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。

基于nb—iot数据采集终端设计的目的是降低能耗，减小体积。随着"智慧城市"的快速发展，物联网应用逐步深入到了生活各个方面，远程数据采集系统的研究与应用已经成为物联网领域研究的热点然而现有无线采集终端功耗大的特点极大的制约了物联网进一步的广泛应用，低能耗，体积小的数据采集系统应运而生。

感知层是物联网的皮肤和五官-用于识别 物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用类似。
对我们人类而言，是使用五官和皮肤，通过视觉、味觉、嗅觉、听觉和触觉感知外部世界。而感知层就是物联网的五官和皮肤，用于识别外界物体和采集信息。感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题。它首先通过传感器、数码相机等设备，采集外部物理世界的数据，然后通过RFID、条码、工业现场总线、蓝牙、红外等短距离传输技术传递数据。感知层所需要的关键技术包括检测技术、短距离无线通信技术等。
感知层由基本的感应器件（例如RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器等基本标识和传感器件组成）以及感应器组成的网络（例如RFID网络、传感器网络等）两大部分组成。该层的核心技术包括射频技术、新兴传感技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术（FCS）等，涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。
一些感知层常见的关键技术如下：
l 传感器：传感器是物联网中获得信息的主要设备，它利用各种机制把被测量转换为电信号，然后由相应信号处理装置进行处理，并产生响应动作。常见的传感器包括温度、湿度、压力、光电传感器等。
2 RFID：RFID的全称为Radio Frequency Identification，即射频识别，又称为电子标签。RFID是一种非接触式的自动识别技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。它主要用来为物联网中的各物品建立唯一的身份标示。
3 传感器网络：传感器网络是一种由传感器节点组成网络，其中每个传感器节点都具有传感器、微处理器、以及通信单元。节点间通过通信网络组成传感器网络，共同协作来感知和采集环境或物体的准确信息。而无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN），则是目前发展迅速，应用最广的传感器网络。
对于目前关注和应用较多的RFID网络来说，附着在设备上的RFID标签和用来识别RFID信息的扫描仪、感应器都属于物联网的感知层。在这一类物联网中被检测的信息就是RFID标签的内容，现在的电子（不停车），收费系统（Electronic Toll Collection，ETC）、超市仓储管理系统、飞机场的行李自动分类系统等都属于这一类结构的物联网应用。

Keyence基恩士，Cognex康耐视，Datalogic得利捷等。
基恩士（中国）有限公司，以下简称基恩士。在2001年9月设立了第一个销售网点。现在在上海、北京、天津、大连、青岛、深圳、香港等国内首要城市设立了办事处。

康耐视视觉检测系统（上海）有限公司是为制造自动化领域提供视觉系统、视觉软件、视觉传感器和工业读码器的提供商。

DATALOGIC集团是全球领先、欧洲最大的条码扫描器、数据采集器和RFID设备生产厂商之一。产品广泛应用于物流和仓储、汽车、电子、烟草和食品饮料等行业。服务热线，贴心服务

关于读码器购买的选择，研祥金码是一个不错的选择，研祥金码分支机构遍布全国，各分机构配备多名现场专家快速响应，提供优质的专业服务；全国联保，24小时内回应客户需求。

物联网智能网关要接入MES系统，需要从下面几个方面讨论：
1、多种采集协议的适配：车间设备一般具有多种接口和多种自动化协议，常见的有modbus、PPI、MPI、Profinet、hostlink等，接口一般为RS485、以太网、can口等。
2、具备边缘计算能力：物联网智能网关必须具备边缘计算能力，而不是傻瓜式的透传。可以对数据进行本地化预处理，然后再与MES服务器交互，这样能极大减轻MES服务器的压力。
3、与MES服务器间的通信规约和数据格式：物联网网关与MES服务器见需要支持实时性非常强的通信规约，如MQTT、DICP等，而不是普通的自动化协议。同时约定好传输的数据格式，以被MES服务器解析。
帝图数据采集器适合于用在MES系统的数据采集，比如汽车生产线的数据采集、变电站的数据采集等。

