葉菜垂直農場自動化灌溉系統
作者: 時間: 2025-11-29
葉菜垂直農場自動化灌溉系統
一系統總體架構
感知層：在栽培層、回水口與營養液母液桶布設傳感器，實時監測EC/pH、液溫、液位、流量、溶解氧及環境溫濕度、光照、CO?，為閉環控制提供數據基礎。
控制層：以PLC/物聯網控制器為核心，按“設定值+容差帶+異常預案”執行灌溉邏輯，聯動水泵、電磁閥、配肥泵、紫外/臭氧殺菌與過濾設備。
執行與物流層：按層/區配置分區分時灌溉閥組與回水閥，配合升降機、輸送線、AGV完成栽培板在多工位的自動轉運與上下架。
平臺層：中央平臺進行數據可視化、策略優化、報警與報表，支持遠程運維與多農場集群管理。
上述架構已在智能水培植物工廠中成熟應用，具備從感知到執行的全鏈路閉環能力。
二灌溉策略與控制邏輯
分區貫序灌溉：對多層架采用PLC時序控制，逐層/逐區開啟，單區灌溉5–7 min/次，疊加液位聯動實現閉環回水，既均衡各層供水又顯著降低能耗（對比粗放半自動滴灌常見的>10 kWh/天高能耗問題）。
觸發與自適應：結合基質稱重與光積分（DLI）動態調整頻次，例如當光積分達2000μmol/m²自動觸發灌溉，使水分供給與光合作用同步，減少過灌與萎蔫風險。
水培模式要點：
NFT：維持薄膜流動，典型流速約1.5 L/min，適配薄層循環與均勻配水。
DFT：設置營養液深度3–5 cm，以緩沖性強、供液穩定見長。
水肥閉環與殺菌：在線EC/pH監測聯動配肥/酸堿泵，回收率可達95%；采用UV-C（254 nm）或臭氧進行循環殺菌，替代化學消毒，降低病害與運維成本。
水質與過濾：配置多級過濾（沉淀/砂石/疊片/網式）與回液殺菌，防止堵塞與微生物風險，保障長期穩定運行。
三關鍵設備與參數配置
模塊關鍵設備/參數說明水源與首部原水泵、砂石/疊片/網式過濾器、UV/臭氧單元保障清潔度與微生物安全，預處理+末端殺菌雙保險配肥與酸堿智能配肥機、酸/堿計量泵EC/pH在線監測，自動補給母液，pH波動控制在±0.2動力與管路潛水泵/離心泵、主管道（PVC/PE）、分區分時閥組按層/區獨立控制，減少相互干擾傳感與執行EC/pH傳感器、液位計、流量計、電磁閥、回水閥液位聯動回水，異常自動切斷與報警栽培與模式NFT薄膜槽/DFT漂浮板、定植籃/海綿塊適配葉菜高密度生產，便于自動化定植與采收控制與平臺PLC/物聯網控制器、HMI、中央平臺策略下發、遠程監控、報表與告警以上配置已在智能水培立體植物工廠與NFT系統中得到工程化驗證，可按規模靈活擴展。
文章來源：葉菜俠科技
一系統總體架構
感知層：在栽培層、回水口與營養液母液桶布設傳感器，實時監測EC/pH、液溫、液位、流量、溶解氧及環境溫濕度、光照、CO?，為閉環控制提供數據基礎。
控制層：以PLC/物聯網控制器為核心，按“設定值+容差帶+異常預案”執行灌溉邏輯，聯動水泵、電磁閥、配肥泵、紫外/臭氧殺菌與過濾設備。
執行與物流層：按層/區配置分區分時灌溉閥組與回水閥，配合升降機、輸送線、AGV完成栽培板在多工位的自動轉運與上下架。
平臺層：中央平臺進行數據可視化、策略優化、報警與報表，支持遠程運維與多農場集群管理。
上述架構已在智能水培植物工廠中成熟應用，具備從感知到執行的全鏈路閉環能力。
二灌溉策略與控制邏輯
分區貫序灌溉：對多層架采用PLC時序控制，逐層/逐區開啟，單區灌溉5–7 min/次，疊加液位聯動實現閉環回水，既均衡各層供水又顯著降低能耗（對比粗放半自動滴灌常見的>10 kWh/天高能耗問題）。
觸發與自適應：結合基質稱重與光積分（DLI）動態調整頻次，例如當光積分達2000μmol/m²自動觸發灌溉，使水分供給與光合作用同步，減少過灌與萎蔫風險。
水培模式要點：
NFT：維持薄膜流動，典型流速約1.5 L/min，適配薄層循環與均勻配水。
DFT：設置營養液深度3–5 cm，以緩沖性強、供液穩定見長。
水肥閉環與殺菌：在線EC/pH監測聯動配肥/酸堿泵，回收率可達95%；采用UV-C（254 nm）或臭氧進行循環殺菌，替代化學消毒，降低病害與運維成本。
水質與過濾：配置多級過濾（沉淀/砂石/疊片/網式）與回液殺菌，防止堵塞與微生物風險，保障長期穩定運行。
三關鍵設備與參數配置
模塊關鍵設備/參數說明水源與首部原水泵、砂石/疊片/網式過濾器、UV/臭氧單元保障清潔度與微生物安全，預處理+末端殺菌雙保險配肥與酸堿智能配肥機、酸/堿計量泵EC/pH在線監測，自動補給母液，pH波動控制在±0.2動力與管路潛水泵/離心泵、主管道（PVC/PE）、分區分時閥組按層/區獨立控制，減少相互干擾傳感與執行EC/pH傳感器、液位計、流量計、電磁閥、回水閥液位聯動回水，異常自動切斷與報警栽培與模式NFT薄膜槽/DFT漂浮板、定植籃/海綿塊適配葉菜高密度生產，便于自動化定植與采收控制與平臺PLC/物聯網控制器、HMI、中央平臺策略下發、遠程監控、報表與告警以上配置已在智能水培立體植物工廠與NFT系統中得到工程化驗證，可按規模靈活擴展。
文章來源：葉菜俠科技