產(chǎn)品詳情
水肥一體化技術(shù)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。水肥一體化是借助壓力系統(tǒng)（或地形自然落差），將可溶性固體或液體肥料，按土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律和特點，配兌成的肥液與灌溉水一起，通過可控管道系統(tǒng)供水、供肥，使水肥相融后，通過管道和滴頭形成滴灌、均勻、定時、定量，浸潤作物根系發(fā)育生長區(qū)域，使主要根系土壤始終保持疏松和適宜的含水量，同時根據(jù)不同的作物的需肥特點，土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況；蔬菜不同生長期需水，需肥規(guī)律情況進行不同生育期的需求設(shè)計，把水分、養(yǎng)分定時定量，按比例直接提供給作物。
二、水肥一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要作用
1. 節(jié)水省肥：
滴灌水肥一體化，直接把作物所需要的肥料隨水均勻的輸送到植株的根部，作物“細酌慢飲”，大幅度地提高了肥料的利用率，可減少50%的肥料用量，水量也只有溝灌的30%-40%。
2.省工，省時：
傳統(tǒng)的溝灌、施肥費工費時，非常麻煩。而使用滴灌，只需打開閥門，合上電閘，幾乎不用工。
3.減輕病害：
大棚內(nèi)作物很多病害是土傳病害，隨流水傳播。如辣椒疫病、番茄枯萎病等，采用滴灌可以直接有效的控制土傳病害的發(fā)生。滴灌能降低棚內(nèi)的濕度，減輕病害的發(fā)生。
4. 控溫調(diào)濕：
冬季使用滴灌能控制澆水量，降低濕度，提高地溫。傳統(tǒng)溝灌會造成土壤板結(jié)、通透性差，作物根系處于缺氧狀態(tài)，造成漚根現(xiàn)象，而使用滴灌則避免了因澆水過大而引起的作物漚根、黃葉等問題。
5. 水肥均衡：
采用滴灌，可以根據(jù)作物需水需肥規(guī)律隨時供給，同時也更加能促進養(yǎng)分的吸收。
三、經(jīng)濟效益分析
注：“節(jié)本增收”中包含節(jié)省人工費、肥料、農(nóng)藥
一套完整的水肥一體化系統(tǒng)通常包括水源工程、首部樞紐、田間輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)和灌水器等四部分，實際生產(chǎn)中由于供水條件和灌溉要求不同，施肥系統(tǒng)可能僅由部分設(shè)備組成。
4.1水肥一體化系統(tǒng)原理圖
五.水肥一體化系統(tǒng)組成
5.1水源系統(tǒng)
江河、渠道、湖泊、井、水庫均可作為水源，只要水質(zhì)符合灌溉要求，均可作為灌溉的水源。為了充分利用各種水源進行灌溉，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相應的輸配電工程，這些統(tǒng)稱為水源系統(tǒng)。
5.2首部樞紐系統(tǒng)
其首部樞紐系統(tǒng)主要包括水泵、過濾器、壓力和流量監(jiān)測設(shè)備、壓力保護裝置、施肥設(shè)備（水肥一體機）和自動化控制設(shè)備。首部樞紐擔負著整個系統(tǒng)的驅(qū)動、檢控和調(diào)控任務，是全系統(tǒng)的控制調(diào)度中心。
5.2.1水肥一體機
水肥一體機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包包括：控制柜、觸摸屏控制系統(tǒng)、混肥硬件設(shè)備系統(tǒng)、無線采集控制系統(tǒng)。支持pc端以及微信端實施查看數(shù)據(jù)以及控制前端設(shè)備；新普惠水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)可以幫助生產(chǎn)者很方便的實現(xiàn)自動的水肥一體化管理。系統(tǒng)由上位機軟件系統(tǒng)、區(qū)域控制柜、分路控制器、變送器、數(shù)據(jù)采集終端組成。通過與供水系統(tǒng)有機結(jié)合，實現(xiàn)智能化控制?？蓪崿F(xiàn)智能化監(jiān)測、控制灌溉中的供水時間、施肥濃度以及供水量。變送器（土壤水分變送器、流量變送器等）將實時監(jiān)測的灌溉狀況，當灌區(qū)土壤濕度達到預 先設(shè)定的下限值時，電磁閥可以自動開啟，當監(jiān)測的土壤含水量及液位達到預設(shè)的灌水定額后，可以自動關(guān)閉電磁閥系統(tǒng)?？筛鶕?jù)時間段調(diào)度整個灌區(qū)電磁閥的輪流 工作，并手動控制灌溉和采集墑情。整個系統(tǒng)可協(xié)調(diào)工作實施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電，減少勞動強度，降低人力投入成本。
系統(tǒng)配置如下
| 項目 | 內(nèi)容 |
| 控制方式 | ·時間控制：設(shè)定時間灌溉 |
| ·肥水比例：設(shè)定流量比例來控制水肥比 | |
| ·外部信號控制：土壤濕度控制水泵開關(guān) | |
| ·無線控制：無線采集傳感器值及控制 | |
| 電磁閥（區(qū)間數(shù)） | ·共分為6個區(qū)間（可擴展） |
| 系統(tǒng)特征 | ·肥料控制：肥料供應量百分比來控制 |
| ·流量控制：根據(jù)各個大棚內(nèi)流量傳感器的值判斷閥門狀態(tài) | |
| ·可選擇施肥或者直接灌溉 | |
| ·灌溉使用原灌溉網(wǎng)絡(luò)的壓力不需要加壓泵 | |
| ·報警及停止：超出壓力上限值時發(fā)出報警及停止運行 | |
