一、环境参数联动设计  

1. 传感器配置  

  - 温度传感器（DS18B20或DHT22）：布置于大棚顶部、中部、地面层，监测垂直温差。  

  - 湿度传感器（SHT30）：与温控联动，避免高湿引发病害。  

  - CO₂传感器（MH-Z19B）：监测植物光合作用效率，浓度低于500ppm时触发通风。  

  - 光照传感器（BH1750）：联动遮阳帘与通风节奏（强光照时优先降温）。  

  - 土壤温湿度传感器（可选）：辅助判断是否需要通风除湿。  

2. 控制逻辑  

  - 优先级策略：  

    - 一级响应：温度＞35℃或CO₂＜400ppm → 全速通风。  

    - 二级响应：湿度＞85% → 中速通风 + 开启除湿模块（若配备）。  

    - 三级响应：夜间温度梯度＞5℃（顶部/底部温差） → 低速循环通风。  

  - 动态调速：通过PID算法调节鼓风机PWM占空比，实现无级变速。  

3. 硬件选型  

  - 控制器：STM32F4系列（支持多路传感器输入、RS485通信）。  

  - 执行器：EC离心式鼓风机（静音、支持0-10V调速，单台风量≥2000m³/h）。  

  - 通信协议：LoRa无线组网（覆盖半径1km，适用于分散式大棚群）。  

二、太阳能供电系统设计  

1. 能源需求分析  

  - 负载功率：单台鼓风机额定功率300W，日均运行8小时；  

    控制器及传感器：50W（24小时）。  

  - 总日耗电量：300W×3台×8h + 50W×24h = 8.4kWh。  

2. 光伏组件配置  

  - 四川日照条件：年均峰值日照约3.5小时（成都平原）。  

  - 组件功率：8.4kWh / (3.5h×0.8效率) ≈ 3kW光伏阵列。  

  - 选型：单晶硅540W组件×6块，倾角30°，朝南安装。  

3. 储能系统  

  - 蓄电池容量：8.4kWh / (0.8放电深度×12V) ≈ 875Ah → 选用12V 200Ah胶体电池×4组（并联）。  

  - 逆变器：48V转220V纯正弦波逆变器，额定功率3kW。  

4. 冗余设计  

  - 市电切换模块：连续阴雨3天时自动切换至电网供电。  

  - MPPT控制器：支持双路输入（光伏+风力发电，可选配小型风机）。  

三、系统集成与优化  

1. 结构布局  

  - 鼓风机分布：对角线安装，形成空气对流；  

    单台覆盖面积≤500㎡（根据伯努利方程计算气流路径）。  

  - 光伏支架：大棚顶部一体化架设，避免阴影遮挡。  

2. 智能管理平台  

  - 数据可视化：通过ESP32上传至云端（阿里云IoT），支持手机端查看温湿度曲线、风机状态。  

  - 预警功能：短信通知异常参数（如温度骤升、电池低电量）。  

3. 能效优化  

  - 夜间储能：利用峰谷电价，在电价低谷时段切换至市电充电。  

  - 光照联动：强光照时启动喷淋降温，减少风机负荷。  

四、成本与回报周期  

|项目|费用|

|光伏系统（含储能）|约2.5万元|

|鼓风机×3台|1.2万元|

|传感器及控制器|0.8万元|

|总计|4.5万元|

- 年节省电费：8.4kWh×365×0.6元/kWh ≈ 1839元。  

- 回报周期：约2.5年（考虑政府农业光伏补贴可缩短至1.8年）。  

五、扩展性设计  

1. 预留接口接入水肥一体化系统，实现温-湿-肥协同控制。  

2. 支持AI学习（TensorFlow Lite模型），预测通风需求（如基于历史气象数据）。  

方案特点：多参数耦合控制、离网/并网双模式、低运维成本，适用于四川多云雾气候的农业场景。    

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