温室自动灌溉系统如何工作？分步骤工作原理

在现代温室种植中，精准灌溉是保护植物健康和最大限度提高产量的最关键因素之一。传统的、手动灌溉方法；因过度灌溉导致的根部腐烂、因灌溉不足导致的植物压力、高昂的人工成本和水资源浪费等许多问题也随之而来。数字农业技术旨在从根本上解决这些问题。那么，一个温室自动灌溉系统究竟是如何工作的呢？

工作原理基于一个类似于人体的生态系统：感知数据的“传感器”（眼睛）、处理这些数据并做出决策的“大脑”（中心站）以及执行这些决策的“执行器”（阀门控制单元）。以下是采用 esular 技术的该系统分步骤工作原理。

核心组件：智能温室生态系统

功能齐全的自动灌溉系统由三个主要组件组成：

• 1. 观察者（传感器）： 专为温室设计的无线土壤水分传感器，测量环境气候的无线气候传感器（CO2、湿度、温度）以及测量水位的设备。
• 2. 大脑（中心站 - Gateway）： 主控制单元，通过无线（通常是 LoRa）从现场所有传感器收集数据，并将这些数据传输到云端（GSM/Wi-Fi）。同时，该单元也负责向阀门发送指令。
• 3. 执行器（阀门控制单元）： 无线智能阀门控制设备，接收来自中心站的“开启”或“关闭”指令，并触发原有的电磁阀。

分步骤工作原理：从数据到行动

自动灌溉循环通过这三个组件的完美配合实现。过程遵循“观察、学习、管理”的理念。

步骤 1：安装与布局

系统开始运行前，首先进行物理安装。Esular 中心通信站 (Gateway) 放置在温室或土地的中心点，以便与所有传感器和阀门通信。无线土壤水分传感器安装在植物根部活跃的深度（例如：30cm、60cm）以及最能代表温室整体水分状况的点。最后，无线智能阀门控制单元放置在温室现有灌溉阀（电磁阀）旁边并连接。

该系统的最大优势在于 esular 技术完全无线。传感器和阀门控制单元都不需要拉设电源线或数据线；它们全部采用电池供电或太阳能供电。

步骤 2：数据收集（传感器网络启动）

安装完成后，“观察者”开始工作。安装在土壤中的无线土壤水分传感器以固定的间隔（例如：每 30 分钟一次）测量土壤的水分和温度水平。同时，温室气候传感器也会测量空气的湿度、温度和 CO2 水平。

步骤 3：通信（数据流向中心）

传感器测得的数据（例如：“区域 1 水分：35%”）通过低功耗 LoRaWAN 无线技术发送到中心站 (Gateway)。该站即使在长达 10 公里的距离内也能安全地收集这些数据。

步骤 4：决策（大脑分析）

中心站接收来自传感器的“35% 水分”数据。该数据会与用户预先通过移动应用程序设定的规则进行比对。

例如，规则可能如下：

如果 '区域 1 水分' < 40% (最小阈值) 且 '天气预报' 无降雨 那么 开启 '区域 1 阀门' 45 分钟

中心站根据此规则决定是否需要灌溉。

步骤 5：采取行动（无线阀门控制）

“大脑”做出决策后向“执行器”发送指令。中心站通过 LoRaWAN 向“区域 1”的无线智能阀门控制单元发送信号：“开启”。

阀门控制单元接收到信号后，立即向连接的 9V 脉冲电磁阀发送一个微弱的电信号。该信号使阀门开启，灌溉开始。此指令不需要任何电缆。

步骤 6：循环完成与监控

灌溉开始，土壤变湿。土壤水分传感器继续测量。当水分水平从 35% 达到 45%、55%，最后达到 60%（用户设定的最大阈值）时，传感器再次将此新信息发送到中心站。

中心站感知到水分已达到目标（例如：60%），这次向阀门控制单元发送“关闭”指令。阀门关闭，灌溉停止。整个过程由用户通过移动应用程序实时监控并报告。

系统基石：Esular 产品

为了实现这个自动灌溉生态系统，使用了由 esular 开发的、完全兼容的工业级产品。以下是该系统的主要主角：

1. 无线电池供电土壤水分传感器

作为系统的“眼睛”，该传感器可分 1、2、3 或 4 个不同等级测量土壤的水分和温度。通过可选的 EC 测量，它还能让您跟踪土壤的盐分和养分水平。凭借太阳能电池板和电池结构，它可以运行多年而无需维护。

2. 无线智能阀门控制单元

作为系统的“手”，该设备连接到您现有的电磁阀。它根据从中心站接收的指令开启或关闭您的阀门。提供 1、2 或 4 个阀门输出的型号，且完全无线。得益于太阳能电池板结构，它不会产生能源问题。

3. 中央控制站 (Gateway)

作为系统的“大脑”，该站点的 LoRa 范围可达 10 公里，可同时与数百个传感器和阀门控制设备通信。通过 GSM（SIM 卡）或 Wi-Fi 连接到云平台，让您可以在世界任何地方管理您的系统。

结论：基于数据的智能灌溉

温室自动灌溉系统的工作原理基于“测量、决策、执行”的循环。Esular 技术在不依赖电缆和能源的情况下，可靠地实现了整个循环的自动化。结果是，与传统方法不同，您的灌溉决策不是基于假设或日历，而是基于来自植物根部区域的实时数据。

采用这种方法，可以实现高达 60% 的节水、高达 40% 的产量增加和高达 60% 的人工成本降低。为了将您的温室带入数字农业时代并提高效率，自动化不是奢侈品，而是必需品。

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