| ·報警及停止：超出土濕上限值時發(fā)出報警及停止運行 | |
| ·一鍵灌水：緊急灌水（手動灌水） | |
| ·臨時停止：一鍵停止運行功能 | |
| ·灌溉區(qū)域閥門采集使用無線傳輸節(jié)約拉線成本 | |
| 硬件特征 | ·液晶觸摸屏顯示 |
| ·耐腐蝕材料及配件 | |
| ·控制柜 |
5.2.2兩大平臺
電腦云端界面
用戶信息查詢與操作入口應支持大部分瀏覽器，使得與設(shè)備無關(guān)。簡單，免于安裝，易于使用。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺可成為管理和控制的完整農(nóng)莊信息
系統(tǒng)和控制管理平臺，配置不同的功能模塊可靈活地實現(xiàn)對應現(xiàn)場環(huán)境的信息采集、控制和管理。
手動模式
手動模式即為人為手動控制個個泵以及閥門實現(xiàn)灌溉施肥的目的。手動模式適用于在施肥灌溉情況較復雜時，通過人為的干預，達到施肥灌溉目的。采用此種方式，需要有一定的技術(shù)專業(yè)知識作為支撐，
自動模式
自動模式即為對園區(qū)種植作物固定，在一段時間內(nèi)執(zhí)行相同的命令，實現(xiàn)相同的功能下使用，此操作節(jié)省人力，使施肥灌溉自動化、智能化。
時間段模式
時間段模式即為預設(shè)時間，在相應的時間段內(nèi)執(zhí)行相應的命令，實現(xiàn)各區(qū)的灌溉施肥的目的。
閾值模式
閾值模式即為上下限模式，工作在此模式下，當采集的墑情或其他數(shù)據(jù)達到預設(shè)的閥值時，設(shè)備自動運行，執(zhí)行相應的開啟或關(guān)閉泵或閥門的命令。
移動終端
建立手機系統(tǒng)，客戶直接采用微信客戶端就可以控制和查看實時數(shù)據(jù)，手機端具有手動啟動、關(guān)閉電磁閥，水泵等設(shè)備功能。
5.2.3過濾系統(tǒng)
過濾系統(tǒng)的主要類型有：
介質(zhì)過濾系統(tǒng)：
砂石介質(zhì)過濾器主要用來處理水中有機雜質(zhì)和藻類，主要適用于開放性水源如：水庫、池塘及渠道水的初級過濾，一般在其后面配備疊片式過濾器作為二級過濾。
離心過濾系統(tǒng)：
離心式過濾器的工作原理由高速旋轉(zhuǎn)水流產(chǎn)生的離心力，將沙粒和其他較重的雜質(zhì)從水體中分離出來，它內(nèi)部沒有濾網(wǎng)，也沒有可拆卸的部件，保養(yǎng)維護很方便，它主要適用于井水或含沙量較大的渠道水的初級過濾，一般在其后面配備疊片式過濾器作為二級過濾。
疊片過濾系統(tǒng)：
疊片式過濾器清洗簡單方便，過流能力大，過濾效果非常好，并且易于控制。通常作為二級過濾。
網(wǎng)式過濾系統(tǒng)：
單層過濾，過濾效果一般，但使用維護簡單，常用于水質(zhì)較好，或者用于二級過濾。
全自動反沖洗過濾器：
當達到一定的壓差時，或設(shè)定的時間內(nèi)系統(tǒng)自動進入反沖洗狀態(tài)，控制器控制閥門改變水流方向，過濾器底部單向隔膜關(guān)閉主通道，反沖洗進入四組噴嘴通道，和噴嘴通道連接的活塞腔內(nèi)的水壓上升，活塞向上運動克服彈簧對疊片的壓力，并在疊片組頂部釋放活塞空間，同時反沖洗水從四組噴嘴通道上面的35*4個噴嘴沿疊片切線的方向高速噴射，使疊片旋轉(zhuǎn)并均勻分開，噴洗水噴洗疊片表面，將截留在疊片上的雜質(zhì)噴洗甩出。當反沖洗結(jié)束時，水流方向再次改變，疊片再次被壓緊，系統(tǒng)重新進入過濾狀態(tài)。
5.2.4施肥系統(tǒng)
水肥一體化施肥系統(tǒng)原理由灌溉系統(tǒng)和肥料溶液混合系統(tǒng)兩部分組成。灌溉系統(tǒng)主要由灌溉泵、穩(wěn)壓閥、控制器、過濾器、田間灌溉管網(wǎng)以及灌溉電磁閥構(gòu)成。肥料溶液混合系統(tǒng)由控制器、肥料灌、施肥器、電磁閥、傳感器以及混合罐、混合泵組成。按照控制方式的不同，施肥系統(tǒng)可分為兩大類：一類是按比例供肥，其特點是以恒定的養(yǎng)分比例向灌溉水中供肥，供肥速率與滴灌速率成比例。如文丘里注入法和供肥泵法。另一類是定量供肥，又稱為總量控制，其特點是整個施肥過程中養(yǎng)分濃度是變化的，不能實現(xiàn)精確施肥，如壓差式施肥罐法，
壓差式施肥罐：
該施肥系統(tǒng)簡單，便宜不需要外部動力就可以達到較高的稀釋倍數(shù)。同樣，該系統(tǒng)也存在如無法精確控制灌溉水中的肥料流速和養(yǎng)分濃度、無法實現(xiàn)自動化操作等缺陷，
文丘里施肥器：
文丘里施肥器主要由閥門、文丘里、三通、彎頭等幾個部分連接而成。其原理是由于水流運動時流速不同從而產(chǎn)生壓力差，利用壓力差將液體肥料壓入輸水管網(wǎng)中的一種施肥裝置。
文丘里施肥器的優(yōu)點：①省肥，省力，省工，省成本；
②可降低對作物根系的損傷；減少土壤板結(jié)；
③使施肥量達到均勻一致，施肥深度一致，施肥距離保持一致
文丘里施肥器的缺點：壓力損失較大，吸肥量受壓力波動的影響，一般適用灌區(qū)面積不大的場合（溫室大棚和小規(guī)模農(nóng)田）。為保障系統(tǒng)中保持穩(wěn)定壓力，需要配置增壓泵。
泵吸肥法：
泵吸肥法主要是用于有泵加壓的灌溉系統(tǒng)，主要用于有統(tǒng)一管理的種植區(qū)，水泵一邊吸水，同時一邊吸肥。主要結(jié)合施肥桶使用，主要原理是利用離心泵吸水管內(nèi)形成的負壓將肥料溶液吸入管網(wǎng)系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)肥液管上閥門或者水肥一體機上的浮子流量計，可以控制施肥速度，肥水在管網(wǎng)輸送中自行均勻混合，不需人工配置溶度。
