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。

水质检测是水家装之前的必备工作之一,它很大程度上决定了您需要什么水家装设备一般水质检测都是由专业的水质检定人员来完成的,在您没有请专业公司来安装前,您也可以自己来检测下自家的水质情况,不是很难的

同时也可以确定下大概需要什么类型功能的水处理设备,做好水家装预算

1看:用透明度较高的玻璃被接满一杯水,对着光线看有无悬浮在水中的细微物质静置三小时,然后观察杯底是否有沉淀物如果有,说明水中悬浮杂质严重超标；必须使用净水器进行终端处理;

2闻:用玻璃杯距离水龙头尽量远一点接一杯水,然后用鼻子闻一闻,是否有漂白粉（氯气）的味道如果能闻到漂白粉（氯气）的味道,说明自来水中余氯超标！也必须使用净水器进行终端处理;
3尝:热喝白开水,有无有漂白粉（氯气）的味道,如果能闻到漂白粉（氯气）的味道,说明自来水中余氯超标！也必须使用净水器进行终端处理;

4观:用自来水泡茶,隔夜后观察茶水是否变黑如果茶水变黑,说明自来水中含铁、锰严重超标,应选用装有除铁、锰滤芯的净水器进行终端处理;

5品:品尝白开水,口感有无涩涩的感觉如有,说明水的硬度过高,应选用装有离子交换树脂的软化滤芯的净水器进行处理,处理后的水口感会更甘甜;

6查:检查家里的热水器、开水壶,内壁有无结一层黄垢如果有,也说明水的硬度过高,（钙、镁盐含量过高）,也应尽早使用软化净水器进行软化处理！注意:硬度过高的水很容易造成热水器管道结垢,因热交换不良而爆管；长期饮用硬度过高的水容易使人得各种结石病

一般的水质问题都可以通过上面的步骤检测出来,当然,当您确定您家的水质情况确实需要安装水处理设备才能保证健康用水的话,您就必须要请专业的水质检定技术人员来进行检定了

许多水质问题可以由专业的水质检定技术售人员做简单的家庭拜访即可发现,这些水质检定技术人员经过严格的训练,只要随身行的仪器、试剂或试纸协助,便可检验出水质之各项污染程度而提议解决方案

最普遍的居家水质测试项目有:硬度（测试单位为GPG）,含铁量（测试单位为PPM）,酸度（测试单位为PH值）,含氯量、硝酸盐含量及总溶解物质（测试单位为PPM）

水质检测工具的使用方法：

一、TDS测试笔
Total  Dissolved  Solids的缩写，中文意思是溶解于水中的固体总含量，TDS即时针对此设计的计量器，可看出水中无机物或或固体物的PPM值。

TDS笔使用方法：打开TDS笔探针盖，按下标有ON/OFF按钮，待液晶屏显示后，将TDS笔插入被测水中，待数值稳定后，按下标有HOLD按钮，拿出TDS笔读取数值方可，测试完毕后，用干纸将TDS笔探针擦拭干净。

检测水中总溶解固体值，即检验出水中溶解的各类有机物或无机物的总量，使用单位为PPM(PartsPerMillion百万分之一或毫克/升（Mg/L),它表明1升水中溶有多少毫克溶解性总固体。导电仪能测出水中溶解物杂质的含量，水中溶解物越多，TDS值越大，水的导电性也越好，其导电率也越大。反之，导电率值小。

注意：

测量时的水温应维持在摄氏25度左右，切记，温度过高会使TDS值增高 ，影响正确性。
     2TDS仅能测出水中的可导电物质，但无法测出细菌、病毒等物质。

二、电解器
固体沉淀促进仪检验法是美国食品医药管理局（FDA)，认定用来对已经被污染的水进行基本判定的简易的水质检测方法，对于需要检验水源纯净时很有实际意义，可使用户清楚、直观的看到自己日常所饮用水的实际情况。

检验方法及程序：
 

1取两只容量为100-150毫升的白色玻璃杯，一杯接自来水，另一杯接RO纯水，并排放在桌子上。

2将电解器平放于玻璃杯上，插上220伏电源。

3将电解器上的电源开关按钮向ON(开）的位置，开始检验。通常检验的时间为30秒。结束时，先将电源开关向OFF（关）的位置，最后取出电解器

说明：

1当被测试水质纯净时，在测试时水就是基本不变色、没有其他异物产生；然而当被测水中含有其他杂质和污染物时，伴随着电解器的电极和一些其他副作用反应，水中所含杂质失去其原有的均衡状态，而被显现出来。接通电源后，双手不得抓在电极上；用完后，应用干布将电极擦干，并妥善保管。