15数据采集器：

1_8（Motorola-Symbol系列）
Motorola MC2100无线激光条码数据采集器,Motorola-Symbol MC3190（替代MC3090系列）,Motorola-Symbol MC3090,Motorola-Symbol MC9090 工业数据采集器,Motorola-Symbol MC9000-G 移动数据终端 / 数据采集器,Motorola-Symbol MC1000 批处理数据采集器,Motorola-Symbol MC50 移动数据采集终端,Motorola-Symbol MC70 移动数据终端
2_8（Urovo数据采集器）
UROVO V5工业级数据采集器,Urovo i6060条码数据采集器（总代理）,Urovo i60条码数据采集器（总代理）,Urovo i60数据采集器（二维）,Urovo i60工业点检巡检仪,Urovo GPS移动数据终端,Urovo 超高频RFID移动数据终端,Urovo 高频RFID移动数据终端
3_4（Datalogic系列）
Datalogic Rhino-NET工业级车载移动终端,Datalogic Kyman-Net,Datalogic Skorpio,Datalogic JET
4_3（新大陆NLSCAN产品）
NLS-PD-6300多功能（条码）数据采集器系列, NLS-PT-900便携式（条码）数据采集器系列,NLS-PT-800便携式（条码）数据采集器系列
5_1（捷宝数据采集器）
捷宝A188 仓库盘点机/数据采集器
6_5（Honeywell数据采集器）
Honeywell Dolphin 6500移动数据采集终端,霍尼韦尔 Dolphin 9900（9900、9950）系列移动数据采集终端,霍尼韦尔 Dolphin 7850移动数据采集终端,霍尼韦尔 Dolphin 7600移动数据采集终端,霍尼韦尔 Dolphin 6100移动数据采集终端
7_17（Intermec数据采集器）
INTERMEC CV60数据采集器,INTERMEC CN30数据采集器,INTERMEC CN2B数据采集器,INTERMEC CN2A数据采集器,INTERMEC CK31数据采集器,INTERMEC CK30数据采集器,INTERMEC CK1数据采集器, INTERMEC 761 数据采集器,INTERMEC 751数据采集器,INTERMEC 741数据采集器,INTERMEC 730ISAFE数据采集器, INTERMEC 700CN数据采集器,INTERMEC 2481数据采集器,INTERMEC 2435,INTERMEC 2430,INTERMEC 2420数据采集器,INTERMEC 2415RF数据采集器
8_4（SUNTION条码数据采集器）
SUNTION SCB-1200 条码数据采集器,SUNTION SCB-1500 条码数据采集器,SUNTION SCB-1800 条码数据采集器,M3 Sky条码数据采集器
9_4（Landtech兰德数据采集器）
Landtech M73 条码数据采集器,Landtech HT-3600 条码数据采集器,Landtech HT-3300 条码数据采集器,Landtech HT-2900抄表机
10_0（Unitech优尼泰克采集器）
11_1（LogicScan 数据采集器）
LogicScan IT8000 条码数据采集器
12_2（Argox 数据采集器）
台湾Argox PT-12 数据采集器,Argox PT-10数据采集器
13_8（CASIO系列）
CASIO DT-940条码数据采集器（总代理 目前特价）,CASIO DT930条码数据采集器（总代理）,CASIO DT900条码数据采集器,CASIO IT-600,CASIO IT-500 数据采集终端, CASIO DT-X10 数据采集终端, CASIO DT-X5 数据采集终端,CASIO IT-3000 数据采集终端
14_4（CIPHER LAB系列）
CipherLAB CPT-8300RF,CipherLAB CPT-8300 数据采集器,CipherLAB CPT-720 数据采集器,CipherLAB CPT-8000C/L
15_1（北京振中）
TP900P型手持式POS机

iv数据采集是离线数据采集技术工具，开放API工具开发的。
离线数据采集技术，首先要是基于文件的数据采集系统、日志收集系统等，代表性的工具有Facebook公司开发的Scribe、Cloudera公司开发的Flume和Apache基金会支持的Chukwa等；其次是基于数据库和表的数据采集技术，基于数据库的数据采集系统中代表性工具有GoldenGate 公司的TMD、迪思杰公司而数据采集软件、IBM公司的CDC、MySQL支持的Binlog 采集工具等；在基于表的批量抽取软件中，广泛应用的是Sqoop和其他ETL工具。
开放API类，即数据源提供者开放的数据采集接口，可以用来软取限定的数据。在外部数据中，除了互联网数据采集技术，也有基于传感器应用的采集技术，这种技术在物联网中用得较多。此外，还有电信公司特有的探针技术，例如，我们在打电话、利用手机上网时，电信公司的路由器、交换机等设备中都会有数据交换，探针就是从这些设备上采集数据的技术。

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