泵吸肥法的優(yōu)點:不需外加動力，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，施肥時調(diào)節(jié)肥液管上的閥門或水肥一體機上的浮子流量計，控制施肥速度和比例，實現(xiàn)精準施肥。
泵吸肥法的缺點:施肥時要有人看管，當肥液快完的時立即關(guān)閉吸肥管的上的閥門，但如果采用新普惠智能水肥一體機，就可以自己流速設(shè)置灌溉和施肥時間，避免人一直在現(xiàn)場。
泵注肥法：
泵注肥法的原理利用加壓泵將肥料溶液注入有壓力管道，通常泵產(chǎn)生的壓力必須大于輸水管的水壓，否則肥料無法注入。
泵注肥法的優(yōu)點:施肥速度可控性強，施肥濃度均勻一致，操作方便，不消耗系統(tǒng)壓力。
泵注肥法的缺點：泵注肥法需要單獨配置施肥泵，成本較高。
5.2.5 保護/控制系統(tǒng)：
測控保護裝置包括水表、壓力表、止回閥、空氣閥、減壓閥等。減壓閥是保持閥門下游的壓力一致；空氣閥是灌溉系統(tǒng)中的保護性設(shè)備之一，它通過排出或向系統(tǒng)中補充空氣，從而消除因空氣對系統(tǒng)造成的各種不利影響；止回閥是防止介質(zhì)倒流的閥門。
檢測裝置最基本的是EC/pH檢測，在整個配肥過程中，肥液EC和pH的控制對于作物來說是至關(guān)重要的，否則達不到施肥效果，因此，系統(tǒng)需要實時監(jiān)測EC/pH的變化，并及時通過調(diào)配水肥比例和注酸通道對EC/pH進行有效控制；除EC/pH檢測外，肥料罐（池）及混肥罐液位的實時變化、管道壓力、流量等參數(shù)也需要進行檢測，以保證整個系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定工作。
5.3輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)
由干管、支管、毛管組成。干管一般采用PVC管材，支管一般采用PE管材或PVC管材，管徑根據(jù)流量分級配置,毛管目前多選用內(nèi)鑲式滴灌帶或邊縫迷宮式滴灌帶；首部及大口徑閥門多采用鐵件。干管或分干管的首端進水口設(shè)閘閥，支管和輔管進水口處設(shè)球閥。
輸配水管網(wǎng)的作用是將首部處理過的水, 按照要求輸送到灌水單元和灌水器，毛管是微灌系統(tǒng)的最末一級管道，在滴灌系統(tǒng)中，即為滴灌管，在微噴系統(tǒng)中，毛管上安裝微噴頭。
5.4無線閥門控制器
閥門控制器是接收由田間工作站傳來的指令并實施指令的下端。閥門控制器直接與管網(wǎng)布置的電磁閥相連接，接收到田間工作站的指令后對電磁閥的開閉進行控制，同時也能夠采集田間信息，并上傳信息至田間工作站，一個閥門控制器可控制多個電磁閥。
電磁閥是控制田間灌溉的閥門，電磁閥由田間節(jié)水灌溉設(shè)計輪灌組的劃分來確定安裝位置及個數(shù)。
6.灌水器系統(tǒng)
微灌按微灌灌水流量小，一次灌水延續(xù)時間較長，灌水周期短，需要的工作壓力較低，能夠較精確的控制灌水量，能把水和養(yǎng)分直接地輸送到作物根部附近的土壤中去。按灌水時水流出流方式的不同，可以將微灌分為四種形式。
（1） 滴灌
滴灌是通過安裝在毛管上的滴頭、孔口或滴灌帶等灌水器將水一滴一滴地，均勻而又緩慢地滴入作物根區(qū)附近土壤中的灌水形式。由于滴水流量小，水滴緩慢入土，因而在滴灌條件下除緊靠滴頭下面的土壤水分處于飽和狀態(tài)外，其他部分的土壤水分均處于非飽和狀態(tài)，土壤水分主要借助毛管張力作用入滲和擴散。
（2） 地表下滴灌
地表下滴灌是將全部滴灌管道和灌水器埋入地表下面的一種灌水形式，這種灌水形式能克服地面毛管易于老化的缺陷，防止毛管損失或丟失，同時方便田間作業(yè)。與地下滲灌相比，區(qū)別是僅濕潤部分土體。
（3） 微型噴灑灌溉
利用折射式、輻射式或旋轉(zhuǎn)式微型噴頭將水噴灑在枝葉上或樹冠下地面上的一種灌水形式，簡稱微噴。微噴即可以增加土壤水分又可提高空氣濕度，起到調(diào)節(jié)田間小氣候的作用。
（4） 涌泉灌溉
涌泉灌溉是通過安裝在毛管上的涌水器形成的小股水流，以涌泉方式使水流入土壤的一種灌水形式。涌泉灌溉的流量比滴灌和微噴灌大，一般都超過土壤的入滲速度。為了防止產(chǎn)生地表徑流，需要在涌水器附近挖一小水坑或滲水溝以分散水流。涌泉灌溉尤其適合于果園和植樹造林林木的灌溉。
微灌的優(yōu)點
省水微灌可以非常方便地將水灌到每一株植物附近的土壤中，經(jīng)常維持較低的水壓力滿足作物生長需要。微灌具有以下諸多優(yōu)點：
（1）省水、省工、節(jié)能。
（2）灌水均勻。微灌系統(tǒng)能夠做到有效地控制每個灌水器的出水流量，灌水均勻度高，一般可達80%~90%。
（3）增產(chǎn)。微灌能適時適量地向作物根區(qū)供水供肥，為作物根系活動層土壤創(chuàng)造了很好的水、熱、氣、養(yǎng)分狀況，因而可實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
（4）對土壤和地形的適應性強。微灌的灌水強度可根據(jù)土壤的入滲特性選用相應的灌水器，并對其調(diào)節(jié)，不產(chǎn)生地表徑流和深層滲漏。微灌是采用壓力管道將水輸送到每棵作物的根部附近，可以在任何復雜的地形條件下有效工作，甚至在某些很陡的土地或在亂石灘上種的樹也可以采用微灌。
微灌的缺點
灌水器易堵塞
滴水器中很小的水流通道堵塞是滴灌應用中最主要的問題，檢測堵塞是很困難的，堵塞使毛管管路出水不均，嚴重時會使整個系統(tǒng)無法正常工作，甚至報廢。
鹽分積累
當在含鹽量高的土壤上進行滴灌或是利用咸水滴灌時，鹽分會積累在濕潤區(qū)的邊緣，若遇小雨，這些鹽分可能會被沖到作物根區(qū)而引起鹽害。這時需進行沖洗，必要時輔以噴灌或地面灌溉。在沒有充分沖洗條件的地方或是秋季無充足降雨的地方，則不要在高含鹽量的土壤上進行滴灌或利用咸水滴灌。
