智能水肥一体化技术设计方案

1、水肥一体化技术设计方案智慧农业物联网 integration of water and fertilizer河南云飞科技发展有限企业第1页目录 / CONTENTS水肥一体化技术概述02农业生产中作用03经济效益分析04水肥一体化技术介绍05案例展示水肥一体化系统组成0106第2页第一章水肥一体化技术概述第3页水肥一体化技术概述 水肥一体化技术是将浇灌与施肥融为一体农业新技术。 水肥一体化是借助压力系统(或地形自然落差)，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类需肥规律和特点，配兑成肥液与浇灌水一起，经过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，经过管道、喷枪或喷头形成喷灌、均匀、定时、定

2、量，喷洒在作物发育生长区域，使主要发育生长区域土壤一直保持疏松和适宜含水量，同时依据不一样作物需肥特点，土壤环境和养分含量情况，需肥规律情况进行不一样生育期需求设计，把水分、养分定时定量，按百分比直接提供给作物。 水肥一体化技术含义第4页农业生产中作用第二章第5页主要作用1、节水省肥：滴灌水肥一体化，直接把作物所需要肥料随水均匀输送到植株根部，作物“细酌慢饮”，大幅度地提升了肥料利用率，可降低50%肥料用量，水量也只有沟灌30%-40%。2、省工，省时：传统沟灌、施肥费工费时，非常麻烦。而使用滴灌，只需打开阀门，合上电闸，几乎不用工。3、减轻病害：大棚内作物很多病害是土传病害，随流水传输。如辣

3、椒疫病、番茄枯萎病等，采取滴灌能够直接有效控制土传病害发生。滴灌能降低棚内湿度，减轻病害发生。4、控温调湿：冬季使用滴灌能控制浇水量，降低湿度，提升地温。传统沟灌会造成土壤板结、通透性差，作物根系处于缺氧状态，造成沤根现象，而使用滴灌则防止了因浇水过大而引发作物沤根、黄叶等问题。5、水肥均衡：采取滴灌，能够依据作物需水需肥规律随时供给，同时也愈加能促进养分吸收。第6页经济效益分析第三章第7页经济效益应用水肥一体化技术，节水、节肥、省工、增产、增效综合效果农民十分认可，经过应用水肥一体化技术，大致经济效益综合分析以下：水肥一体化技术经济效益分析使用区域及主要作物设施农业（葡萄、蔬菜、花卉等）果园

4、（苹果、桃、梨等）大田农业（小麦、玉米等）节肥/亩节水/亩100方80方110方（一年两季）增产/亩节本增收/亩10-20%10-20%30%30%25%10-20%200元以上800元以上800元以上注：“节本增收”中包含节约人工费、肥料、农药第8页水肥一体化技术介绍第四章第9页技术介绍水肥一体化系统原理图 一套完整水肥一体化系统通常包含水源工程、首部枢纽、田间输配水管网系统和灌水器等四部分，实际生产中因为供水条件和浇灌要求不一样，施肥系统可能仅由部分设备组成。第10页技术介绍智能施肥浇灌系统示意图第11页水肥一体化系统组成第五章第12页水肥一体化系统组成水源系统江河、渠道、湖泊、井、水库均

5、可作为水源，只要水质符合浇灌要求，均可作为浇灌水源。为了充分利用各种水源进行浇灌，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及对应输配电工程，这些统称为水源系统。农业物联网系统首部枢纽系统其首部枢纽系统主要包含水泵、过滤器、压力和流量监测设备、压力保护装置、施肥设备（水肥一体机）和自动化控制设备。首部枢纽担负着整个系统驱动、检控和调控任务，是全系统控制调度中心。第13页恒压变频控制柜过滤系统施肥系统电脑云端、移动终端保护/控制系统输配水管网系统无线阀门控制系统灌水器系统首部枢纽系统第14页首部枢纽系统 变频水泵控制柜系统经过测到管道压力，经变频器系统内置PID调整器运算，调整输出频率，然后实现管网恒

6、压供水。变频器频率超限信号(普通可作为管网压力极限信号)可适时通知PLC进行变频泵切换。为预防水锤现象产生，泵开关将联动其出口阀门。恒压变频控制柜第15页首部枢纽系统全自动反冲洗砂石过滤器 浇灌项目标关键是防堵塞。选择适当过滤器是浇灌项目成功先决条件。惯用过滤器有砂石介质过滤器、网式过滤器、叠片过滤器和水力驱动过滤器。前二者做初级过滤用，后二者做二级过滤用。过滤器有很多规格，选择什么过滤器及其组合主要由水质决定。叠片过滤系统离心过滤系统过滤系统过滤系统 常见类型：第16页首部枢纽系统 砂石介质过滤器主要用来处理水中有机杂质和藻类，主要适合用于开放性水源如：水库、池塘及渠道水初级过滤，普通在其后

