智能灌溉、水肥一體化系統(tǒng)

北京盟創(chuàng)偉業(yè)科技有限公司經(jīng)多年學(xué)習(xí)、實踐、應(yīng)用，研發(fā)出一套適合溫室灌溉水肥一體化物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺，該平臺專為大田、溫室灌溉水肥一體化設(shè)計，具有完整的設(shè)備安裝、自動化調(diào)試、物聯(lián)網(wǎng)端自動控制、手機(jī)移動端互動等現(xiàn)代化灌溉模式，操作簡便，易學(xué)易用，基層實用的智能灌溉水肥系統(tǒng)。

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(diǎn)，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、噴槍或噴頭形成噴灌、均勻、定時、定量，噴灑在作物發(fā)育生長區(qū)域，使主要發(fā)育生長區(qū)域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(diǎn)，土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況，需肥規(guī)律情況進(jìn)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。
??一、水肥一體化系統(tǒng)原理
??水肥一體化系統(tǒng)通常包括灌溉首部樞紐、環(huán)境墑情監(jiān)測和田間輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)等三部分，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。

二、灌溉首部系統(tǒng)

灌溉首部包含進(jìn)水泵、電源控制柜、砂石過濾器、自動反沖洗疊片過濾器、自動水肥一體機(jī)、管線及配電控制房等設(shè)備設(shè)施，提供水源，滿足灌溉水肥需求。

（一）砂石過濾器

砂石過濾器又稱石英砂過濾器，砂濾器，它是通過均質(zhì)等粒徑石英砂形成砂床作為過濾載體進(jìn)行立體深層過濾的過濾器，常用于一級過濾。其主要是采用砂石作為濾料過濾。

砂石過濾器是介質(zhì)過濾器之一，其砂床是三維過濾，具有較強(qiáng)的截獲污物的能力，適合深井水過濾、農(nóng)用水處理、各種水處理工藝前道預(yù)處理等，可用于工廠、農(nóng)村、賓館、學(xué)校、園藝場、水廠等各種場所。在所有過濾器中，用砂石過濾器處理水中有機(jī)雜質(zhì)和無機(jī)雜質(zhì)最為有效，這種過濾器濾出和存留雜質(zhì)的能力很強(qiáng)，并可不間斷供水。只要水中有機(jī)物含量超過10mg/L時，無論無機(jī)物含量有多少，均應(yīng)選用砂石過濾器。

根據(jù)灌溉工程用量及過濾要求，可單獨(dú)使用，也可多個組合或與網(wǎng)式過濾器、疊片過濾器組合使用。作為網(wǎng)式、疊片過濾器的初級過濾。提高網(wǎng)式、疊片過濾器的過濾效果。

（二）自動反沖洗疊片過濾器

全自動疊片過濾器自帶電子控制裝置，可使用時間間隔和壓力差控制反沖洗的所有步驟。一旦設(shè)定完畢，即可長期使用。自動反沖洗過濾器在不中斷工作的情況下在數(shù)秒內(nèi)完成整個自動反沖洗過程。由設(shè)定的時間或壓差信號自動啟動反洗，反洗閥門改變過濾單元中水流方向，過濾芯上彈簧被水壓頂開，所有盤片及盤片之間的小孔隙被松開。位于過濾芯中央的噴嘴沿切線方向噴水，使盤片旋轉(zhuǎn)，在水流的沖刷與盤片高速旋轉(zhuǎn)離心力作用下，截留在盤片上的物體被沖洗出去，因此用很少的自用水量即可達(dá)到很好的清洗效果。然后反洗閥門恢復(fù)過濾位置，過濾芯上彈簧再次將盤片壓緊，回復(fù)到過濾狀態(tài)。反沖洗用水均為系統(tǒng)過濾過的水。

精確過濾，可根據(jù)用水要求選擇不同精度的過濾盤片，有20微米、55微米、100微米、130微米、200微米、400微米等多種規(guī)格，過濾比大于85%。

（三）自動水肥一體機(jī)

自動施肥灌溉系統(tǒng)，能夠執(zhí)行精確的施肥控制過程，是一款直接連接到灌溉主管路前端或通過旁通管路連接到灌溉區(qū)域的施肥系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以與任何灌溉系統(tǒng)或任何灌溉首部簡單而快速的相連接，可用于已建成的農(nóng)田灌溉和溫室灌溉中。

