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水肥一体化技术设计方案智慧农业物联网integrationofwaterandfertilizer河南云飞科技发展有限公司目录/CONTENTS水肥一体化技术概述02农业生产中的作用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第一章水肥一体化技术概述水肥一体化技术概述水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。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的需肥规律和特点，配兑成的肥液与灌溉水一起，通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道、喷枪或喷头形成喷灌、均匀、定时、定量，喷洒在作物发育生长区域，使主要发育生长区域土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不同的作物的需肥特点，土壤环境和养分含量状况，需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。水肥一体化技术含义农业生产中的作用第二章重要作用1、节水省肥：滴灌水肥一体化，直接把作物所需要的肥料随水均匀的输送到植株的根部，作物“细酌慢饮”，大幅度地提高了肥料的利用率，可减少50%的肥料用量，水量也只有沟灌的30%-40%。2、省工，省时：传统的沟灌、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传病害的发生。滴灌能降低棚内的湿度，减轻病害的发生。4、控温调湿：冬季使用滴灌能控制浇水量，降低湿度，提高地温。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，而使用滴灌则避免了因浇水过大而引起的作物沤根、黄叶等问题。5、水肥均衡：采用滴灌，可以根据作物需水需肥规律随时供给，同时也更加能促进养分的吸收。经济效益分析第三章经济效益应用水肥一体化技术，节水、节肥、省工、增产、增效的综合效果农民十分认可，通过应用水肥一体化技术，大致经济效益综合分析如下：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（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”中包含节省人工费、肥料、农药水肥一体化技术介绍第四章技术介绍水肥一体化系统原理图一套完整的水肥一体化系统通常包括水源工程、首部枢纽、田间输配水管网系统和灌水器等四部分，实际生产中由于供水条件和灌溉要求不同，施肥系统可能仅由部分设备组成。技术介绍智能施肥灌溉系统示意图水肥一体化系统组成第五章水肥一体化系统组成水源系统江河、渠道、湖泊、井、水库均可作为水源，只要水质符合灌溉要求，均可作为灌溉的水源。为了充分利用各种水源进行灌溉，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相应的输配电工程，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括水泵、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的驱动、检控和调控任务，是全系统的控制调度中心。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首部枢纽系统变频水泵控制柜系统通过测到的管道压力，经变频器系统内置的PID调节器运算，调节输出频率，然后实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号(一般可作为管网压力极限信号)可适时通知PLC的进行变频泵切换。为防止水锤现象的产生，泵的开关将联动其出口阀门。恒压变频控制柜首部枢纽系统全自动反冲洗砂石过滤器灌溉项目的关键是防堵塞。选择合适的过滤器是灌溉项目成功的先决条件。常用的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。前两者做初级过滤用，后两者做二级过滤用。过滤器有很多的规格，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：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，主要适用于开放性水源如：水库、池塘及渠道水的初级过滤，一般在其后面配备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的工作原理由高速旋转水流产生的离心力，将沙粒和其他较重的杂质从水体中分离出来，它内部没有滤网，也没有可拆卸的部件，保养维护很方便，它主要适用于井水或含沙量较大的渠道水的一级过滤，一般在其后面配备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首部枢纽系统水肥一体机系统结构包包括：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；水肥一体化智能灌溉系统可以帮助生产者很方便的实现自动的水肥一体化管理。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。通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、控制灌溉中的供水时间、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）将实时监测的灌溉状况，当灌区土壤湿度达到预先设定的下限值时，电磁阀可以自动开启，当监测的土壤含水量及液位达到预设的灌水定额后，可以自动关闭电磁阀系统。可根据时间段调度整个灌区电磁阀的轮流工作，并手动控制灌溉和采集墒情。整个系统可协调工作实施轮灌，充分提高灌溉用水效率，实现节水、节电，减少劳动强度，降低人力投入成本。施肥系统首部枢纽系统施肥系统原理由灌溉系统和肥料溶液混合系统两部分组成。灌溉系统主要由灌溉泵、稳压阀、控制器、过滤器、田间灌溉管网以及灌溉电磁阀构成。