辣椒5G智慧农业物联网大数据平台丨水肥一体化控制系统

系统简介

水肥一体化智能控制系统通过与灌溉系统相结合，实现智能化控制。系统由物联网监控平台、气象数据采集终端、视屏监控、施肥一体机、过滤系统、阀门控制器、电磁阀、田间水管线等组成。

图为河南益民控股5G+智慧辣椒种植基地水肥一体化系统控制中心

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q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。

系统原理图

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。

水肥一体机

水肥一体机系统结构包括：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

水肥一体化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。

41：输配水管网系统

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。

42：环境数据采集器

421气象信息采集

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、照度等诸多气象要素；具有高精度高可靠性的特点，可实现定时气象数据采集、实时时间显示、气象数据定时存储、气象数据定时上报、参数设定等功能。

422土壤墒情采集

土壤检测仪可实现对土壤不同深度的温度、湿度、EC、 PH等数据监控，通过5G信号传输至AI农大数据平台，借助于大数据平台的综合建模分析，从而给出土壤土质的综合评级，并语音播报。

43：无线阀门控制器

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。

44：灌水器系统

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。

系统功能

51：用水量控制管理

实现两级用水计量，通过出口流量监测作为本区域内用水总量计量，通过每个支管压力传感采集数据实时计算各支管的轮灌水量，与阀门自动控制功能结合，实现每一个阀门控制单元的用水量统计。同时水泵引入流量控制，当超过用水总量将通过远程控制，限制区域用水。

52：运行状态实时监控

通过水位和视频监控能够实时监测滴灌系统水源状况，及时发布缺水预警；

通过水泵电流和电压监测、出水口压力和流量监测、管网分干管流量和压力监测，能够及时发现滴灌系统爆管、漏水、低压运行等不合理灌溉事件，及时通知系统维护人员，保障滴灌系统高效。

53：阀门自动控制功能

通过对农田土壤墒情信息、小气候信息和作物长势信息的实时监测，采用无线或有线技术，实现阀门的遥控启闭和定时轮灌启闭。根据采集到的信息，结合当地作物的需水和灌溉轮灌情况制定自动开启水泵、阀门，实现无人职守自动灌溉，分片控制，预防人为误 *** 作。

54：PC展示平台

通过物联网水肥一体化智能监测平台，能够为用户提供传感器数据、远程、采集、传输、储存、处理及报警信息发送等服务。该平台以集中式分区化的方式为用户提供便捷、经济、有效的远程监控整体解决方案。通过物联网智能监测平台，用户可以不受时间、地点限制对监控目标进行实时监控、管理、观看和接收报警信息。

55：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。

56：运维管理功能

包括系统维护、状态监测和系统运行的现场管理；实现区域用水量计量管理、旱情和灌溉预报专家决策、信息发布等功能的远程决策管理；以及对用水、耗电、灌水量、维护、材料消耗等进行统计和成本核算，对灌溉设施设备生成定期维护计划，记录维护情况，实现灌溉工程的精细化维护运行管理。

节水灌溉自动化控制系统能够充分发挥现有的节水设备作用，优化调度，提高效益，通过自动控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉成本，提高灌溉质量，将使灌溉更加科学、方便，提高管理水平。

1、ActiveDirectory改进

在Windows2000引入的MicrosoftActiveDirectory服务简化了复杂网络目录的管理，并使用户即使在最大的网络上也能够很容易地查找资源。此企业级目录服务是可扩展的，完全是基于Internet标准技术创建的，并与WindowsNETServer2003标准版、WindowsNETServer2003企业版和WindowsNETServer2003Datacenter版中的 *** 作系统完全集成。

WindowsServer2003为ActiveDirectory提供许多简捷易用的改进和新增功能，包括跨森林信任、重命名域的功能以及使架构中的属性和类别禁用，以便能够更改其定义的功能。

2、组策略管理控制台

管理员可以使用组策略定义设置以及允许用户和计算机执行的 *** 作。与本地策略相比，企业用户可以使用组策略在ActiveDirectory中设置应用于指定站点、域或组织单位的策略。基于策略的管理简化了系统更新 *** 作、应用程序安装、用户配置文件和桌面系统锁定等任务。

组策略管理控制台(GPMC)预计可作为WindowsServer2003的附加程序组件使用，它为管理组策略提供了新的框架。有了GPMC，组策略使用起来将更简单，此优势将使更多的企业用户能够更好地使用ActiveDirectory并利用其强大的管理功能。

3、策略结果集

策略结果集(RSoP)工具允许管理员查看目标用户或计算机上的组策略效果。有了RSoP，企业用户将具有强大灵活的基本工具来计划、监控组策略和解决组策略问题。

RSoP是以一组Microsoft管理控制台(MMC)管理单元的形式提供的结构。这些管理单元让管理员以两种模式确定并分析当前的策略集：登录模式和计划模式。在登录模式中，管理员可以访问已应用到特定目标的信息。在计划模式中，管理员可以看到策略将如何应用到目标，然后在部署组策略的更改之前进行检查其结果。

4、卷影子副本恢复

作为卷影子副本服务的一部分，此功能使管理员能够在不中断服务的情况下配置关键数据卷的即时点副本。然后可使用这些副本进行服务还原或存档。用户可以检索他们文档的存档版本，服务器上保存的这些版本是不可见的。

5、InternetInformationServices60

InternetInformationServices(IIS)60是启用了Web应用程序和XMLWeb服务的全功能的Web服务器。IIS60是使用新的容错进程模型完全重新搭建的，此模型很大程度上提高了Web站点和应用程序的可靠性。