標(biāo)準(zhǔn)配置清單：

1、一套灌溉控制器，中文智能操作界面。

2、一個不銹鋼防腐施肥泵（ 1.5HP ）。

3、一套 EC/PH 檢測單元。

4、一個包括終端連接端子的電動控制配電柜。

5、3 個文丘里注肥泵，每一個注肥泵的流量最高可達(dá) 400 升/小時。

7、3 個可視可調(diào)肥料流量計。

6、3 個施肥電磁閥。

8、3 個單向閥。

9、1 個電子流量計（標(biāo)配 DN50)。

10、1 個壓力變送器。

11、1 個壓力表。

12、1 個空氣閥。

13、1 個疊片過濾器（標(biāo)配 DN40）。

14、3 個肥料桶(標(biāo)準(zhǔn)配置 100L)。

15、3 個肥料過濾器及管路。

16、鋁合金機(jī)架，堅固美觀耐用。

17、耐腐蝕 SUPVC 管件。

標(biāo)配系統(tǒng)功能：

1. 中文操作系統(tǒng)，人機(jī)友好界面，提供安全密碼設(shè)置，方便用戶權(quán)限管理和系統(tǒng)安全運(yùn)行。

    

    

   2、支持灌水量或灌溉時間控制系統(tǒng)運(yùn)行，支持土壤濕度傳感自動控制，提供可選灌溉程序 10 個（可擴(kuò)展到 50 個）。

   3、標(biāo)準(zhǔn)控制 10 個灌溉電磁閥；可擴(kuò)展到 50 個。

    

    

    

    

   4、標(biāo)準(zhǔn)接３路注肥器（用戶可根據(jù)實際需要額外增加注肥器，最多擴(kuò)展到８路）,根據(jù)肥料配比

   設(shè)定 EC/PH 值或采用標(biāo)準(zhǔn)配方（農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)）進(jìn)行自動施肥。

   5、實時 EC/PH 值檢測控制和自動校正功能。

   6、可控制各供料管供液量。

   7、實時監(jiān)控各輸入與輸出參數(shù)變化，并自動保存以備查看各窗口畫面、報警事件記錄、重要參數(shù)

   歷史記錄、實時曲線等。

   8、系統(tǒng)故障報警輸出。

   9、灌溉施肥工藝擴(kuò)展。

   10、水源首部控制功能。

   11、自帶一路485接口。

   12、灌溉模式：分區(qū)循環(huán)、定時定量控制，可根據(jù)不同時段自動調(diào)整灌溉時間，控制軟件可以根據(jù)用戶要求編寫。

    

   二、土壤墑情監(jiān)測

          實時管式超聲土壤墑情監(jiān)測站5層測量傳感器分別測量田間10cm、20cm、30cm、50cm、80cm的土層溫度/濕度數(shù)據(jù)，測試參照用戶需求定制三層、四層、五層、六層采集管體，測試深度也可調(diào)整。

（一）土壤墑情在線監(jiān)測系統(tǒng)

土壤墑情在線監(jiān)測系統(tǒng)MC-TDRS是具有無線數(shù)據(jù)采集與傳輸功能的土壤水分無線傳感器采集系統(tǒng)。由無線數(shù)據(jù)采集終端和土壤溫濕度傳感器組成。數(shù)據(jù)采集終端具有自動采集與長時間運(yùn)行能力。溫濕度傳感器基于頻率域的介電常數(shù)探測原理，與國際通用的土壤探測傳感器規(guī)格兼容。

應(yīng)用領(lǐng)域：遙感土壤水分多尺度監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)警、智慧農(nóng)業(yè)灌溉管理。

（二）管式超聲土壤墑情監(jiān)測站

管式超聲土壤墑情監(jiān)測站是非接觸式土壤水分監(jiān)測儀，是一款以根據(jù)監(jiān)測儀發(fā)出的電磁波在不同介電系數(shù)物質(zhì)中的頻率變化測得各土層的濕度，利用高精度數(shù)字溫度傳感器，測量各土層溫度。能夠針對不同土層的土壤水分含量進(jìn)行動態(tài)觀測，而且是進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、全面地觀測，讓人們實現(xiàn)對土壤的高度感知。

