失。例如，突降暴雨時，系統(tǒng) 10 秒內(nèi)即可關(guān)閉天窗并啟動排水泵;冬季寒潮來襲時，提前啟動加熱設(shè)備，避免作物受凍。

溫室大棚遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的價值，不僅在于 “遠(yuǎn)程控制” 的便捷性，更在于它將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從 “經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動” 轉(zhuǎn)變?yōu)?“數(shù)據(jù)驅(qū)動”，讓種植變得可量化、可控制、可復(fù)制。推動設(shè)施農(nóng)業(yè)向 “無人化、精準(zhǔn)化、可持續(xù)” 方向發(fā)展，為保障糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品供給提供堅實(shí)支撐，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的宏大藍(lán)圖添磚加瓦。

審核編輯 黃宇