可能限制根系的發(fā)展
由于微灌只濕潤部分土壤，加之作物的根系有向水性，這樣就會引起作物根系集中向濕潤區(qū)生長。
總之，微灌的適應性較強，使用范圍較廣，各地應根據(jù)當?shù)氐淖匀粭l件、作物種類等因地制宜地選用。
微灌工程設(shè)計
1.滴灌系統(tǒng)田間布置
（1） 毛管和滴頭布置：滴頭的布置形式取決于作物種類、種植方式、土壤類型、當?shù)仫L速條件、降雨以及所選用的滴頭類型，還需同時考慮施工、管理方便、對田間農(nóng)作的影響及經(jīng)濟因素等。
條播密植作物
大部分作物如棉花、玉米、蔬菜、甘蔗等均屬于條播密植作物，需采用較高的濕潤比，一般宜大于60%。毛管和滴頭的用量相應較多。這時毛管順作物行向布置，滴頭均勻地布置在毛管上，滴頭間距為0.3-1m，毛管有2種布置形式：1.每行作物一根毛管，當作物行間距超過1m和輕質(zhì)土壤（一般為沙壤土、沙土）時，采用這種布置形式。
2.每2行或多行作物一條毛管。當作物行間距小于1m時，考慮使用每2行作物布置一根毛管，當間距小于0.3m時，宜考慮多行作物一條毛管
果園
果樹的種植間距變化較大，從0.5m*0.5m到6m*6m。因此毛管和滴頭的布置方式也很多。
1.一行果樹布置一條毛管。當樹形較小，土壤為中壤以上的土壤時，采用一行果樹布置一條毛管比較適宜。滴頭沿毛管的間距為0.5-1.0m，視土壤情況而定，一般要求能形成一條濕潤帶。
2.一行果樹布置二條毛管。當樹行距較大（一般大于4m）土壤為中壤以上的土壤時，采用一行果樹布置兩條毛管布置形式較適宜。
3.當果樹間距較大（一般大于5m）或在極干旱地區(qū)，可考慮曲折毛管和繞樹毛管布置形式。優(yōu)點在于，濕潤面積近于圓形，與果樹根系的自然分布一致。在成齡果園建設(shè)滴灌系統(tǒng)時，由于作物根系發(fā)育完善，可采用這種布置方式。
干、支管布置
干、支管的布置取決于地形、水源、作物分布和毛管的布置。其布置應達到管理方便、工程費用小的要求。在山丘地區(qū)，干管多沿山脊布置或沿等高線布置。支管則垂直于等高線，向兩邊的毛管配水。在平地，干、支管應盡量雙向控制，兩側(cè)布置下級管道，可節(jié)省管材。
3.首部樞紐布置
一個滴灌系統(tǒng)能否正常、方便安全的運行，發(fā)揮其效益，除了須十分謹慎選用灌水器外，還須更為謹慎地選擇首部樞紐。同時，過濾器是關(guān)鍵所在，一旦過濾器出現(xiàn)故障，會在很短的時間內(nèi)將成千上萬只灌水器堵塞，造成滴灌系統(tǒng)報廢。如果水源距灌溉地塊較近時，首部系統(tǒng)一般安裝在泵站附近，以便運行管理。
噴灌系統(tǒng)
用專門的管道系統(tǒng)和設(shè)備將有壓力送至灌溉地段并噴射到空中形成細小水滴灑到田間的一種灌溉方法。
噴灌的優(yōu)點
（1） 節(jié)約用水
（2） 增加農(nóng)作物產(chǎn)量、提高農(nóng)作物品質(zhì)
（3） 節(jié)省勞力
（4） 適應性強：噴灌是將水直接噴曬在天面上，并且在一定條件下不產(chǎn)生徑流，所以在土壤透水性強或地形坡度較大的條件下仍可以采用噴灌，在大多數(shù)情況下無需為灌溉而平整土地和控制地面坡度。
噴灌的缺點
（1） 噴灑作業(yè)受風的影響
（2） 設(shè)備投資高，噴灌系統(tǒng)工作壓力較高，對設(shè)備的耐壓要求也高，從而設(shè)備投資一般較高。
（3） 耗能較高 噴灌則要利用水的壓力使水流破碎成水滴并且噴灑到規(guī)定范圍內(nèi)，顯然噴灌需要多消耗一部分能源。
（4） 噴灌工程—田間管道系統(tǒng)的布置設(shè)計
田間管道系統(tǒng)的布置取決于田塊的形狀、地面坡度、耕作與種植方向、灌溉季節(jié)的風速風向、噴頭的組合間距等情況，需進行多方案比較，擇優(yōu)選用，主要有以下兩種形式。1.豐字形布置 2.梳齒形布置
田間管道系統(tǒng)布置的原則
（1） 應符合噴灌工程規(guī)劃的要求
（2） 噴灑支管應盡量與耕作和作物種植方向一致
（3） 噴灑支管平行等高線布置，如果條件限制，至少也應盡量避逆坡布置
（4） 在風向比較恒定的噴灌區(qū)，支管垂直于主風向布置，應盡量避免平行主風向布置。
（5） 噴灑支管與上一級管道的連接，應避免銳角相交，支管鋪設(shè)應力求平順、減少折點。
在貫徹以上原則時，有時會出現(xiàn)矛盾，這時應根據(jù)具體情況進行比較，分清主次，因地制宜地確定布置方案。
六.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
6.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)—土壤墑情監(jiān)控系統(tǒng)
“智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)”立足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，融入的“物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算”技術(shù)，借助個人電腦、智能手機，實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場氣象、土壤、水源控制的實時監(jiān)測，并對大棚、溫室的灌溉、通風、降溫、增溫等農(nóng)業(yè)設(shè)施實現(xiàn)遠程自動化控制。結(jié)合視頻直播、智能預警等強大功能，系統(tǒng)可幫助廣大農(nóng)業(yè)工作者隨時隨地掌握農(nóng)作物生長狀況及環(huán)境變化趨勢，為用戶提供一套高效便捷、功能強大的農(nóng)業(yè)監(jiān)控解決方案。系統(tǒng)包括監(jiān)控中心、報表中心、任務中心。