管式超聲土壤墑情監(jiān)測站采用分層設(shè)點(diǎn)的觀測結(jié)構(gòu)，地面配置一個溫度觀測點(diǎn)，地下土壤每隔10cm配置一個土壤溫濕測點(diǎn)，觀測相對應(yīng)范圍內(nèi)的土壤溫濕度。

1、土壤水分（體積含水量）測量范圍：干土～水分飽和土，實驗室測量精度：±3%，野外測量精度：±5%，濕度分辨率：0.1%，溫度分辨率0.1℃；

2、溫度測量范圍：-50℃～80℃，測量精度±0.5℃，溫度分辨率：0.1℃；

3、供電方式：可選配適配器DC12~24V寬電壓供電或者內(nèi)置鋰電池供電；

三、農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測站

隨時在線精準(zhǔn)監(jiān)測環(huán)境中的空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、大氣壓力、降雨量、光合有效輻射、光照度、土壤溫度、土壤濕度等監(jiān)測項目，并實時將采集數(shù)據(jù)全部上傳物聯(lián)網(wǎng)平臺遠(yuǎn)端存儲，可隨時通過手機(jī)、計算機(jī)查看即時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

主要由觸摸屏數(shù)劇采集器、環(huán)境傳感器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程管理平臺等組成。數(shù)據(jù)平臺是一個互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)化平臺，具有對各子站的監(jiān)控功能以及對數(shù)據(jù)的報警處理、記錄、查詢、統(tǒng)計、報表輸出等多種功能。

三、田間、溫室水管網(wǎng)自動控制系統(tǒng)

（一）LoRa無線自動灌溉控制系統(tǒng)

1、LoRa無線網(wǎng)關(guān)

LoRa無線網(wǎng)關(guān)

是集LoRa、4G、WIFI、SDI-12、RJ45、RS485/232等傳輸協(xié)議為一體的無線智能網(wǎng)關(guān)，通過LoRa低功耗無線傳輸協(xié)議接收傳感器采集的數(shù)據(jù)也可以通過此協(xié)議直接對電磁閥和其他用電設(shè)備進(jìn)行無線控制。內(nèi)置工業(yè)級4G無線模塊，可以實時將數(shù)據(jù)上傳到云中心。適用于土壤墑情監(jiān)測、科學(xué)試驗、節(jié)水灌溉、園區(qū)、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養(yǎng)、污水處理、精細(xì)農(nóng)業(yè)等應(yīng)用場景。

無線傳輸距離遠(yuǎn)：可達(dá)500米-2.5公里，適用城市綠化噴灌、農(nóng)田灌溉、農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉、大棚噴滴灌等。

1. LoRa無線節(jié)點(diǎn)

    

   無線節(jié)點(diǎn)模塊是采用高效的ISM頻段射頻Lora擴(kuò)頻芯片，提供了多個頻道的選擇。模塊可在線修改串口速率，發(fā)射功率，射頻速率等各種參數(shù)。模塊能夠透明傳輸任何大小的數(shù)據(jù)，而用戶無須編寫復(fù)雜的設(shè)置與傳輸程序。模塊提供多種接口、支持寬范圍電壓運(yùn)行，傳輸距離遠(yuǎn)；提供豐富便捷的軟件編程設(shè)置功能，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛；無線節(jié)點(diǎn)同時可以給前端傳感器設(shè)備供電，節(jié)點(diǎn)內(nèi)含智能電源模塊，能控制上電及斷電時間從而實現(xiàn)設(shè)備的低功耗，采用鋰亞電池即可工作3—5年（根據(jù)上下電頻次）。

   技術(shù)參數(shù)：

3、LoRa無線節(jié)點(diǎn)電磁閥控制器

     LoRa無線電磁閥控制器能控制市面上所有的脈沖電磁閥。無需布設(shè)電源線，自帶電池就可以實

現(xiàn)對脈沖電磁閥超過3萬次的開關(guān)控制。以LoRa無線傳輸模式與智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。對電池電量實時檢測，可提前告知用戶更換，不影響生產(chǎn)作業(yè)。安裝方便。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