7、面配置叠片式过滤器作为二级过滤。全自动反冲洗叠片过滤器手动反冲洗叠片过滤器手动T型叠片过滤器 离心式过滤器工作原理由高速旋转水流产生离心力，将沙粒和其它较重杂质从水体中分离出来，它内部没有滤网，也没有可拆卸部件，保养维护很方便，它主要适合用于井水或含沙量较大渠道水一级过滤，普通在其后面配置叠片式过滤器作为二级过滤。全自动反冲洗砂石过滤器叠片过滤系统离心过滤系统过滤系统第17页首部枢纽系统 水肥一体机系统结构包包含：控制柜、触摸屏控制系统、混肥硬件设备系统、无线采集控制系统。支持pc端以及微信端实施查看数据以及控制前端设备；水肥一体化智能浇灌系统能够帮助生产者很方便实现自动水肥一体化管理。系统由

8、上位机软件系统、区域控制柜、分路控制器、变送器、数据采集终端组成。经过与供水系统有机结合，实现智能化控制。可实现智能化监测、控制浇灌中供水时间、施肥浓度以及供水量。变送器（土壤水分变送器、流量变送器等）将实时监测浇灌情况，当灌区土壤湿度到达预 先设定下限值时，电磁阀能够自动开启，当监测土壤含水量及液位到达预设灌水定额后，能够自动关闭电磁阀系统。可依据时间段调度整个灌区电磁阀轮番 工作，并手动控制浇灌和采集墒情。整个系统可协调工作实施轮灌，充分提升浇灌用水效率，实现节水、节电，降低劳动强度，降低人力投入成本。施肥系统第18页首部枢纽系统 施肥系统原理由浇灌系统和肥料溶液混合系统两部分组成。 浇灌

9、系统主要由浇灌泵、稳压阀、控制器、过滤器、田间浇灌管网以及浇灌电磁阀组成。 肥料溶液混合系统由控制器、肥料灌、施肥器、电磁阀、传感器以及混合罐、混合泵组成。施肥系统第19页首部枢纽系统智能水肥一体机系统配置项目内容控制方式时间控制：设定时间浇灌肥水百分比：设定流量百分比来控制水肥比外部信号控制：土壤湿度控制水泵开关无线控制：无线采集传感器值及控制电磁阀（区间数）共分为6个区间（可扩展）系统特征肥料控制：肥料供给量百分比来控制流量控制：依据各个大棚内流量传感器值判断阀门状态可选择施肥或者直接浇灌浇灌使用原浇灌网络压力不需要加压泵报警及停顿：超出压力上限值时发出报警及停顿运行报警及停顿：超出土湿上

10、限值时发出报警及停顿运行一键灌水：紧急灌水（手动灌水）暂时停顿：一键停顿运行功效浇灌区域阀门采集使用无线传输节约拉线成本硬件特征液晶触摸屏显示耐腐蚀材料及配件控制柜第20页 用户信息查询与操作入口应支持大部分浏览器，使得与设备无关。简单，免于安装，易于使用。农业物联网系统平台可成为管理和控制完整农庄信息系统和控制管理平台，配置不一样功效模块可灵活地实现对应现场环境信息采集、控制和管理。云端平台实时查看数据手动模式时间段模式阈值模式自动模式移动终端首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端第21页首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端实时查看数据第22页首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端手动模式 手动模式即

11、为人为手动控制个个泵以及阀门实现浇灌施肥目标。手动模式适合用于在施肥浇灌情况较复杂时，经过人为干预，到达施肥浇灌目标。采取此种方式，需要有一定技术专业知识作为支撑。 自动模式即为对园区种植作物固定，在一段时间内执行相同命令，实现相同功效下使用，此操作节约人力，使施肥浇灌自动化、智能化。自动模式第23页首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端时间段模式 时间段模式即为预设时间，在对应时间段内执行对应命令，实现各区浇灌施肥目标。 阈值模式即为上下限模式，工作在此模式下，当采集墒情或其它数据到达预设阀值时，设备自动运行，执行对应开启或关闭泵或阀门命令。阈值模式第24页首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端移动