土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤墑情（土壤濕度）的長時間連續(xù)監(jiān)測。用戶可以根據(jù)監(jiān)測需要，靈活布置土壤水分傳感器；也可將傳感器布置在不同的深度，測量剖面土壤水分情況。系統(tǒng)還提供了額外的擴展能力，可根據(jù)監(jiān)測需求增加對應傳感器，監(jiān)測土壤溫度、土壤電導率、土壤PH值、地下水水位、地下水水質(zhì)以及空氣溫度、空氣濕度、光照強度、風速風向、雨量等信息，從而滿足系統(tǒng)功能升級的需要。 土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)能夠全面、科學、真實地反映被監(jiān)測區(qū)的土壤變化，可及時、準確地提供各監(jiān)測點的土壤墑情狀況，為減災抗旱、施肥灌溉提供了重要的基礎(chǔ)信息。
系統(tǒng)構(gòu)成
土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通信網(wǎng)絡(luò)、遠程監(jiān)測設(shè)備和土壤墑情檢測設(shè)備四部分構(gòu)成。
◆ 監(jiān)控中心
硬件主要由服務器、計算機、交換機、打印機等組成。軟件主要有操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)軟件組成。
◆ 通信平臺
包括中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)和INTERNET公網(wǎng)。 系統(tǒng)計劃采用公網(wǎng)專線的組網(wǎng)方式，監(jiān)控中心需具備可上外網(wǎng)的固定IP地址。
◆ 遠程監(jiān)測設(shè)備
遠程監(jiān)測設(shè)備可根據(jù)供電類型分為市電供電土壤墑情監(jiān)測終端、太陽能供電土壤墑情監(jiān)測終端和電池供電土壤墑情監(jiān)測終端。 針對土壤墑情監(jiān)測點分散分布、不易布線的特點，建議選用太陽能供電型土壤墑情監(jiān)測終端。
◆ 土壤墑情檢測設(shè)備
根據(jù)監(jiān)測需求，可采用1路土壤水分傳感器實現(xiàn)單點墑情檢測；也可采用多路土壤水分傳感器，并將傳感器布置在不同的深度，實現(xiàn)監(jiān)測點的剖面土壤墑情檢測。
系統(tǒng)功能及特點
土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)測。現(xiàn)場遠程監(jiān)測設(shè)備自動采集土壤墑情實時數(shù)據(jù)，并利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸；監(jiān)控中心自動接收、自動存儲各監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)主要功能如下：
● 符合墑情監(jiān)測規(guī)范SL 364-2006。
● 實時監(jiān)測土壤水分，各監(jiān)測點可靈活進行單路測量或多路剖面測量。為施肥灌溉提供重要的基礎(chǔ)信息。
● 土壤水分超過預先設(shè)定的限值時，立刻通過GPRS上報告警信息給用戶，為遠程施肥控制提供農(nóng)田環(huán)境信息。
● 可擴展土壤溫度、電導率、PH值以及地下水參數(shù)、氣象參數(shù)等監(jiān)測功能。
● 數(shù)據(jù)采集、存儲頻率可靈活調(diào)整，可遠程設(shè)置監(jiān)測設(shè)備工作參數(shù)。
● 遠程監(jiān)測設(shè)備只在采集數(shù)據(jù)時才給傳感器供電，一方面節(jié)約了能源，另一方面避免了因長期供電導致土壤物理性質(zhì)變化所形成的測量誤差。
● 支持GPRS、短消息、局域網(wǎng)等多種通訊方式，推薦采用GPRS無線通訊。
● 可同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)上報至多個中心。
● 具備監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析功能，數(shù)據(jù)報表可導出、可打印輸出。
● 監(jiān)測系統(tǒng)軟件具備GIS功能，可在地圖上顯示各監(jiān)測點的詳細分布位置。
土壤墑情傳感器
土壤墑情傳感器是一款高精度、高靈敏度的土壤水分測量儀器,通過測量土壤的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)定地反映各種土壤的真是含水量。本傳感器具有功耗低，體積小，攜帶方便，安裝、操作及維護簡單等特點。
● 采用優(yōu)質(zhì)塑料管，可防老化，更耐土壤中酸堿鹽的腐蝕;
● 用環(huán)氧樹脂做為密封材料，可長期浸泡水中而不會發(fā)生滲漏;
● 測量精度高，性能可靠，受土壤含鹽量影響較小，適用于各種土質(zhì);
● 采用抗沖擊包裝，運輸存儲更安全；
● 具有電源線、地線、信號線多向防誤接保護。
本傳感器適用于節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉、溫室大棚蔬菜、花卉園藝、草地牧場、土壤速測、植物培養(yǎng)、科學試驗等領(lǐng)域。
6.2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)—智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)
