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叶菜垂直农场自动化灌溉系统
作者: 时间: 2025-11-29
叶菜垂直农场自动化灌溉系统
一系统总体架构
感知层：在栽培层、回水口与营养液母液桶布设传感器，实时监测EC/pH、液温、液位、流量、溶解氧及环境温湿度、光照、CO₂，为闭环控制提供数据基础。
控制层：以PLC/物联网控制器为核心，按“设定值+容差带+异常预案”执行灌溉逻辑，联动水泵、电磁阀、配肥泵、紫外/臭氧杀菌与过滤设备。
执行与物流层：按层/区配置分区分时灌溉阀组与回水阀，配合升降机、输送线、AGV完成栽培板在多工位的自动转运与上下架。
平台层：中央平台进行数据可视化、策略优化、报警与报表，支持远程运维与多农场集群管理。
上述架构已在智能水培植物工厂中成熟应用，具备从感知到执行的全链路闭环能力。
二灌溉策略与控制逻辑
分区贯序灌溉：对多层架采用PLC时序控制，逐层/逐区开启，单区灌溉5–7 min/次，叠加液位联动实现闭环回水，既均衡各层供水又显著降低能耗（对比粗放半自动滴灌常见的>10 kWh/天高能耗问题）。
触发与自适应：结合基质称重与光积分（DLI）动态调整频次，例如当光积分达2000μmol/m²自动触发灌溉，使水分供给与光合作用同步，减少过灌与萎蔫风险。
水培模式要点：
NFT：维持薄膜流动，典型流速约1.5 L/min，适配薄层循环与均匀配水。
DFT：设置营养液深度3–5 cm，以缓冲性强、供液稳定见长。
水肥闭环与杀菌：在线EC/pH监测联动配肥/酸碱泵，回收率可达95%；采用UV-C（254 nm）或臭氧进行循环杀菌，替代化学消毒，降低病害与运维成本。
水质与过滤：配置多级过滤（沉淀/砂石/叠片/网式）与回液杀菌，防止堵塞与微生物风险，保障长期稳定运行。
三关键设备与参数配置
模块关键设备/参数说明水源与首部原水泵、砂石/叠片/网式过滤器、UV/臭氧单元保障清洁度与微生物安全，预处理+末端杀菌双保险配肥与酸碱智能配肥机、酸/碱计量泵EC/pH在线监测，自动补给母液，pH波动控制在±0.2动力与管路潜水泵/离心泵、主管道（PVC/PE）、分区分时阀组按层/区独立控制，减少相互干扰传感与执行EC/pH传感器、液位计、流量计、电磁阀、回水阀液位联动回水，异常自动切断与报警栽培与模式NFT薄膜槽/DFT漂浮板、定植篮/海绵块适配叶菜高密度生产，便于自动化定植与采收控制与平台PLC/物联网控制器、HMI、中央平台策略下发、远程监控、报表与告警以上配置已在智能水培立体植物工厂与NFT系统中得到工程化验证，可按规模灵活扩展。
文章来源：叶菜侠科技
一系统总体架构
感知层：在栽培层、回水口与营养液母液桶布设传感器，实时监测EC/pH、液温、液位、流量、溶解氧及环境温湿度、光照、CO₂，为闭环控制提供数据基础。
控制层：以PLC/物联网控制器为核心，按“设定值+容差带+异常预案”执行灌溉逻辑，联动水泵、电磁阀、配肥泵、紫外/臭氧杀菌与过滤设备。
执行与物流层：按层/区配置分区分时灌溉阀组与回水阀，配合升降机、输送线、AGV完成栽培板在多工位的自动转运与上下架。
平台层：中央平台进行数据可视化、策略优化、报警与报表，支持远程运维与多农场集群管理。
上述架构已在智能水培植物工厂中成熟应用，具备从感知到执行的全链路闭环能力。
二灌溉策略与控制逻辑
分区贯序灌溉：对多层架采用PLC时序控制，逐层/逐区开启，单区灌溉5–7 min/次，叠加液位联动实现闭环回水，既均衡各层供水又显著降低能耗（对比粗放半自动滴灌常见的>10 kWh/天高能耗问题）。
触发与自适应：结合基质称重与光积分（DLI）动态调整频次，例如当光积分达2000μmol/m²自动触发灌溉，使水分供给与光合作用同步，减少过灌与萎蔫风险。
水培模式要点：
NFT：维持薄膜流动，典型流速约1.5 L/min，适配薄层循环与均匀配水。
DFT：设置营养液深度3–5 cm，以缓冲性强、供液稳定见长。
水肥闭环与杀菌：在线EC/pH监测联动配肥/酸碱泵，回收率可达95%；采用UV-C（254 nm）或臭氧进行循环杀菌，替代化学消毒，降低病害与运维成本。
水质与过滤：配置多级过滤（沉淀/砂石/叠片/网式）与回液杀菌，防止堵塞与微生物风险，保障长期稳定运行。
三关键设备与参数配置
模块关键设备/参数说明水源与首部原水泵、砂石/叠片/网式过滤器、UV/臭氧单元保障清洁度与微生物安全，预处理+末端杀菌双保险配肥与酸碱智能配肥机、酸/碱计量泵EC/pH在线监测，自动补给母液，pH波动控制在±0.2动力与管路潜水泵/离心泵、主管道（PVC/PE）、分区分时阀组按层/区独立控制，减少相互干扰传感与执行EC/pH传感器、液位计、流量计、电磁阀、回水阀液位联动回水，异常自动切断与报警栽培与模式NFT薄膜槽/DFT漂浮板、定植篮/海绵块适配叶菜高密度生产，便于自动化定植与采收控制与平台PLC/物联网控制器、HMI、中央平台策略下发、远程监控、报表与告警以上配置已在智能水培立体植物工厂与NFT系统中得到工程化验证，可按规模灵活扩展。
文章来源：叶菜侠科技