2. 温室传感器选型与布点方案设计

从温室结构推导布点约束

传感器布点不是“均匀撒点”，而是先由温室几何与气流组织确定代表性测点。本例设定一座南北走向文洛式玻璃温室：跨度 9.6 m × 4 跨 = 38.4 m，开间 4 m × 12 间 = 48 m，肩高 4.0 m，脊高 5.8 m，总面积约 1843 m²。作物为高秧番茄，冠层高度 2.2 m，采用东西向栽培垄、南北向作业道。顶部天窗沿脊两侧开启，湿帘位于北端山墙，风机位于南端山墙，形成北→南纵向气流。

由此得到三条硬约束：其一，纵向气流使南北两端存在明显温湿度梯度，测点必须覆盖“进风端—中段—排风端”；其二，冠层高度 2.2 m 意味着温度与湿度必须区分冠层内与冠层上方两个高度层，否则控制算法会误判作物实际感受；其三，CO₂ 施肥口靠近冠层且密度大于空气，测点应置于冠层中部而非屋面附近。

选型：按环境因子匹配量程、精度与防护

选型不是追求最高精度，而是让测量不确定度小于控制死区的 1/3。本例控制目标为温度 22–26 ℃、相对湿度 65%–80%、CO₂ 800–1000 ppm、光照 300–600 W/m²（以 DLI 折算）。据此确定选型参数表：

关键取舍：PT1000 优于 DS18B20 的原因在于长期漂移小、四线制消除引线电阻；CO₂ 传感器必须选带温压补偿的 NDIR 型，因为温室昼夜温差可达 15 ℃，未补偿时读数偏差可达 40 ppm 以上，足以让施肥阀误动作。

布点数量与位置计算

按“每 500 m² 至少 1 个温湿度测点、且覆盖进风端/中段/排风端”的原则，1843 m² 需 4 个以上测点；考虑纵向梯度显著，本例取6 个温湿度测点（3 个纵向位置 × 2 个高度层）。CO₂ 取 2 点（中段与排风端），光照取 2 点（东西两侧对照，用于判断遮阳网均匀性）。

高度层定义：下层 = 冠层中部 1.2 m（代表作物叶片实际感受），上层 = 冠层顶上方 0.3 m，即 2.5 m（代表冠层上方空气，用于通风控制）。平面位置沿南北方向按 1/6、1/2、5/6 布置，避开湿帘正前方 2 m 与风机正后方 2 m 的强扰动区。

布点对控制精度的影响：用梯度数据说明

假设某晴天 13:00 实测（示例数据，用于说明梯度量级）：进风端上层 24.8 ℃、中段上层 26.1 ℃、排风端上层 27.6 ℃，纵向温差达 2.8 ℃；冠层内下层比同位置上层低 1.5～2.0 ℃。若只在中段布 1 个测点，控制算法会把 26.1 ℃ 当作全棚温度，此时排风端已接近 27.6 ℃，超过 26 ℃ 上限却不会触发降温，作物在排风端出现胁迫。

反之，若把测点全部布置在排风端，则进风端会被过度降温，造成能源浪费与冷害风险。正确做法是取多点中位值或按区域加权：控制用温度 = 0.25×进风端 + 0.5×中段 + 0.25×排风端，权重体现面积占比。湿度控制同理，但湿度对局部扰动更敏感，建议取中段两点均值并设置 3 %RH 的死区，避免阀门频繁动作。

CO₂ 布点影响更直接：施肥口附近浓度可能比冠层中部高 200 ppm 以上。若传感器靠近施肥口，控制系统会提前关闭阀门，导致冠层实际浓度不足。将 C1 置于中段冠层中部、C2 置于排风端，可同时反映施肥均匀性与泄漏损失。

方案落地检查表

完成布点后，应在无作物扰动时段（清晨开窗前的 30 min）记录各点静置读数，作为后续数据采集与清洗的基准；若同层偏差超限，先排查安装位置而非直接改控制参数。