智能溫室控制系統(tǒng)是專門為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制、氣象觀測開發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境自動控制系統(tǒng)?？蓽y量風向、風速、溫度、濕度、光照、氣壓、雨量、太陽輻射量、太陽紫外線、土壤溫濕度等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，根據(jù)溫室植物生長要求，自動控制開窗、卷膜、風機濕簾、生物補光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，自動調(diào)控溫室內(nèi)環(huán)境，達到適宜植物生長的范圍，為植物生長提供環(huán)境。溫室控制系統(tǒng)可以使溫室運行于經(jīng)濟節(jié)能狀態(tài)，實現(xiàn)溫室的無人值守自動化運行，降低溫室能耗和運行成本。該系統(tǒng)已成為目前為止的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)。
功能及特點
① 根據(jù)目前正在施工和目前已經(jīng)存在的溫室，實現(xiàn)單個溫室作物生長情況的相關(guān)數(shù)據(jù)在線檢測，如每個溫室的空氣溫濕度、土壤溫度、土壤水分、CO2濃度、光照強度等，實現(xiàn)遠程對這些參數(shù)的監(jiān)測。
單個溫室具備協(xié)調(diào)生長的自動化設(shè)備的集中控制：
（1） 滴灌功能
（2） 卷簾/遮陽控制
（3） 天窗/側(cè)窗控制（可選）
（4）風機控制（可選）
采用現(xiàn)代化的通訊設(shè)備將溫室組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),并且進行集中控制，從而節(jié)省運行成本，提高生產(chǎn)力。溫室大棚智能管理系統(tǒng)的任務目標：通過目前的光纖網(wǎng)絡(luò)以及GPRS、CDMA無線網(wǎng)絡(luò)建造一個現(xiàn)代化溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
（1）棚內(nèi)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集器，可自動監(jiān)測和采集農(nóng)作物環(huán)境的溫濕度、光照以及CO2濃度等參數(shù)。
（2）實現(xiàn)棚內(nèi)自動化設(shè)備的遠程控制，如通風、卷簾升降、滴灌控制、燈光控制等。
（3） 溫室大棚智能管理系統(tǒng)的組網(wǎng)設(shè)計。采用光纖和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)將分布多點的溫室組成可靠的光纖通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)遠程設(shè)備的操作和相關(guān)數(shù)據(jù)的報警提示等。
（4）實現(xiàn)溫室大棚的集中控制。幫助種植者做全面細致的數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的通訊協(xié)議傳遞給上位數(shù)據(jù)存儲和顯示區(qū)域，實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)采集。
技術(shù)參數(shù)
| 設(shè)備配置 | 說明 | |
| 傳感器 | 空氣溫度 | 傳感器是溫室控制系統(tǒng)中的感知層，主要是為控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)保障，實現(xiàn)控制開窗、卷膜、風機濕簾、生物補光、灌溉施肥等控制設(shè)備，自動調(diào)控溫室內(nèi)環(huán)境，達到適宜植物生產(chǎn)的范圍，為植物生長提供環(huán)境。 |
| 空氣濕度 | ||
| 光照強度 | ||
| 土壤水分 | ||
| 土壤溫度 | ||
| 二氧化碳 | ||
| 數(shù)據(jù)采集 | 數(shù)據(jù)采集器 | 數(shù)據(jù)收集、分析、上報 |
| 系統(tǒng)控制 | 智能控制系統(tǒng) | 通過設(shè)定的控制邏輯，控制各種設(shè)備運行，調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境 |
| 電源 | 供電電源 | AC220V(市電)或太陽能等多種供電方式 |
| 通訊 | 通訊系統(tǒng) | 可采用有線、WIFE、無線GPRS等 |
| 電氣柜 | 開關(guān)、斷路器、交流接觸器、熱繼電器、插頭、指示燈等。用戶選配 |
6.3農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)—水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)