现在，IIS可以将单个的Web应用程序或多个站点分隔到一个独立的进程（称为应用程序池）中，该进程与 *** 作系统内核直接通信。当在服务器上提供更多的活动空间时，此功能将增加吞吐量和应用程序的容量，从而有效地降低硬件需求。这些独立的应用程序池将阻止某个应用程序或站点破坏服务器上的XMLWeb服务或其他Web应用程序。

IIS还提供状态监视功能以发现、恢复和防止Web应用程序故障。在WindowsServer2003上，MicrosoftASPNET本地使用新的IIS进程模型。这些高级应用程序状态和检测功能也可用于现有的在InternetInformationServer40和IIS50下运行的应用程序，其中大多数应用程序不需要任何修改。

6、集成的NET框架

MicrosoftNET框架是用于生成、部署和运行Web应用程序、智能客户应用程序和XMLWeb服务的MicrosoftNET连接的软件和技术的编程模型，这些应用程序和服务使用标准协议（例如SOAP、XML和>

NET框架为将现有的投资与新一代应用程序和服务集成起来而提供了高效率的基于标准的环境。

另外，它帮助企业用户解决部署和 *** 作Internet范围的应用程序所遇到的问题。

有了完全集成在WindowsServer2003 *** 作系统内的NET框架，开发人员可以从编写“管道”代码中解放出来，从而可以将他们的精力集中在实现真正的商业价值方面。NET框架兼顾了集成和管理细节，降低了编码复杂性并增加了一致性。

7、命令行管理

WindowsServer2003系列的命令行结构得到了显著增强，使管理员无须使用图形用户界面就能执行绝大多数的管理任务。最重要的是通过使用Windows管理规范(WMI)启用的信息存储来执行大多数任务的功能。此WMI命令行(WMIC)功能提供简单的命令行界面，与现有的外壳程序和实用工具命令交互 *** 作，并可以很容易地被脚本或其他面向管理的应用程序扩展。

总之，WindowsServer2003系列中更强大的命令行功能与现成的脚本相结合，可与其他通常具有更高所有权成本的 *** 作系统的功能相抗衡。习惯使用命令行管理UNIX或Linux系统的管理员可以继续从WindowsServer2003系列中的命令行进行管理。

8、集群（8节点支持）

此服务仅用于WindowsServer2003企业版和WindowsServer2003Datacenter版，它为任务关键型应用程序（例如数据库、消息系统以及文件和打印服务）提供高可用性和伸缩性。通过启用多服务器（节点）集中工作从而保持一致通讯。如果由于错误或维修使得集群中的某个节点不可用，另一个节点将立即开始提供服务，此过程称为故障转移。正在访问该服务的用户将继续他们的活动，而不会察觉到该服务现在是由另一台服务器（节点）提供。

WindowsServer2003企业版和WindowsServer2003Datacenter版都支持多达8个节点的服务器集群配置。

9、安全的无线LAN(8021X)

根据WindowsServer2003系列对8021X的支持，公司可以寻求一种安全模型，该模型将确保所有物理访问都是已授权和加密的。使用基于8021X的无线访问点或选项，公司可以确保只有受信任的系统才能与受保护的网络连接并交换数据包。因为是由8021X决定动态密钥，因此通过解决与有线设备隐私(WEP)（由IEEE80211网络使用）相关联的许多已知问题将会显著改善8021X无线网络加密。

此功能为无线局域网(LAN)提供了安全和性能方面的改进，如访问LAN之前的自动密钥管理、用户身份验证和授权。当有线以太网在公共场所使用时，它还提供对以太网络的访问控制。

10、紧急管理服务：无外设服务器支持

“无外设服务器”功能使IT管理员在没有监视器、VGA显示适配器、键盘或鼠标的情况下也能安装和管理计算机。紧急管理服务是一种新增功能，它使IT管理员在无法使用服务器时通过网络或其他标准的远程管理工具和机制，执行远程管理和系统恢复任务。

亲您好，是的，它需要三个元素：硬件，软件和网络。硬件：主要由传感器、控制器和执行器组成，负责对外部环境进行监测和控制。例如：温度传感器、湿度传感器、排气风口等。软件：管理传感器、控制器和执行器的信息，将从传感器收集的数据传输到控制器，并将控制器收到的指令发送给执行器，以达到环境控制的目的。网络：用于实现环境控制系统的互联性，使远程监控和控制设备之间的通信更加便捷。

下面是一些最新的物联网技术：

5G网络：5G网络是一种高速、低延迟的无线通信技术，将大大提高物联网设备之间的数据传输速度和稳定性。

区块链技术：区块链技术可以用于构建安全的物联网网络，确保数据的安全性和完整性，防止数据被篡改或泄露。

人工智能（AI）：人工智能技术可以用于对物联网设备的数据进行分析和处理，从而提高智能设备的智能化水平和效率。

边缘计算（Edge Computing）：边缘计算技术可以将数据处理和分析的任务从云端转移到物联网设备的本地，从而提高物联网设备的响应速度和效率。

智能传感器：智能传感器可以实时监测环境和设备的状态，从而为物联网系统提供更加准确和实时的数据。

虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术：虚拟现实和增强现实技术可以将物联网设备的数据可视化，为用户提供更加直观的体验和 *** 作界面。

自主控制系统：自主控制系统可以使物联网设备在不需要人类干预的情况下自主执行任务，提高智能设备的自主性和效率。

自动控制系统（automatic control systems）是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段。简称自控系统。
系统组成 自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。
物联网，顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。
在物联网应用中有三项关键技术
1、传感器技术：这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。
2、RFID标签：也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。
3、嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变，以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见；小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活，推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。这个例子很形象的描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internetofthings（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新20是物联网发展的灵魂。

活点定义：利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素（所有的设备、资源及通信等）都是个性化和私有化。

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