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：设定时间灌溉·肥水比例：设定流量比例来控制水肥比·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：肥料供应量百分比来控制·流量控制：根据各个大棚内流量传感器的值判断阀门状态·可选择施肥或者直接灌溉·灌溉使用原灌溉网络的压力不需要加压泵·报警及停止：超出压力上限值时发出报警及停止运行·报警及停止：超出土湿上限值时发出报警及停止运行·一键灌水：紧急灌水（手动灌水）·临时停止：一键停止运行功能·灌溉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的完整农庄信息系统和控制管理平台，配置不同的功能模块可灵活地实现对应现场环境的信息采集、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+移动终端首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端实时查看数据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为人为手动控制个个泵以及阀门实现灌溉施肥的目的。手动模式适用于在施肥灌溉情况较复杂时，通过人为的干预，达到施肥灌溉目的。采用此种方式，需要有一定的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的命令，实现相同的功能下使用，此操作节省人力，使施肥灌溉自动化、智能化。自动模式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，在相应的时间段内执行相应的命令，实现各区的灌溉施肥的目的。阈值模式即为上下限模式，工作在此模式下，当采集的墒情或其他数据达到预设的阀值时，设备自动运行，执行相应的开启或关闭泵或阀门的命令。阈值模式首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端移动终端建立手机系统，客户直接采用微信客户端就可以控制和查看实时数据，手机端具有手动启动、关闭电磁阀，水泵等设备功能。测控保护装置包括水表、压力表、止回阀、空气阀、减压阀等。减压阀是保持阀门下游的压力一致；空气阀是灌溉系统中不可缺少的保护性设备之一，它通过排出或向系统中补充空气，从而消除因空气对系统造成的各种不利影响；止回阀是防止介质倒流的阀门。检测装置最基本的是EC/pH检测，在整个配肥过程中，肥液EC和pH的控制对于作物来说是至关重要的，否则达不到施肥效果，因此，系统需要实时监测EC/pH的变化，并及时通过调配水肥比例和注酸通道对EC/pH进行有效控制；除EC/pH检测外，肥料罐（池）及混肥罐液位的实时变化、管道压力、流量等参数也需要进行检测，以保证整个系统的正常、稳定工作。首部枢纽系统保护控制系统由干管、支管、毛管组成。干管一般采用PVC管材，支管一般采用PE管材或PVC管材，管径根据流量分级配置，毛管目前多选用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用铁件。干管或分干管的首端进水口设闸阀，支管和辅管进水口处设球阀。输配水管网的作用是将首部处理过的水，按照要求输送到灌水单元和灌水器，毛管是微灌系统的最末一级管道，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阀门控制器是接收由田间工作站传来的指令并实施指令的下端。阀门控制器直接与管网布置的电磁阀相连接，接收到田间工作站的指令后对电磁阀的开闭进行控制，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。电磁阀是控制田间灌溉的阀门，电磁阀由田间节水灌溉设计轮灌组的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，需要的工作压力较低，能够较精确的控制灌水量，能把水和养分直接地输送到作物根部附近的土壤中去。按灌水时水流出流方式的不同，可以将微灌分为四种形式：滴灌、地表下滴灌、微型喷洒灌溉、涌泉灌溉。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系统常用设备农业物联网系统环境监测系统自动灌溉系统土壤墒情监控系统无线阀门控制系统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。具有手机气象短信功能，可以通过多种通讯方法（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构成。风速风向等传感器为气象专用传感器，具有高精度高可靠性的特点。微电脑气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、气象数据定时存储、参数设定、友好的人机界面和标准通信功能。农业物联网系统环境监测系统功能特点1、可远程烧写程序，方便系统改进与升级。2、友好的人机界面，可直接在盘面上进行参数设定。3、与上位机通讯可采用RS232、RS485、GPRS、USB、数传电台等多种方式。4、机身数据储存容量12M，可扩展U盘外部数据存储器，实现数据的海量存储。5、显示形式：图形点阵液晶192X64。6、可靠运行于各种恶劣的野外环境，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、供电方式可根据用户需要选配。8、可靠的三防设计，防护级别达到IP65级，完善的防雷击、抗干扰等保护措施。9、可以配套多种户内户外型LED显示屏。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0～45m/s0.1m/s±（0.3±0.03V）m/s风向传感器0～360º1°±3°空气温度传感器-50～+100℃0.1℃±0.5℃空气湿度传感器0～95%RH0.1%RH±5%土壤温度传感器-50～+100℃0.1℃±0.5℃土壤湿度传感器0～100%0.1%±3%雨量传感器0～4mm/min0.2mm±4%总辐射传感器0～2000W/m21W/m2±5%气压传感器10～1100hPa0.1hpa±0.