智能灌溉、水肥一體化系統

北京盟創偉業科技有限公司經多年學習、實踐、應用，研發出一套適合溫室灌溉水肥一體化物聯網系統平臺，該平臺專為大田、溫室灌溉水肥一體化設計，具有完整的設備安裝、自動化調試、物聯網端自動控制、手機移動端互動等現代化灌溉模式，操作簡便，易學易用，基層實用的智能灌溉水肥系統。

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農業新技術。水肥一體化是借助壓力系統(或地形自然落差)，將可溶性固體或液體肥料，按土壤養分含量和作物種類的需肥規律和特點，配兌成的肥液與灌溉水一起，通過可控管道系統供水、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，噴灑在作物發育生長區域，使主要發育生長區域土壤始終保持疏松和適宜的含水量，同時根據不同的作物的需肥特點，土壤環境和養分含量狀況，需肥規律情況進行不同生育期的需求設計，把水分、養分定時定量，按比例直接提供給作物。
??一、水肥一體化系統原理
??水肥一體化系統通常包括灌溉首部樞紐、環境墑情監測和田間輸配水管網系統等三部分，實際生產中由于供水條件和灌溉要求不同，施肥系統可能僅由部分設備組成。

二、灌溉首部系統

灌溉首部包含進水泵、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、管線及配電控制房等設備設施，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，它是通過均質等粒徑石英砂形成砂床作為過濾載體進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。

砂石過濾器是介質過濾器之一，其砂床是三維過濾，具有較強的截獲污物的能力，適合深井水過濾、農用水處理、各種水處理工藝前道預處理等，可用于工廠、農村、賓館、學校、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雜質和無機雜質最為有效，這種過濾器濾出和存留雜質的能力很強，并可不間斷供水。只要水中有機物含量超過10mg/L時，無論無機物含量有多少，均應選用砂石過濾器。

根據灌溉工程用量及過濾要求，可單獨使用，也可多個組合或與網式過濾器、疊片過濾器組合使用。作為網式、疊片過濾器的初級過濾。提高網式、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秒內完成整個自動反沖洗過程。由設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，在水流的沖刷與盤片高速旋轉離心力作用下，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到很好的清洗效果。然后反洗閥門恢復過濾位置，過濾芯上彈簧再次將盤片壓緊，回復到過濾狀態。反沖洗用水均為系統過濾過的水。

精確過濾，可根據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微米等多種規格，過濾比大于85%。

（三）自動水肥一體機

自動施肥灌溉系統，能夠執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域的施肥系統。該系統可以與任何灌溉系統或任何灌溉首部簡單而快速的相連接，可用于已建成的農田灌溉和溫室灌溉中。

標準配置清單：

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 400 升/小時。

7、3 個可視可調肥料流量計。

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（標配 DN40）。

14、3 個肥料桶(標準配置 100L)。

15、3 個肥料過濾器及管路。

16、鋁合金機架，堅固美觀耐用。

17、耐腐蝕 SUPVC 管件。

標配系統功能：

1. 中文操作系統，人機友好界面，提供安全密碼設置，方便用戶權限管理和系統安全運行。

    

    

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

   3、標準控制 10 個灌溉電磁閥；可擴展到 50 個。

    

    

    

    

   4、標準接３路注肥器（用戶可根據實際需要額外增加注肥器，最多擴展到８路）,根據肥料配比

   設定 EC/PH 值或采用標準配方（農業專家系統）進行自動施肥。

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

   歷史記錄、實時曲線等。

   8、系統故障報警輸出。

   9、灌溉施肥工藝擴展。

   10、水源首部控制功能。

   11、自帶一路485接口。

   12、灌溉模式：分區循環、定時定量控制，可根據不同時段自動調整灌溉時間，控制軟件可以根據用戶要求編寫。

    

   二、土壤墑情監測

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

（一）土壤墑情在線監測系統

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

應用領域：遙感土壤水分多尺度監測、地質災害實時預警、智慧農業灌溉管理。

（二）管式超聲土壤墑情監測站

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

管式超聲土壤墑情監測站采用分層設點的觀測結構，地面配置一個溫度觀測點，地下土壤每隔10cm配置一個土壤溫濕測點，觀測相對應范圍內的土壤溫濕度。

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寬電壓供電或者內置鋰電池供電；

三、農業氣象監測站

隨時在線精準監測環境中的空氣溫度、空氣濕度、風向、風速、大氣壓力、降雨量、光合有效輻射、光照度、土壤溫度、土壤濕度等監測項目，并實時將采集數據全部上傳物聯網平臺遠端存儲，可隨時通過手機、計算機查看即時數據和歷史數據。

