Controlled Environment Agriculture (CEA) demands precise, adaptive climate management across distributed infrastructure. This paper presents IOGRUCloud, a scalable three-tier IoT platform that integrates AI-driven control with edge computing for automated greenhouse climate regulation. The system architecture separates field-level sensing and actuation (L1), facility-level coordination (L2), and cloud-level optimization (L3-L4), enabling progressive autonomy from rule-based to fully autonomous operation. A Vapor Pressure Deficit (VPD) cascading control loop governs temperature and humidity with GRU-enhanced PID tuning, reducing manual calibration effort by 73%. Deployed across 14 production greenhouses totaling 47,000 m2, the platform demonstrates 23% reduction in energy consumption and 31% improvement in climate stability versus baseline. The system handles 2.3M daily sensor events with 99.7% uptime. We release the architecture specification and deployment results to support reproducibility in smart agriculture research.

Bản dịch tiếng Việt:

Nông nghiệp môi trường được kiểm soát (CEA) yêu cầu quản lý khí hậu thích ứng và chính xác trên cơ sở hạ tầng phân tán. Bài viết này trình bày IOGRUCloud, một nền tảng IoT ba tầng có thể mở rộng, tích hợp điều khiển do AI điều khiển với tính toán biên để điều chỉnh khí hậu nhà kính tự động. Kiến trúc hệ thống tách biệt cảm biến và truyền động ở cấp trường (L1), điều phối ở cấp cơ sở (L2) và tối ưu hóa cấp độ đám mây (L3-L4), cho phép tự chủ dần dần từ hoạt động dựa trên quy tắc sang hoạt động tự chủ hoàn toàn. Vòng điều khiển xếp tầng Độ thiếu hụt áp suất hơi (VPD) chi phối nhiệt độ và độ ẩm bằng cách điều chỉnh PID được tăng cường bởi GRU, giúp giảm 73% công sức hiệu chuẩn thủ công. Được triển khai trên 14 nhà kính sản xuất với tổng diện tích 47.000 m2, nền tảng này cho thấy mức tiêu thụ năng lượng giảm 23% và cải thiện 31% độ ổn định khí hậu so với mức cơ bản. Hệ thống xử lý 2,3 triệu sự kiện cảm biến hàng ngày với thời gian hoạt động là 99,7%. Chúng tôi công bố kết quả triển khai và đặc tả kiến ​​trúc để hỗ trợ khả năng tái tạo trong nghiên cứu nông nghiệp thông minh.

Document Ready

Click below to load the full PDF document natively.