某地某村乡村振兴示范项目 · 智慧大棚工程

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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1
2智能温室环境实时监测系统30
3智能保温卷帘控制系统30
4智能通风卷帘控制系统30
5现场施工及设施维护30
6辅材及其他(含 4G 物联网卡一年资费)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

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
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
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)
738 号棚 PH 显示异常(约 3)现场排查
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
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