九州空間水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)可以幫助生產(chǎn)者很方便的實現(xiàn)自動的水肥一體化管理。系統(tǒng)由上位機軟件系統(tǒng)、區(qū)域控制柜、分路控制器、變送器、數(shù)據(jù)采集終端組成。通過與供水系統(tǒng)有機結(jié)合，實現(xiàn)智能化控制。可實現(xiàn)智能化監(jiān)測、控制灌溉中的供水時間、施肥濃度以及供水量。變送器（土壤水分變送器、流量變送器等）將實時監(jiān)測的灌溉狀況，當灌區(qū)土壤濕度達到預 先設(shè)定的下限值時，電磁閥可以自動開啟，當監(jiān)測的土壤含水量及液位達到預設(shè)的灌水定額后，可以自動關(guān)閉電磁閥系統(tǒng)?？筛鶕?jù)時間段調(diào)度整個灌區(qū)電磁閥的輪流 工作，并手動控制灌溉和采集墑情。整個系統(tǒng)可協(xié)調(diào)工作實施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電，減少勞動強度，降低人力投入成本。
6.3農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)—水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)
九州空間水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)可以幫助生產(chǎn)者很方便的實現(xiàn)自動的水肥一體化管理。系統(tǒng)由上位機軟件系統(tǒng)、區(qū)域控制柜、分路控制器、變送器、數(shù)據(jù)采集終端組成。通過與供水系統(tǒng)有機結(jié)合，實現(xiàn)智能化控制?？蓪崿F(xiàn)智能化監(jiān)測、控制灌溉中的供水時間、施肥濃度以及供水量。變送器（土壤水分變送器、流量變送器等）將實時監(jiān)測的灌溉狀況，當灌區(qū)土壤濕度達到預 先設(shè)定的下限值時，電磁閥可以自動開啟，當監(jiān)測的土壤含水量及液位達到預設(shè)的灌水定額后，可以自動關(guān)閉電磁閥系統(tǒng)?？筛鶕?jù)時間段調(diào)度整個灌區(qū)電磁閥的輪流 工作，并手動控制灌溉和采集墑情。整個系統(tǒng)可協(xié)調(diào)工作實施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電，減少勞動強度，降低人力投入成本。
系統(tǒng)功能：
6.3.1用水量控制管理
實現(xiàn)兩級用水計量，通過出口流量監(jiān)測作為本區(qū)域內(nèi)用水總量計量，通過每個支管壓力傳感采集數(shù)據(jù)實時計算各支管的輪灌水量，與閥門自動控制功能結(jié)合，實現(xiàn)每一個閥門控制單元的用水量統(tǒng)計。同時水泵引入流量控制，當超過用水總量將通過遠程控制，限制區(qū)域用水。
6.3.2運行狀態(tài)實時監(jiān)控
通過水位和視頻監(jiān)控能夠?qū)崟r監(jiān)測滴灌系統(tǒng)水源狀況，及時發(fā)布缺水預警；通過水泵電流和電壓監(jiān)測、出水口壓力和流量監(jiān)測、管網(wǎng)分干管流量和壓力監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)滴灌系統(tǒng)爆管、漏水、低壓運行等不合理灌溉事件，及時通知系統(tǒng)維護人員，保障滴灌系統(tǒng)高效運行。
6.3.3閥門自動控制功能
通過對農(nóng)田土壤墑情信息、小氣候信息和作物長勢信息的實時監(jiān)測，采用無線或有線技術(shù)，實現(xiàn)閥門的遙控啟閉和定時輪灌啟閉。根據(jù)采集到的信息，結(jié)合當?shù)刈魑锏男杷凸喔容喒嗲闆r制定自動開啟水泵、閥門，實現(xiàn)無人職守自動灌溉，分片控制，預防人為誤操作。
6.3.4運維管理功能
包括系統(tǒng)維護、狀態(tài)監(jiān)測和系統(tǒng)運行的現(xiàn)場管理；實現(xiàn) 區(qū)域用水量計量管理、旱情和灌溉預報專家決策、信息發(fā)布等功能的遠程決策管理；以及對用水、耗電、灌水量、維護、材料消耗等進行統(tǒng)計和成本核算，對灌溉設(shè) 施設(shè)備生成定期維護計劃，記錄維護情況，實現(xiàn)灌溉工程的精細化維護運行管理。
節(jié)水灌溉自動化控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮現(xiàn)有的節(jié)水設(shè)備作用，優(yōu)化調(diào)度，提高效益，通過自動控制技術(shù)的應用，更加節(jié)水節(jié)能，降低灌溉成本，提高灌溉質(zhì)量，將使灌溉更加科學、方便，提高管理水平。
6.3.5移動終端APP
方便管理人員通過手機等移動終端設(shè)備隨時隨地查看系統(tǒng)信息，遠程操作相關(guān)設(shè)備。
6.4 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)—無線閥門控制系統(tǒng)
無線閥門控制器是專門為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制開發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境控制系統(tǒng)?？蓽y量風速、風向、溫度、濕度、雨量、土壤溫濕度等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，根據(jù)植物生長要求，控制開窗、卷膜、風機濕簾、生物補光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，為植物生長提供環(huán)境。無線閥門控制器配套的有“中間件”上位機軟件，用戶可以通過該軟件查看實時環(huán)境狀況，實現(xiàn)對環(huán)境的遠程監(jiān)控，并可通過”中間件”實現(xiàn)對多路繼電器的開關(guān)控制，這為農(nóng)業(yè)種植帶來了極大的便利。同時，由于設(shè)備采用無線通信方式，這大大降低了設(shè)備的安裝成本和環(huán)境要求。
