Hola. Si realmente quieres algo serio para estas cosas se utiliza un PLC que se adaptes a sus necesidades. Si quieres experimentar y aprender con electróncia y programación de lenguaje más bajo o alto nivel, pues entonces con microcontroladores.
Ya hecho este proyecto con Zelio, Simatic 300 , Logo, Logotron, etc...
Informate sobre sensores, los hay de respuesta en digital como analógico. Si es un invernadero grande, ya peudes utilizar Panel táctiles o desde tu PC utilizando WinCC flexible 2005 ó 2007.
EDIT:
Un PLC aprendes rápido, en tu caso te recomiendo
http://www.schneider-electric.com.ar/recursos/software.asp?id_inicial=7Su software es gratuito y estos PLC, también tiene módulo de ampliación Entradas/Salidas con Display de 4 líneas, también tiene Panel táctil de unas buenas pulgada a color. Su instalación la verdad es muy fácil, puedes elegir fuente alimentación en alterna o 24v en continua si deseas poner placas fotovoltaicas para no depender de la red.
Tiene un buen manual en español muy bien explicado.
EDIT2:
Viendo bien la foto que enviaste, la verdad esas dos puertas AND no te hace falta ya que tienes muchos pines de sobra. Internamente mediante programación, ya puedes utilizar estas técnicas de lógica digital. Los PIC también son característicos no solo porque es programable, sino que te ahorra componentes, tamaño, peso y costes. A parte de esto, su mantenimiento sería más fácil y cuanto menos componentes menos posibilidad hay de averías, con lo cual, si hay algo, es más fácil de encontrar.