2电解器只适合测试纯净水的纯度，不适合测试矿物质水（如超滤膜出水）或活化水。

物联网智能水表内嵌有NB-IOT通信模块和SIM卡，水表通过窄带物联网与服务器直接进行远程通讯，不需要人工抄表，也不需要采集器或者集中器等中间抄表设备，实现水表使用量的自动远程抄表，数据管理、计量存储、低电压保护、防磁攻击、表异常报警、数据上报周期可设置、远程阀控，以及预付费和阶梯水价等等功能。用户可通过电脑和手机等客户终端访问云平台进行相关 *** 作和数据管理，并可通过微信公众号、手机APP实现对用户每月用水账单、用户信息、充值记录等查询，可通过微信、支付宝进行充值。节省了人力物力和财力的同时，提高了生产效益。

便携式水质检测仪因携带方便、满足了人们野外及现场应急检测需求的特点，受到越来越多顾客的青睐，常用的便携式水质检测分析仪器有：
1、便携式 COD测定仪：衡量水中有机物质含量多少的指标，量越大污染越严重
2、手持式氨氮检测仪：采用纳氏比色法测量水中的氨氮
3、便携式总磷快速测定仪：用于总磷的检测，过量磷会使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮
4、便携式总氮检测仪：检验污水中总氮含量的智能仪表
5、便携式红外测油仪：针对地下水、地表水、生活污水和工业废水中石油类和动植物油含量及餐饮业油烟浓度的测定及检测
6、便携式COD/氨氮/总磷/总氮多参数测定仪：检测水中的COD/氨氮/总磷/总氮指标
7、便携式水质测定仪：手持式便携设计，支持多参数COD、总磷的测定，适用于野外及现场应急检测。
8、COD/氨氮/总氮便携式水质测定仪：便携式COD氨氮总磷水质测定仪手持式便携设计， 配4孔消解器 ，适用于野外、现场使用
9、氨氮/总磷/总氮便携式水质测定仪：手持式便携设计，支持多参数氨氮、总磷、总氮的测定，适用于野外及现场应急检测。
10、便携式污水五参数测定仪：主要测定污水中CODCr、总磷、氨氮、悬浮物、总氮五个参数
11、便携式多参数水质分析仪：用于测定pH、ORP、钠、铵、氨、氟、硝酸盐、氯、电导率、溶解氧等参数
12、便携式COD多参数测定仪：可测量包括COD，余氯，总氯，总磷，总氮，氨氮，硬度，磷酸盐，硫酸盐以及铁，铜等离子浓度分析
13、便携式BOD速测仪： 检测水中的生物化学需氧量（BOD）
14、水产养殖水质分析仪：适用于水产养殖业用水的检测，以便控制水的 PH、亚硝酸盐、氨氮、溶解氧、水温、盐度 达到规定的水质标准。
15、便携式多参数水质测定仪：可以根据用户需要进行重金属及无机盐（包括余氯、总氯、二氧化氯、浊度、色度、铜、六价铬、锰、铁、锌、铝、氰化物、磷酸盐、硫酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮、硬度等）等参数自由的组合。广泛适用于饮用水、地表水、地面水的测定。
16、便携式水质分析系统：适用于生活饮用水及其水源水、地表水、地下水等水质中余氯、二氧化氯、耗氧量、总硬度、色度、浊度、等常规指标的快速检测
17、便携式溶解氧测试仪：用来检测水样中溶解氧浓度，以便控制水的溶解氧达到规定的水质标准
18、便携式溶氧仪：便携式智能溶解氧分析仪，主要是为方便用户携带到现场 *** 作而设计的
19、便携式溶解氧分析仪：可用来检测水样中溶解氧浓度，以便控制水的溶解氧达到规定的水质标准
20、便携式PH计：广泛应用于化工、冶金、环保、制药、生化、食品和自来水等溶液中PH值监测
21、便携式电导率仪：广泛用于科研、教学、工业、农业等许多学科和领域的电导率测量
22、便携式余氯检测仪：适用于大、中、小型水厂及工矿企业、游泳池等地的生活或工业用水的余氯浓度检测，以便控制水的余氯达到规定的水质标准
23、便携式余氯检测仪/总氯测试仪：适用于大、中、小型水厂及工矿企业、游泳池等地的生活或工业用水的余氯、总氯浓度检测，以便控制水的余氯达到规定的水质标准。
24、便携式流速流量仪：可作为各类明渠流速、流量和泵站流量的测量计算

