系统设计与功能描述

一、多维度环境监测子系统

该子系统是整个控制系统的 “感知层”，在学院绿地关键区域布设了两类监测节点：

1.气象环境监测节点：集成风速风向传感器、空气温湿度传感器、光照传感器、雨量传感器，安装于 1.5 米高的监测杆顶部（如第一张图中 LED 屏上方的气象传感器组），实时捕捉绿地小气候的动态变化。例如，夏季高温时段可通过光照与空气温度数据，分析绿地的热岛效应缓解能力；雨季则通过雨量传感器的降水数据，自动暂停灌溉作业。

2.土壤墒情监测节点：在不同植物群落（如草坪、花灌木、乔木下）的根系层埋置土壤温湿度传感器（分层监测 0-10cm、10-30cm 土层），精准掌握土壤水分与温度的垂直分布规律。以草坪为例，当 0-10cm 土层湿度低于田间持水量的 60% 时，系统即触发灌溉预警。

所有监测数据通过无线传输模块（如 LoRa、4G）实时上传至控制中心，形成绿地环境的 “数字孪生” 图谱。

二、智能灌溉控制子系统

作为系统的 “执行层”，该子系统由智能灌溉控制器、电磁阀、灌溉管网组成，核心是第二张图中的控制箱模块：

1.控制箱集成设计：控制箱内配备可编程逻辑控制器（PLC）、触摸屏人机界面、空气开关、继电器及手动 / 自动控制按钮（如红色停止按钮、绿色启动按钮）。PLC 内置灌溉控制程序，可根据环境监测数据自动生成灌溉指令，也支持管理人员通过触摸屏手动设置灌溉时间、轮灌组等参数。

2.灌溉策略适配性：针对学院绿地不同植物的需水特性（如月季需水频繁、国槐耐旱性强），系统预设多套灌溉策略。例如，草坪区域采用 “少量多次” 的喷灌模式，灌溉时间设置在清晨（减少蒸发损失）；花灌木区域则采用滴灌，重点湿润根系集中区。当土壤墒情传感器检测到水分充足或气象传感器监测到降雨时，系统自动关闭灌溉电磁阀，避免无效用水。

三、数据可视化与管理子系统

该子系统是系统的 “中枢层”，承担数据展示、存储与分析功能：

1.LED 大屏可视化：如第一张图所示，在绿地显眼位置设置 LED 显示屏，实时滚动显示 “空气温湿度、土壤温湿度、灌溉状态” 等关键信息，既为师生提供了直观的环境感知窗口，也起到了科普智慧园林技术的作用。

2.远程监控平台：管理人员可通过电脑或手机 APP 登录平台，查看各监测节点的实时数据、历史曲线及灌溉记录。平台支持数据导出与多维度分析，例如通过对比不同区域的土壤墒情变化，优化灌溉管网的布局；通过分析全年气象数据与灌溉量的关联，迭代作物需水模型。

应用价值与创新点

一、生态与经济价值

1.节水效益显著：系统通过 “按需灌溉” 逻辑，避免了传统灌溉的 “大水漫灌” 问题，经统计，在植被覆盖率约 40% 的校园绿地中，年节水量达 2.3 万立方米，折算节水成本约 3 万元。

2.绿地景观提升：精准的水分管理让植物生长更健康，草坪绿期延长 15 天以上，花灌木开花质量提升，校园绿地的生态服务功能（如碳汇、降温）得到强化。

二、教学与科研价值

1.实践教学载体：系统为园艺技术、园林工程等专业的学生提供了 “环境监测 - 灌溉控制 - 数据管理” 全流程的实践平台，学生可参与传感器安装、程序调试、数据分析等环节，提升专业技能的实操性。

2.科研数据支撑：长期积累的绿地环境与灌溉数据，为研究北方校园绿地的生态需水规律、节水灌溉技术适配性等课题提供了基础素材，助力学院在智慧园林领域的科研突破。

三、技术创新点

1.多系统协同集成：首次在校园绿地中实现 “环境监测 - 灌溉控制 - 数据可视化” 的深度协同，打破了传统灌溉 “单一功能、分散管理” 的局限。

2.低成本高适配性：系统采用成熟的传感器与控制设备，整体建设成本较同类商业化系统降低 20%，且操作界面简洁，易于校园后勤人员掌握，具备在同类院校乃至城市公共绿地中推广的潜力。

综上，北京农业职业学院绿地环境监测灌溉控制系统通过技术集成与模式创新，不仅实现了校园绿地的智慧化养护，更探索出一条 “教学 - 科研 - 应用” 三位一体的校园智慧园林建设路径，为新时代校园生态管理与职业教育实践提供了有益参考。