某地某村乡村振兴示范项目 · 智慧大棚工程
30 套大棚的智慧化改造:从空气四合一、土壤六合一与 PH 传感器布设,到保温/通风卷帘控制系统集成,再到智慧农业大数据平台(PC 端 + 小程序 + 定时/条件/轮换三类策略)落地。项目与宁夏大学数学与计算机科学学院开展校企合作,现场挂牌「乡村振兴 · 村校合作示范点」。
一、项目背景
该村为全国乡村旅游重点村、自治区级特色旅游村镇,集休闲农业、观光农业、体验农业为一体。为推动该村智慧乡村转型、提升农业综合生产水平,由村集体牵头实施智慧大棚工程,对全村 30 套大棚进行智慧化改造。
项目由属地农业主管部门指导,宁夏慧玩网络科技有限公司承建,并与宁夏大学数学与计算机科学学院开展校企合作;项目现场挂牌「乡村振兴 · 村校合作示范点」。
二、建设内容
| # | 建设内容 | 单位 | 数量 |
|---|---|---|---|
| 1 | 智慧农业大数据平台 | 套 | 1 |
| 2 | 智能温室环境实时监测系统 | 套 | 30 |
| 3 | 智能保温卷帘控制系统 | 套 | 30 |
| 4 | 智能通风卷帘控制系统 | 套 | 30 |
| 5 | 现场施工及设施维护 | 套 | 30 |
| 6 | 辅材及其他(含 4G 物联网卡一年资费) | 套 | 1 |
建设内容的具体金额不对外显示。
三、技术构成
1. 单套大棚的感知配置
智能温室环境实时监测系统(每套含):
- 空气温度、湿度、光照度、二氧化碳 四合一传感器 × 1
- 土壤温度、湿度、电导率、氮、磷、钾 六合一传感器 × 2
- 土壤 PH 值传感器 × 2
- 四路智能控制箱 × 1
系统利用物联网感知技术,测量土壤湿度、土壤成分、PH 值、温度、空气湿度、光照强度、CO₂ 浓度,获得作物生长的适宜条件,指导调控温室环境、灌溉与施肥作业。
2. 平台能力
智慧农业大数据平台即智慧农业的数字大脑,为每个大棚提供采集数据的集中展示、分类展示,并为大棚提供自动化配置,为不同植株提供不同自动化策略。后期大棚扩容仍可继续接入。
3. 三端架构与策略体系
| 端 | 能力 |
|---|---|
| PC 端管理平台 | 数据查看(每 10 分钟采集一次)、预警设置、预警消息 |
| 移动端(微信小程序) | 扫码登录,查看数据 + 远程控制设备,支持批量控制多棚 |
| 智能策略配置 | 定时策略 / 条件策略 / 轮换策略三类 |
系统能力闭环:环境实时感知 → 数据自动统计 → 设备远程控制 → 设备自动控制 → 自动报警。
典型策略:设置"空气温度 小于 18",当棚内温度低于 18℃ 时平台自动推送预警。
4. 控制与保护逻辑
- 卷膜通道一控制保温棉被电机,通道二控制通风膜
- 电机保护机制:正转开启后不可直接反转,须先执行"关闭"再反向启动,避免机械冲击
- 对现场既有设备研究并实现限位器加装方案,解决自动化运行中的行程失控问题
5. 技术选型能力(同类系统服务端解构)
项目团队对同类农业物联网平台进行了服务端解构分析,形成硬件与控制方案的选型判断:
- 定位与气象系统:接入地图与气象 API,实现取数、解析与展示
- 农业基础业务:灌溉系统、防虫害系统(多模态技术检测虫害)
- 数据面板与接入解析:大数据面板、业务平台接入、用户端小程序
- 硬件侧:继电器开关控制器(耐用、环境依赖性弱)、LoRa 终端集成化无线传输体系、升降压设备、控制核心(STM32 系列芯片)
四、真实运行数据
项目交付后,30 套大棚持续产生真实采集数据,全部留存可查。
数据字段(19 列):空气温度、空气湿度、二氧化碳、光照、土壤温度、土壤湿度、土壤氮、土壤磷、土壤钾(双套传感器,各含对应字段)。