☆ 無線傳輸距離遠(yuǎn)：可達(dá)500米-2.5公里

☆ 低功耗，電池壽命可達(dá)2年，工作環(huán)境在-22℃-70℃

☆ 安裝簡單、管理靈活，在需要移動設(shè)備和增加設(shè)備時更有優(yōu)勢

☆ 傳輸穩(wěn)定，通過8頻段自動跳頻

☆ IP68防護(hù)等級，使用更安心放心

☆ 可兼容國內(nèi)外的不同品牌電磁閥，如Toro 、Hunter、RainBird、伯爾梅特、拉斐爾、耐特菲姆等

4、LoRa無線節(jié)點(diǎn)傳感器

① 無線傳輸距離遠(yuǎn)：可達(dá)500米-2.5公里

② 低功耗，3.6V電池壽命可達(dá)2年

③ 鋼針采用優(yōu)質(zhì)材料，可經(jīng)受長期電解，耐酸堿腐蝕

④ 電極采用特殊處理的合金材料測量精度高、性能穩(wěn)定

⑤ IP68防護(hù)等級，使用更安心放心

⑥ 可接入土壤溫度、濕度、鹽分、電導(dǎo)率、空氣溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、光照、輻射等傳感器。

⑦ 同時可接入10組傳感器，

⑧ 可識別接入電壓電流模擬信號、SDI-12、RJ45、RS485/232等MODBUS傳輸協(xié)議。

（二）自動灌溉控制系統(tǒng)

1、自動化控制系統(tǒng)平臺適用范圍：

溫室大棚種植、自動灌溉、特種養(yǎng)殖、食品加工、文物保護(hù)單位、發(fā)酵行業(yè)、食用菌栽培、小氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測、組培室、及各種需要隨時在線精準(zhǔn)監(jiān)測環(huán)境中的空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳、光照強(qiáng)度、土壤水分、土壤溫度等參數(shù)

2、智能溫室控制柜可以設(shè)定各運(yùn)行參數(shù)，通過監(jiān)測溫室內(nèi)的環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、光照度、二氧化碳的濃度等來自動控制卷簾、天窗、側(cè)窗、內(nèi)遮陽、外遮陽、風(fēng)機(jī)、外翻窗、加溫設(shè)備等的目標(biāo)值和設(shè)備的開啟/關(guān)閉時間等等，通過監(jiān)測土壤的水分、土壤的溫度、電導(dǎo)率等參數(shù)來自動控制電磁閥和水泵、施肥系統(tǒng)設(shè)備的開啟/停止等目標(biāo)值。

3、溫室數(shù)據(jù)采集：空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳、光照度、土壤溫度、土壤濕度等多路傳感器數(shù)據(jù)。

4、控制項目：卷簾、通風(fēng)（卷膜）、加熱、補(bǔ)光、灌溉（滴灌、噴灌）等

5、自動/手動控制柜：〖手*停*自〗，手動（本地手動人工控制模式）；停止（非使用期間或防止意外均可選停止檔位）；自動（使用遠(yuǎn)程手動或全自動控制）。

6、觸摸屏采集控制主機(jī)，本機(jī)可以查看數(shù)據(jù)，設(shè)置采集間隔、查看聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，通過TCP網(wǎng)口、GPRS無線等傳輸方式遠(yuǎn)程查看、設(shè)置、控制等。

7、自動控制柜可以實現(xiàn)本地手動控制、聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程手動控制、聯(lián)網(wǎng)啟用智能自動控制功能。

四、水肥一體化綜合配置方案

1、供水配電設(shè)備：水泵、穩(wěn)壓泵、配電箱等

2、砂石過濾器：初級砂石過濾

3、自動反沖洗疊片過濾器：精細(xì)過濾、滿足滴灌微噴等灌溉需求、自動沖洗、避免堵塞。

4、水肥一體機(jī)。

5、農(nóng)業(yè)氣象環(huán)境監(jiān)測站。

6、土壤墑情監(jiān)測站。

7、變頻控制柜。

8、溫室智能控制系統(tǒng)。

9、無線網(wǎng)關(guān)。

10、無線節(jié)點(diǎn)采控器。