摘要：随着城市农业和立体种植的发展，集装箱农场作为一种新型的智慧农业形态，因其便捷部署、可控环境、节能高效而受到广泛应用。为保障作物健康生长，需要对集装箱内的温度、湿度、二氧化碳浓度等环境要素进行智能监测与调控。本文提出基于4G联网的温湿度二氧化碳通风智能控制方案，
一、方案介绍
随着城市农业和立体种植的发展，集装箱农场作为一种新型的智慧农业形态，因其便捷部署、可控环境、节能高效而受到广泛应用。为保障作物健康生长，需要对集装箱内的温度、湿度、二氧化碳浓度等环境要素进行智能监测与调控。本文提出基于4G联网的温湿度二氧化碳通风智能控制方案，实现远程监控、自动调节与智能预警。
二、监测目标
实时获取集装箱内温度、湿度、CO₂浓度。实现远程智能通风控制，保持环境稳定。支持异常数据预警，保障作物安全生长。历史数据可视化与导出分析，辅助种植管理。三、需求分析
精准监测：多点采集，避免单点误差。自动通风：根据设定阈值自动启停风机与新风系统。远程运维：通过4G模块实现手机App和网页端远程查看与控制。异常预警：温湿度或CO₂超标时自动告警。节能控制：通风设备联动智能启停，降低能耗。四、监测方法
温湿度：使用高精度数字温湿度传感器（如SHT35）；CO₂浓度：使用红外光学CO₂传感器（如MH-Z19C）；数据传输：使用4G主动上报型数据采集主机；通风控制：继电器控制风机、电动排气扇与新风系统。五、应用原理
传感器持续采集环境参数，采集主机通过4G网络将数据上传至云平台。系统设定各参数上下限，若出现异常，则通过物联网平台自动控制风机、开启排风或引入新风，并可远程调节控制逻辑。
六、功能特点
多参数同步采集，数据同步上传；支持本地联动与远程控制双模式；远程App/网页端参数设置与数据查看；自动生成数据报表，支持下载导出；实时预警推送，支持短信、微信通知。七、硬件清单
序号
名称
型号/规格
数量
1
温湿度传感器
SHT35工业级
3
2
二氧化碳传感器
MH-Z19C或NDIR型
3
3
4G采集主机
S-CG203型
1
4
智能继电控制器
内置4路继电输出
1
5
工业排风风机
AC220V 350W
2
6
电动百叶新风系统
带风量调节功能
1
7
电源模块
220V转12V/24V
若干
8
防水布线材料
工业级防护
若干
八、硬件参数（量程与精度）
设备
量程
精度
温湿度传感器
-40125℃，0100%RH
±0.2℃ / ±1.8%RH
CO₂传感器
0~5000 ppm
±(50 ppm ± 3%)
4G采集主机
支持Modbus传感器接入
通信稳定、延迟低
智能继电控制器
4路输出（AC/DC兼容）
控制响应＜1秒
九、方案实现
安装传感器于集装箱顶部、中部与底部位置；风机与新风系统布置在对角方向，形成良好通风；4G主机接入传感器并配置上传周期（如每5分钟）；设置参数阈值（如温度≥30℃自动通风）；系统上线后通过手机App/网页端查看、控制与调整。十、数据分析
自动记录每日/每月温湿度与CO₂趋势曲线；数据下载导出为Excel格式；通过图表分析通风频率、环境波动对作物影响；辅助制定种植策略和调节方案。十一、预警决策
超温、超湿、CO₂超标三类预警机制；支持三级预警（轻度、中度、严重）；支持短信、微信或邮件推送；平台提供操作建议（如开启风机、延长通风时长）。十二、方案优点
环境闭环调节，保障作物健康；可远程管理，节约人工巡检成本；高集成性，适合集装箱小空间使用；模块化硬件，安装维护便捷；数据化管理，提升农场智能化水平。十三、应用领域
集装箱蔬菜工厂；城市屋顶农业；教学与科研型植物工坊；可移动农业实验舱；地震等灾区应急种植单元。十四、效益分析
项目
效益内容
农作物产量提升
精准控制环境，提高发芽率与生长速度
人力成本下降
减少现场巡视与人工调控环节
能源成本优化
通风设备按需启停，减少不必要能耗
运营管理科学化
历史数据可追溯，为决策提供依据
投资回报周期
一年内节省成本超过20%，两年回本
十五、国标规范
《GB/T 20478-2006 温室气候参数监测系统技术要求》《GB 12358-2006 作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》《GB/T 22239-2019 信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》《GB/T 36456-2018 智慧农业 通用技术规范》十六、参考文献
《现代农业环境控制技术》— 农业出版社李军等，《集装箱植物工厂气候控制研究》，《农业工程学报》，2021中国农业科学院智慧农业研究报告（2022版）十七、案例分享
项目名称：山东某智慧集装箱叶菜农场
项目规模：6个集装箱单元采集设备：SHT35温湿度+MH-Z19C CO₂+S-CG203主机效果：实现全天候数据监测与智能通风，作物生长周期缩短约15%，通风设备能耗降低约22%，系统上线3个月，收获客户良好反馈。来源：欣仰邦
