一、環(huán)境參數(shù)聯(lián)動設(shè)計  

1. 傳感器配置  

  - 溫度傳感器（DS18B20或DHT22）：布置于大棚頂部、中部、地面層，監(jiān)測垂直溫差。  

  - 濕度傳感器（SHT30）：與溫控聯(lián)動，避免高濕引發(fā)病害。  

  - CO?傳感器（MH-Z19B）：監(jiān)測植物光合作用效率，濃度低于500ppm時觸發(fā)通風。  

  - 光照傳感器（BH1750）：聯(lián)動遮陽簾與通風節(jié)奏（強光照時優(yōu)先降溫）。  

  - 土壤溫濕度傳感器（可選）：輔助判斷是否需要通風除濕。  

2. 控制邏輯  

  - 優(yōu)先級策略：  

    - 一級響應(yīng)：溫度＞35℃或CO?＜400ppm → 全速通風。  

    - 二級響應(yīng)：濕度＞85% → 中速通風 + 開啟除濕模塊（若配備）。  

    - 三級響應(yīng)：夜間溫度梯度＞5℃（頂部/底部溫差） → 低速循環(huán)通風。  

  - 動態(tài)調(diào)速：通過PID算法調(diào)節(jié)鼓風機PWM占空比，實現(xiàn)無級變速。  

3. 硬件選型  

  - 控制器：STM32F4系列（支持多路傳感器輸入、RS485通信）。  

  - 執(zhí)行器：EC離心式鼓風機（靜音、支持0-10V調(diào)速，單臺風量≥2000m3/h）。  

  - 通信協(xié)議：LoRa無線組網(wǎng)（覆蓋半徑1km，適用于分散式大棚群）。  

二、太陽能供電系統(tǒng)設(shè)計  

1. 能源需求分析  

  - 負載功率：單臺鼓風機額定功率300W，日均運行8小時；  

    控制器及傳感器：50W（24小時）。  

  - 總?cè)蘸碾娏浚?00W×3臺×8h + 50W×24h = 8.4kWh。  

2. 光伏組件配置  

  - 四川日照條件：年均峰值日照約3.5小時（成都平原）。  

  - 組件功率：8.4kWh / (3.5h×0.8效率) ≈ 3kW光伏陣列。  

  - 選型：單晶硅540W組件×6塊，傾角30°，朝南安裝。  

3. 儲能系統(tǒng)  

  - 蓄電池容量：8.4kWh / (0.8放電深度×12V) ≈ 875Ah → 選用12V 200Ah膠體電池×4組（并聯(lián)）。  

  - 逆變器：48V轉(zhuǎn)220V純正弦波逆變器，額定功率3kW。  

4. 冗余設(shè)計  

  - 市電切換模塊：連續(xù)陰雨3天時自動切換至電網(wǎng)供電。  

  - MPPT控制器：支持雙路輸入（光伏+風力發(fā)電，可選配小型風機）。  

三、系統(tǒng)集成與優(yōu)化  

1. 結(jié)構(gòu)布局  

  - 鼓風機分布：對角線安裝，形成空氣對流；  

    單臺覆蓋面積≤500㎡（根據(jù)伯努利方程計算氣流路徑）。  

  - 光伏支架：大棚頂部一體化架設(shè)，避免陰影遮擋。  

2. 智能管理平臺  

  - 數(shù)據(jù)可視化：通過ESP32上傳至云端（阿里云IoT），支持手機端查看溫濕度曲線、風機狀態(tài)。  

  - 預(yù)警功能：短信通知異常參數(shù)（如溫度驟升、電池低電量）。  

3. 能效優(yōu)化  

  - 夜間儲能：利用峰谷電價，在電價低谷時段切換至市電充電。  

  - 光照聯(lián)動：強光照時啟動噴淋降溫，減少風機負荷。  

四、成本與回報周期  

|項目|費用|

|光伏系統(tǒng)（含儲能）|約2.5萬元|

|鼓風機×3臺|1.2萬元|

|傳感器及控制器|0.8萬元|

|總計|4.5萬元|

- 年節(jié)省電費：8.4kWh×365×0.6元/kWh ≈ 1839元。  

- 回報周期：約2.5年（考慮政府農(nóng)業(yè)光伏補貼可縮短至1.8年）。  

五、擴展性設(shè)計  

1. 預(yù)留接口接入水肥一體化系統(tǒng)，實現(xiàn)溫-濕-肥協(xié)同控制。  

2. 支持AI學習（TensorFlow Lite模型），預(yù)測通風需求（如基于歷史氣象數(shù)據(jù)）。  

方案特點：多參數(shù)耦合控制、離網(wǎng)/并網(wǎng)雙模式、低運維成本，適用于四川多云霧氣候的農(nóng)業(yè)場景。    

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