智慧农业温室大棚智能补光系统

一、系统概述

温室智能补光系统，核心是根据作物光合需求，结合自然光、温度、CO₂，自动调控LED补光灯的照度、光谱、光周期，解决阴雨天、冬季寡照、育苗、花果期光照不足问题，提升光合效率、缩短生育期、提高产量与品质，同时节能降耗，支持分区独立控制、远程运维、数据追溯。

> 控制策略主流两种：照度阈值控制、DLI日累积光量控制(更专业)

二、四层系统架构

1. 感知层(采集)

- 光合有效辐射传感器(PPFD，优先推荐，比普通照度计更贴合植物)、光照传感器

- 配套：温湿度、CO₂传感器(光合三因子联动，高温高CO₂下允许更高补光功率)

- 分区布点：冠层、株间分层采集，大棚分区域采集，避免单点数据偏差

2. 传输层(网关通信)

- 工业方案：LoRa、4G/5G、RS485、Modbus;小棚：WiFi、ZigBee

- 网关：汇聚传感器数据，上云+本地边缘控制，断网可本地自动运行

3. 平台/边缘控制层(决策)

- 边缘：PLC/工业网关、边缘计算模块，本地闭环控制(稳定优先)

- 云平台：智慧农业云，APP/PC网页，参数配置、历史曲线、告警、报表

- 内置作物模型：番茄、草莓、生菜、黄瓜等预设光谱配比、DLI目标值

4. 执行层(补光灯具+驱动)

- 光源：全光谱LED、红蓝光可调LED(红蓝光可独立调光)，防水、防尘、大棚专用

- 驱动：PWM恒流调光驱动器，无级调功率，不是简单开关

- 可选：电动升降灯架，随株高调整灯距，立体补光(冠层+株间补光)

三、核心功能

✅ 自动补光(基础)：自然光PPFD低于设定下限→开灯;高于上限→关灯;带回差防频繁启停

✅ 光谱可调：不同作物/生育期切换红蓝光配比(例：番茄2:1、草莓≈5:1、生菜6:1)，育苗偏蓝、膨果偏红

✅ DLI日累积光量控制(高阶)：一天累计光合光量不够，自动补齐，阴雨自动延长，晴天少补，节能效果明显

✅ 光周期定时：设定日出日落、暗期，满足短日照/长日照作物开花诱导

✅ 分区独立控制：大棚划多个区域，不同品种单独补光

✅ 联动控制：和通风、CO₂增施、水肥联动;温度超标时，限制补光，防止高温光抑制

✅ 远程管理：手机/电脑手动开关、改阈值、看实时PPFD、历史光照曲线、能耗统计、故障告警

✅ 保护逻辑：过流、过热、短路保护;时段锁定、节假日策略、能耗限额

四、控制逻辑示例(DLI模式)

以草莓为例，目标DLI=12 mol/m²·d

1. 传感器持续采集自然光PPFD，云端累计当日光积分

2. 距离目标还差，且在允许补光时段、温度合适 → 开启补光灯，无级调节功率

3. 当日DLI达标，停止补光;夜晚暗期强制关灯，保障作物休眠

4. 阴雨日自然光少，系统自动拉长补光时长

五、硬件清单(工业版，适配聚英物联网方案)

六、优势

1. 相比人工定时补光：大幅省电，不做无效补光

2. 光谱精准：促进壮苗、促花膨果，减少徒长

3. 边缘+云端双控：断网不宕机，适合农业恶劣环境

4. 可无缝并入整套智慧温室系统(水肥、风机、遮阳)

七、适用场景

蔬菜育苗棚、番茄/黄瓜果菜大棚、草莓大棚、花卉大棚、药用植物、植物工厂、科研试验温室

八、拓展：方案交付内容(投标/可研可用)

系统拓扑图、点位布置图、控制逻辑说明、作物参数库、能耗测算、平台组态界面、报警策略、安装调试、运维方案