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。

就是将空气温湿度、光照度、二氧化碳、土壤水分、养分等数据，智能数字传感器将远程采集的实时数据，无线传输给智能云终端，当监测数据未达到或超过正常数值，设备控制系统自动启动环境设备调控和水肥智能灌溉作业。卓振智能有类似的系统。

物联网在农业领域的应用有精耕细作、农业无人机、智能温室等。

1、精耕细作

精准农业是在饲养牲畜和种植农作物时让耕种实践更加受控和准确。在这种农场管理方法中，关键是使用IT和各种项目，例如传感器、控制系统、机器人技术、自动驾驶车辆、自动化硬件、可变速率技术等。高速互联网、移动设备以及卫星（用于图像和定位）访问是精准农业的关键技术。

2、农业无人机

技术随着时间的推移而发生了变化，而农业无人机就是一个很好的例子。如今，农业已成为整合无人机的主要产业之一。地面和空中无人机可以帮助农业实现农作物健康评估、灌溉、监测、药物喷洒、种植以及土壤分析。

3、智能温室

温室种植是一种有助于提高蔬菜、水果、农作物等产量的方法。温室通过人工干预或比例调配机制来控制环境参数。由于人工干预会导致生产损失、能源损失和浪费成本，因此可以借助物联网来改造智能温室，实现智能监视和控制气候，从而无需人工干预。

为了控制智能温室中的环境，使用了根据工厂要求测量环境参数的不同传感器。我们可以创建一个云服务器，以在使用物联网连接系统时远程访问系统。

智慧农业是物联网技术在传统农业中的应用，通过移动平台或计算机平台，利用传感器和软件控制农业生产，使传统农业更加“智能化”。除了精准的感知、控制和决策管理，广义上，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等。

1目前购买一套综合智能农业装备的费用一般至少在几十万或上百万，普通农民难以承受。因此，低成本的智能农业设备将成为智能农业的发展趋势之一。农民普遍受教育程度低，智慧农业的本质是为农业和农民服务。所以，要想让农民更快地与智慧农业对接，就要让系统易于 *** 作和学习。

2智慧会让分工更明确。农民做好自己该做的事，其他的事就交给专家处理。当然，这些都需要农民和专家的相互配合。现在消费者对食物的要求越来越高，对农田生产不放心。智慧农业通过视频展示作物生产的过程，因此智慧农业的可视化将成为一种趋势。随着智慧农业的发展，在不久的将来会有更多的智慧农业垂直行业出现。智慧将更精准地服务三农。

3不可否认，智慧农业会和其他产业在深度和宽度上交叉，比如都市智慧农业、旅游农业，所以智慧农业的发展会是融合的。随着科技的不断发展，智慧农业终将被超越和取代。随着中国的土地资源和其他资源越来越稀缺，种植和养殖将不仅仅在地球上进行，人们将开始瞄准太空和其他星球进行农业生产。或许，在不久的将来，智慧农业会被太空农业、生物农业等先进技术所取代。

农业的智慧会以各种形式存在于互联网上，对农业的智慧解放生产力，让产品卖得更快，农民更快致富有很大的帮助。智能农业利用物联网技术实现智能灌溉、智能施肥、智能喷洒等自动控制方式，有利于降低农业生产成本，提高效率，保护农村生态环境。中国智慧农业发展趋势整体势头良好。随着未来农业发展思维方式的改变，智慧农业有望更进一步。

一、智能农业大棚物联网解决方案体系简介

温室大棚在不适宜植物成长的时节，能提供生育期和添加产值，多用于低温时节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。因而对栽培作物成长环境的要求要准确的多。

大多数农户加温、洒水、通风等，全凭感觉。人感觉冷了就加温，感觉干了就洒水，感觉闷了就通风，没有科学依据。农业进入信息化年代后，对温室内部的空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度及光照等农业环境信息的收集也越来越注重。因而，将物联网技能引进温室大棚中来，完成温室栽培的高效和精准化办理。

在温室环境里，单栋温室可利用物联网技能，选用不同的传感器节点和具有简略执行机构的节点（风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构） 构成无线网络来丈量土壤湿度、土壤成分、pH 值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等来取得作物成长的最佳条件， 经过模型剖析、自动调控温室环境、 *** 控灌溉和上肥作业，然后取得植物成长的最佳条件。

关于温室成片的农业园区，经过接纳无线传感汇聚节点发来的数据，进行存储、显现和数据办理，可完成所有基地测试点信息的获取、办理和剖析处理，并以直观的图表和曲线方法显现给各个温室的用户，同时依据栽培植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息，完成温室集约化、网络化远程办理。

此外，物联网技能可应用到温室生产的不同阶段，把不同阶段植物的体现和环境因子进行剖析，反应到下一轮的生产中，然后完成更精准的办理，取得更优质的产品。
二、智能农业大棚物联网解决方案的重要组成部分

1、数据收集

经过物联网体系可衔接传感器收集土壤温度、湿度、营养含量（N、P、K）、PH值、降水量、空气温湿度、气压、光照强度等来取得作物成长的最佳条件，并依据参数变化实时调控或自动 *** 控温控体系、灌溉体系等；

2、智能 *** 控

经过无线传输，衔接 *** 控室与 *** 控柜， *** 作 *** 控室内中控台，即可一键式 *** 控温室大棚内的风机、外遮阳、内遮阳、喷滴灌、侧窗、湿帘或大田内的水肥喷灌等，完成远程化办理。

3、软件平台

农业物联网软件平台并不只是一个 *** 作平台，而是一个庞大的办理体系，是用户在完成农业运营中运用的有形和无形相结合的 *** 控体系。在这个平台上，用户可以充分发挥自己的办理思维、办理理念、办理方法，完成信息智能化监测和自动化 *** 作，有效整合内外部资源，提高利用效率。

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