A. 智能化可定制多路氣象監(jiān)測
無線閥門控制器功能全面，數(shù)據(jù)測量精度高，最多可采集多達十幾項環(huán)境要素的數(shù)據(jù)；同時具備軟件配置繼電器輸出，可以控制多個溫室設(shè)備。核心部件采用高性能工業(yè)微處理器為主控CPU，運行安全可靠。便攜式防震結(jié)構(gòu)，工業(yè)控制標準設(shè)計，適合在惡劣環(huán)境中使用。
B. 無線采集控制
中端設(shè)備定時輪詢獲取每個終端設(shè)備的數(shù)據(jù)以及繼電器狀態(tài)，并通過中端設(shè)備上傳至中間件，或者其他采集器，在與其他設(shè)備連接時可采用多種方式進行通訊，因而可方便集成到其他設(shè)備上，中端設(shè)備在和終端設(shè)備通訊時采用無線通信方式，通訊距離遠，通訊信號安全穩(wěn)定可靠。終端設(shè)備可采用低功耗工作方式，在接電不方便的地方也可長時間工作。
系統(tǒng)功能：
6.3.1用水量控制管理
實現(xiàn)兩級用水計量，通過出口流量監(jiān)測作為本區(qū)域內(nèi)用水總量計量，通過每個支管壓力傳感采集數(shù)據(jù)實時計算各支管的輪灌水量，與閥門自動控制功能結(jié)合，實現(xiàn)每一個閥門控制單元的用水量統(tǒng)計。同時水泵引入流量控制，當超過用水總量將通過遠程控制，限制區(qū)域用水。
6.3.2運行狀態(tài)實時監(jiān)控
通過水位和視頻監(jiān)控能夠?qū)崟r監(jiān)測滴灌系統(tǒng)水源狀況，及時發(fā)布缺水預警；通過水泵電流和電壓監(jiān)測、出水口壓力和流量監(jiān)測、管網(wǎng)分干管流量和壓力監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)滴灌系統(tǒng)爆管、漏水、低壓運行等不合理灌溉事件，及時通知系統(tǒng)維護人員，保障滴灌系統(tǒng)高效運行。
6.3.3閥門自動控制功能
通過對農(nóng)田土壤墑情信息、小氣候信息和作物長勢信息的實時監(jiān)測，采用無線或有線技術(shù)，實現(xiàn)閥門的遙控啟閉和定時輪灌啟閉。根據(jù)采集到的信息，結(jié)合當?shù)刈魑锏男杷凸喔容喒嗲闆r制定自動開啟水泵、閥門，實現(xiàn)無人職守自動灌溉，分片控制，預防人為誤操作。
6.3.4運維管理功能
包括系統(tǒng)維護、狀態(tài)監(jiān)測和系統(tǒng)運行的現(xiàn)場管理；實現(xiàn) 區(qū)域用水量計量管理、旱情和灌溉預報專家決策、信息發(fā)布等功能的遠程決策管理；以及對用水、耗電、灌水量、維護、材料消耗等進行統(tǒng)計和成本核算，對灌溉設(shè) 施設(shè)備生成定期維護計劃，記錄維護情況，實現(xiàn)灌溉工程的精細化維護運行管理。
節(jié)水灌溉自動化控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮現(xiàn)有的節(jié)水設(shè)備作用，優(yōu)化調(diào)度，提高效益，通過自動控制技術(shù)的應用，更加節(jié)水節(jié)能，降低灌溉成本，提高灌溉質(zhì)量，將使灌溉更加科學、方便，提高管理水平。
6.3.5移動終端APP
方便管理人員通過手機等移動終端設(shè)備隨時隨地查看系統(tǒng)信息，遠程操作相關(guān)設(shè)備。
6.4 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)—無線閥門控制系統(tǒng)
無線閥門控制器是專門為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制開發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境控制系統(tǒng)。可測量風速、風向、溫度、濕度、雨量、土壤溫濕度等農(nóng)業(yè)環(huán)境要素，根據(jù)植物生長要求，控制開窗、卷膜、風機濕簾、生物補光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，為植物生長提供環(huán)境。無線閥門控制器配套的有“中間件”上位機軟件，用戶可以通過該軟件查看實時環(huán)境狀況，實現(xiàn)對環(huán)境的遠程監(jiān)控，并可通過”中間件”實現(xiàn)對多路繼電器的開關(guān)控制，這為農(nóng)業(yè)種植帶來了極大的便利。同時，由于設(shè)備采用無線通信方式，這大大降低了設(shè)備的安裝成本和環(huán)境要求。
A. 智能化可定制多路氣象監(jiān)測
無線閥門控制器功能全面，數(shù)據(jù)測量精度高，最多可采集多達十幾項環(huán)境要素的數(shù)據(jù)；同時具備軟件配置繼電器輸出，可以控制多個溫室設(shè)備。核心部件采用高性能工業(yè)微處理器為主控CPU，運行安全可靠。便攜式防震結(jié)構(gòu)，工業(yè)控制標準設(shè)計，適合在惡劣環(huán)境中使用。
B. 無線采集控制
中端設(shè)備定時輪詢獲取每個終端設(shè)備的數(shù)據(jù)以及繼電器狀態(tài)，并通過中端設(shè)備上傳至中間件，或者其他采集器，在與其他設(shè)備連接時可采用多種方式進行通訊，因而可方便集成到其他設(shè)備上，中端設(shè)備在和終端設(shè)備通訊時采用無線通信方式，通訊距離遠，通訊信號安全穩(wěn)定可靠。終端設(shè)備可采用低功耗工作方式，在接電不方便的地方也可長時間工作。