12、终端 建立手机系统，客户直接采取微信客户端就能够控制和查看实时数据，手机端含有手动开启、关闭电磁阀，水泵等设备功效。第25页 测控保护装置包含水表、压力表、止回阀、空气阀、减压阀等。减压阀是保持阀门下游压力一致；空气阀是浇灌系统中不可缺乏保护性设备之一，它经过排出或向系统中补充空气，从而消除因空气对系统造成各种不利影响；止回阀是预防介质倒流阀门。 检测装置最基本是EC/pH检测，在整个配肥过程中，肥液EC和pH控制对于作物来说是至关主要，不然达不到施肥效果，所以，系统需要实时监测EC/pH改变，并及时经过调配水肥百分比和注酸通道对EC/pH进行有效控制；除EC/pH检测外，肥料罐（池）及混肥罐

13、液位实时改变、管道压力、流量等参数也需要进行检测，以确保整个系统正常、稳定工作。首部枢纽系统保护控制系统第26页 由干管、支管、毛管组成。干管普通采取PVC管材，支管普通采取PE管材或PVC管材，管径依据流量分级配置，毛管当前多项选择取内镶式滴灌带或边缝迷宫式滴灌带；首部及大口径阀门多采取铁件。干管或分干管首端进水口设闸阀，支管和辅管进水口处设球阀。 输配水管网作用是将首部处理过水， 按照要求输送到灌水单元和灌水器，毛 管是微灌系统最末一级管道，在滴灌系统中，即为滴灌管，在微喷系统中，毛管上安装微喷头。首部枢纽系统输配水管网系统第27页 阀门控制器是接收由田间工作站传来指令并实施指令下端。阀门

14、控制器直接与管网布置电磁阀相连接，接收到田间工作站指令后对电磁阀开闭进行控制，同时也能够采集田间信息，并上传信息至田间工作站，一个阀门控制器可控制多个电磁阀。电磁阀是控制田间浇灌阀门，电磁阀由田间节水浇灌设计轮灌组划分来确定安装位置及个数。首部枢纽系统无线阀门控制系统第28页 微灌按微灌灌水流量小，一次灌水延续时间较长，灌水周期短，需要工作压力较低，能够较准确控制灌水量，能把水和养分直接地输送到作物根部附近土壤中去。 按灌水时水流出流方式不一样，能够将微灌分为四种形式：滴灌、地表下滴灌、微型喷洒浇灌、涌泉浇灌。 微灌工程设计：滴灌系统田间布置、支管布置、首部枢纽布置。首部枢纽系统灌水器系统喷灌

15、系统惯用设备第29页农业物联网系统环境监测系统自动浇灌系统土壤墒情监控系统无线阀门控制系统第30页自动气象站用于对风向、风速、雨量、气温、相对湿度、气压、太阳辐射、土壤温度、土壤湿度等多个气象要素进行全天候现场监测。含有手机气象短信功效，能够经过各种通讯方法（有线、数传电台、GPRS移动通讯等）与气象中心计算机进行通讯，将气象数据传输到气象中心计算机气象数据库中，用于统计分析和处理。自动气象站由气象传感器、微电脑气象数据采集仪、电源系统、轻型百叶箱、野外防护箱和不锈钢支架等部分组成。风速风向等传感器为气象专用传感器，含有高精度高可靠性特点。微电脑气象数据采集仪含有气象数据采集、实时时钟、气象数

16、据定时存放、参数设定、友好人机界面和标准通信功效。农业物联网系统环境监测系统功效特点1、可远程烧写程序，方便系统改进与升级。2、友好人机界面，可直接在盘面上进行参数设定。3、与上位机通讯可采取RS232、RS485、GPRS、USB、数传电台等各种方式。4、机身数据储存容量12M，可扩展U盘外部数据存放器，实现数据海量存放。5、显示形式：图形点阵液晶192X64。6、可靠运行于各种恶劣野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。7、气象传感器、通讯方式、供电方式可依据用户需要选配。8、可靠三防设计，防护级别到达IP65级，完善防雷击、抗干扰等保护办法。9、能够配套各种户内户外型LED显示器

17、。第31页农业物联网系统环境监测系统技术参数名称测量范围分辨率准确度风速传感器045m/s0.1m/s（0.30.03V）m/s风向传感器036013空气温度传感器-50+1000.10.5空气湿度传感器095%RH0.1%RH5%土壤温度传感器-50+1000.10.5土壤湿度传感器0100%0.1%3%雨量传感器04mm/min0.2mm4%总辐射传感器0W/m21W/m25%气压传感器101100hPa0.1hpa0.3hPa蒸发传感器01000mm0.1mm0.5%第32页土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情（土壤湿度）长时间连续监测。用户能够依据监测需要，灵活布置土壤水分传感器；也可将