NE推出的无人机自动水质采样装置是专为无人机水质环境资源检测而生产设
计的一款产品。此款取水装置分为 05L、1L、5L、10L 等容量，水量保证率 100%。无人机自
动水质采样装置采用耐腐蚀的高合成材料制作其表面吸附和解吸对水质的影响几乎可以忽
略，独特的机构设计，采集瓶在下沉过程中水是从采集器底部进入采集瓶的，达预定采样深
度后，所有之前进入采集器内的水都将被预定深度上的水所置换，因此在下沉过程中不存在
污染之说。上升过程采集瓶底部和头部全部自动密封，从而使上升过程也不存在污染之说。
无人机自动水质采样装置适用于有机物、油脂类、微生物（细菌）等指标的水样采集和含酸
碱等腐蚀性的水样采集，我司的无人机自动取水装置装配了我司自主研发的升放装置可以实
时显示下放取样精度的深度。

物联网(The Internet of Things，简称IOT)的概念是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。

国际电信联盟2005年一份报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现 *** 作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道，家用电器等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。

具体的说就是在农业、物流、能源、环保、医疗等重要领域都将推进物联网规模化应用。物联网将加速向各领域渗透应用，催生出无人零售、精准医疗、智能制造等大量新模式新业态，生产生活的“痛点”“难点”正在破题，一系列“独角兽”企业有望诞生。

扩展资料：

物联网在农业、工业、服务业、公共事业中均有很好的应用前景：

一、物联网在农业中的应用

1、农业标准化生产监测：是将农业生产中最关键的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤温度、土壤含水率等数据信息实时采集，实时撑握农业生产的各种数据。

2、动物标识溯源：实现各环节一体化全程监控、达到动物养殖、防疫、检疫、和监督的有效结合，对动物疫情和动物产品的安全事件进行快速、准确的溯源和处理。

3、水文监测：包括传统近岸污染监控、地面在线检测、卫星遥感和人工测量为一体，为水质监控提供统一的数据采集、数据传输、数据分析、数据发布平台，为湖泊观测和成灾机理的研究提供实验与验证途径。

二、物联网在工业中的应用

1、电梯安防管理系统：该系统通过安装在电梯外围的传感器采集电梯正常运行、冲顶、蹲底、停电、关人等数据，并经无线传输模块将数据传送到物联网的业务平台。

2、输配电设备监控、远程抄表：基于移动通信网络，实现所有供电点及受电点的电力电量信息、电流电压信息、供电质量信息及现场计量装置状态信息实时采集，以及用电负荷远程控制。

3、企业一卡通：基于RFID—SIM卡，大中小型企事业单位的门禁、考勤及消费管理系统；校园一卡通及学生信息管理系统等。

三、物联网在服务产业中的应用

1、个人保健：人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机提醒体检。

2、智能家居：以计算机技术和网络技术为基础，包括各类消费电子产品、通信产品、信息家电及智能家居等，完成家电控制和家庭安防功能。

3、智能物流：通过GPRS／3G网络提供的数据传输通路，实现物流车载终端与物流公司调度中心的通信，实现远程车辆调度，实现自动化货仓管理。

4、移动电子商务：实现手机支付、移动票务、自动售货等功能。

5、机场防入侵：铺设传感节，覆盖地面、栅栏和低空探测，防止人员的翻越、偷渡、恐 袭击等攻击性入侵。

四、物联网在公共事业中的应用

1、智能交通：通过cPs定位系统，监控系统，可以查看车辆运行状态，关注车辆预计到达时间及车辆的拥挤状态。

2、平安城市：利用监控探头，实现图像敏感性智能分析并与110、l19、l12等交互，从而构建和谐安全的城市生活环境。

3、 城市管理：运用地理编码技术，实现城市部件的分类、分项管理，可实现对城市管理问题的精确定位。

4、环保监测：将传统传感器所采集的各种环境监测信息，通过无线传输设备传输到监控中心，进行实时监控和快速反应。

5、医疗卫生：远程医疗、药品查询、卫生监督、急救及探视视频监控。

参考资料来源：百度百科——物联网

参考资料来源：人民网——我国在物联网前沿领域实现领跑

---