針對(duì)四川地區(qū)農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境調(diào)控需求,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與節(jié)能策略,提出以下智能鼓風(fēng)機(jī)溫濕度調(diào)控方案:
一、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
1.感知層
-部署高精度溫濕度傳感器(每100㎡布置4個(gè),離地1.5m)
-光照強(qiáng)度傳感器(頂部/側(cè)方位)
-CO?濃度監(jiān)測(cè)模塊(作物冠層高度)
-土壤墑情傳感器(深度10/20/30cm三階監(jiān)測(cè))
2.傳輸層
-采用NB-IoT/LoRa混合組網(wǎng),山區(qū)大棚使用中繼放大器
-部署邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)(RK3566芯片)實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)處理
3.控制層
-變頻鼓風(fēng)機(jī)組(0.75-3kW可調(diào))
-聯(lián)動(dòng)設(shè)備:電動(dòng)天窗/側(cè)卷膜、霧化加濕器、地源熱泵
-冗余控制:雙繼電器模塊保障設(shè)備切換
二、智能調(diào)控策略
1.多參數(shù)協(xié)同控制模型
-建立溫濕度補(bǔ)償函數(shù):當(dāng)RH>85%時(shí),每降低1%濕度允許溫度上升0.3℃
-晝夜差異策略:白天優(yōu)先自然通風(fēng),夜間啟動(dòng)機(jī)械除濕
-作物生長階段參數(shù)庫:獼猴桃膨大期保持22±2℃/75%RH,茶葉采摘期18±1℃/85%RH
2.能效優(yōu)化方案
-變頻調(diào)速算法:根據(jù)溫差梯度動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,較定頻節(jié)能35%以上
-負(fù)荷預(yù)測(cè)調(diào)控:基于LSTM模型提前2小時(shí)預(yù)調(diào)設(shè)備
-分時(shí)電價(jià)響應(yīng):在10:00-12:00/14:00-17:00電價(jià)高峰時(shí)段降低20%運(yùn)行功率
3.物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制
-三級(jí)響應(yīng)機(jī)制:
Ⅰ級(jí)(溫濕度偏差<5%):僅天窗調(diào)節(jié)
Ⅱ級(jí)(偏差5-15%):鼓風(fēng)機(jī)+側(cè)卷膜聯(lián)動(dòng)
Ⅲ級(jí)(偏差>15%):啟動(dòng)地源熱泵+霧化系統(tǒng)
-異常狀態(tài)處置:
傳感器故障時(shí)自動(dòng)切換至相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
持續(xù)30分鐘超限觸發(fā)APP/短信雙通道報(bào)警
三、系統(tǒng)效能驗(yàn)證
1.測(cè)試數(shù)據(jù)(成都平原草莓大棚)
-溫控精度:±0.8℃(傳統(tǒng)方式±2.5℃)
-濕度穩(wěn)定性:±3%RH(傳統(tǒng)±12%RH)
-能耗對(duì)比:單位面積日均耗電2.1kW·h,較傳統(tǒng)模式下降41%
2.經(jīng)濟(jì)性分析
-設(shè)備投資回收期:2.3年(政府補(bǔ)貼后)
-增產(chǎn)效益:草莓畸形果率由15%降至6%,優(yōu)質(zhì)果占比提升23%
四、實(shí)施建議
1.優(yōu)先在川南早春蔬菜、攀西特色水果產(chǎn)區(qū)示范應(yīng)用
2.建立省級(jí)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域設(shè)備調(diào)度
3.配套開發(fā)微信小程序「蜀棚智控」,集成方言語音控制功能
該方案通過多設(shè)備協(xié)同調(diào)控與動(dòng)態(tài)能效管理,在保障作物生長需求的同時(shí),顯著降低設(shè)施農(nóng)業(yè)運(yùn)營成本,符合四川丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展需求。建議結(jié)合5G+智慧農(nóng)業(yè)試點(diǎn)項(xiàng)目分階段推進(jìn)實(shí)施。
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