主要由觸摸屏數劇采集器、環境傳感器、視頻監控系統、物聯網數據遠程管理平臺等組成。數據平臺是一個互聯網架構的網絡化平臺，具有對各子站的監控功能以及對數據的報警處理、記錄、查詢、統計、報表輸出等多種功能。

三、田間、溫室水管網自動控制系統

（一）LoRa無線自動灌溉控制系統

1、LoRa無線網關

LoRa無線網關

是集LoRa、4G、WIFI、SDI-12、RJ45、RS485/232等傳輸協議為一體的無線智能網關，通過LoRa低功耗無線傳輸協議接收傳感器采集的數據也可以通過此協議直接對電磁閥和其他用電設備進行無線控制。內置工業級4G無線模塊，可以實時將數據上傳到云中心。適用于土壤墑情監測、科學試驗、節水灌溉、園區、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養、污水處理、精細農業等應用場景。

無線傳輸距離遠：可達500米-2.5公里，適用城市綠化噴灌、農田灌溉、農業高效節水灌溉、大棚噴滴灌等。

1. LoRa無線節點

    

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

   技術參數：

3、LoRa無線節點電磁閥控制器

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

現對脈沖電磁閥超過3萬次的開關控制。以LoRa無線傳輸模式與智能網關進行通信。對電池電量實時檢測，可提前告知用戶更換，不影響生產作業。安裝方便。

產品特點：

☆ 無線傳輸距離遠：可達500米-2.5公里

☆ 低功耗，電池壽命可達2年，工作環境在-22℃-70℃

☆ 安裝簡單、管理靈活，在需要移動設備和增加設備時更有優勢

☆ 傳輸穩定，通過8頻段自動跳頻

☆ IP68防護等級，使用更安心放心

☆ 可兼容國內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無線節點傳感器

① 無線傳輸距離遠：可達500米-2.5公里

② 低功耗，3.6V電池壽命可達2年

③ 鋼針采用優質材料，可經受長期電解，耐酸堿腐蝕

④ 電極采用特殊處理的合金材料測量精度高、性能穩定

⑤ IP68防護等級，使用更安心放心

⑥ 可接入土壤溫度、濕度、鹽分、電導率、空氣溫度、濕度、風向、風速、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傳輸協議。

（二）自動灌溉控制系統

1、自動化控制系統平臺適用范圍：

溫室大棚種植、自動灌溉、特種養殖、食品加工、文物保護單位、發酵行業、食用菌栽培、小氣象數據監測、組培室、及各種需要隨時在線精準監測環境中的空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳、光照強度、土壤水分、土壤溫度等參數

2、智能溫室控制柜可以設定各運行參數，通過監測溫室內的環境溫度、環境濕度、光照度、二氧化碳的濃度等來自動控制卷簾、天窗、側窗、內遮陽、外遮陽、風機、外翻窗、加溫設備等的目標值和設備的開啟/關閉時間等等，通過監測土壤的水分、土壤的溫度、電導率等參數來自動控制電磁閥和水泵、施肥系統設備的開啟/停止等目標值。

3、溫室數據采集：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據。

4、控制項目：卷簾、通風（卷膜）、加熱、補光、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（使用遠程手動或全自動控制）。

6、觸摸屏采集控制主機，本機可以查看數據，設置采集間隔、查看聯網狀態，通過TCP網口、GPRS無線等傳輸方式遠程查看、設置、控制等。

7、自動控制柜可以實現本地手動控制、聯網遠程手動控制、聯網啟用智能自動控制功能。

四、水肥一體化綜合配置方案

1、供水配電設備：水泵、穩壓泵、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。

5、農業氣象環境監測站。

6、土壤墑情監測站。

7、變頻控制柜。

8、溫室智能控制系統。

9、無線網關。

10、無線節點采控器。