18、传感器布置在不一样深度，测量剖面土壤水分情况。土壤墒情监测系统主要由监控中心、通信网络、远程监测设备和土壤墒情检测设备四部分组成。农业物联网系统土壤墒情监控系统HRC-1型土壤墒情传感器是一款高精度、高灵敏度土壤水分测量仪器,经过测量土壤介电常数，能直接稳定地反应各种土壤真是含水量。本传感器含有功耗低，体积小，携带方便，安装、操作及维护简单等特点。采取优质塑料管，可防老化，更耐土壤中酸碱盐腐蚀;用环氧树脂做为密封材料，可长久浸泡水中而不会发生渗漏;测量精度高，性能可靠，受土壤含盐量影响较小，适合用于各种土质;采取抗冲击包装，运输存放更安全；含有电源线、地线、信号线多向防误接保护。本传感器适合用

19、于节水农业浇灌、温室大棚蔬菜、花卉园艺、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验等领域。第33页 水肥一体化智能浇灌系统能够帮助生产者很方便实现自动水肥一体化管理。系统由上位机软件系统、区域控制柜、分路控制器、变送器、数据采集终端组成。经过与供水系统有机结合，实现智能化控制。可实现智能化监测、控制浇灌中供水时间、施肥浓度以及供水量。变送器（土壤水分变送器、流量变送器等）将实时监测浇灌情况，当灌区土壤湿度到达预 先设定下限值时，电磁阀能够自动开启，当监测土壤含水量及液位到达预设灌水定额后，能够自动关闭电磁阀系统。可依据时间段调度整个灌区电磁阀轮番 工作，并手动控制浇灌和采集墒情。整个系统可协调工作

20、实施轮灌，充分提升浇灌用水效率，实现节水、节电，降低劳动强度，降低人力投入成本。系统功效：1.用水量控制管理2.运行状态实时监控3.阀门自动控制功效4.运维管理功效5.移动终端APP农业物联网系统水肥一体化智能浇灌系统第34页农业物联网系统无线阀门控制器 无线阀门控制器是专门为农业温室、农业环境控制开发生产环境控制系统。可测量风速、风向、温度、湿度、雨量、土壤温湿度等农业环境要素，依据植物生长要求，控制开窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、浇灌施肥等环境控制设备，为植物生长提供最正确环境。供电电压DC12V锂电池容量12V、mA太阳能板12V、2W工作频段470MHz功耗平均1mA通信距离2KM（空

21、阔环境）信道16个（0 0F）波特率自适应数据传输方式被动召测工作环境-20-60；5%RH-95%RH（非凝露）技术参数第35页农业物联网系统无线环境采集器 本无线环境数据采集器由低功耗气象传感器、低功耗气象数据采集控制器和计算机气象软件三部分组成。可同时监测大气温度、大气湿度、土壤温度、土壤湿度、雨量、风速、风向、气压、辐射、照度等很多气象要素； 风速风向传感等传感器为气象专用传感器，含有高精度高可靠性特点。 低功耗气象数据采集仪含有定时气象数据采集、实时时间显示、气象数据定时存放、气象数据定时上报、参数设定、友好人机界面和标准通信功效。供电电压DC12V锂电池容量12V、mA太阳能板12

22、V、2W工作频段470MHz功耗平均1mA通信距离2KM（空阔环境）信道16个（0 0F）波特率自适应 第36页农业物联网系统无线集控路由1.能够采取市电供电也能够采取太阳能供电，2.能够采取GPRS传输数据到平台，也能够采取以太网传送数据到平台1、基于STM8L内核低功耗设计多路聚集板2、可支持WIFI、GRPS、 470M、以太网、 光纤、RS485/RS232信号输出3、含有超强穿墙功效以及抗干扰能力，可实现远距离信号汇总、接收4、可选配2W/mA太阳能+锂电池设计1、10W/6600mA太阳能+锂电池设计2、可选配太阳能+市电双电源供电设计3、支持过分冲电保护功效4、支持深度放电保护、负载过载、短路保护功效5、支持放电保护功效，低电压自动切断功效第37页LORA组网方案农业物联网系统产品实物第38页案例展示第六章第39页案例展示陕西铜川市樱桃、蔬菜大棚水肥一体化项目 所种作物：樱桃，蔬菜 项目地址：陕西 依据客户现场环境，考虑到纯手工浇水施肥，需要人力多不说，水量和肥