数据规模(抽样):
| 大棚 | 数据行数 |
|---|---|
| 743 号棚 | 4,833 行 |
| 742 号棚 | 4,683 行 |
| 730 号棚 | 3,171 行 |
| 741 号棚 | 2,525 行 |
| 736 号棚 | 2,041 行 |
| 733 号棚 | 1,727 行 |
| 728 号棚 | 1,604 行 |
| 729 号棚 | 1,255 行 |
| 734 号棚 | 1,060 行 |
| 753 号棚 | 1,049 行 |
| …… | 共 30 套大棚数据表 |
数据真实性佐证(实际数值,含昼夜与季节变化):
- 743 号棚:空气温度 38.66℃ / CO₂ 2636ppm / 光照 2823Lux(晴天正午)
- 728 号棚:空气温度 7.93℃ / 湿度 91.35% / 土壤氮 98、磷 126、钾 253
- 752 号棚:空气温度 -3.79℃(冬季凌晨)
⇒ 数据呈现真实的昼夜温差、季节变化与极端值,为实际运行的传感器数据。
种植作物:西红柿、桃树(中桃红玉 / 胭脂红 / 黄金蜜一号 / 中航-18)、葡萄、油菜、油白菜、青椒。
五、实施与交付
实施过程(工作日志可溯)
项目组以逐日工作日志记录实施全过程:现场实地调研、掌握大棚结构与影响因素 → 分批安装传感器(4 套 / 5 套)→ 处置农户设备故障与机械异常 → 建立作物环境参数参考 → 接线配对修正与差错汇总。
典型现场排障:
- 739 号棚设备上电后无法工作 —— 排查出光照传感器内部电路损坏导致工作电路无法耦合
- 752 号棚保温棉被上卷过度掉落 —— 判定为设备自动化行程问题,研究加装限位器方案
第一期问题闭环(5 项)
| # | 问题 | 处置 |
|---|---|---|
| 一 | 缺少组件(土壤传感器 5、PH 传感器 4、空气质量传感器 1、变压器 2) | 查明原因(其他大棚损坏更换导致后续缺件),补齐 |
| 二 | 缺少作物生长环境参考指标数据库 | 建库(为不同作物提供适宜环境阈值) |
| 三 | 738 号棚 PH 显示异常(约 3) | 现场排查 |
| 四 | 756 号棚设备数据面板仅支持显示一套传感器数据 | 系统侧问题记录 |
| 五 | 732 号棚设备数据面板无法加载、对话框无法跳转 | 系统侧问题记录 |
交付物
| 交付物 | 说明 |
|---|---|
| 《智慧大棚系统用户手册》(14 页) | 三方署名。含 PC 端、移动端、策略配置完整图文教程 |
| 技术服务合同 | 6 项建设内容、质保与故障响应承诺 |
| 工作日志 | 施工期逐日记录,全过程可溯 |
| 第一期问题记录 | 5 项问题闭环 |
| 作物环境参数统计表 | 基于实测数据建立作物生长环境指标 |
| 运行数据 | 30 套大棚真实采集数据留存 |
六、项目特点
| 维度 | 说明 |
|---|---|
| 场景跨度 | 从消费级全屋智能(室内)延伸至农业物联网(室外、多参数、批量部署) |
| 规模 | 30 套大棚批量改造,而非单点尝试 |
| 校企合作 | 与宁夏大学数学与计算机科学学院合作,现场挂牌「乡村振兴 · 村校合作示范点」 |
| 技术深度 | 四合一/六合一多参数传感、PH 与电导率监测、LoRa 无线传输、智能策略三件套 |
| 交付完整性 | 合同 → 施工 → 用户手册 → 问题闭环 → 运行数据,全链条有据 |
| 真实数据 | 30 套大棚数万行实测数据,含冬季 -3.79℃ 等极端值,可导出可分析 |