智能灌溉、水肥一体化系统

北京盟创伟业科技有限公司经多年学习、实践、应用，研发出一套适合温室灌溉水肥一体化物联网系统平台，该平台专为大田、温室灌溉水肥一体化设计，具有完整的设备安装、自动化调试、物联网端自动控制、手机移动端互动等现代化灌溉模式，操作简便，易学易用，基层实用的智能灌溉水肥系统。

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、喷枪或喷头形成喷灌、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。
??一、水肥一体化系统原理
??水肥一体化系统通常包括灌溉首部枢纽、环境墒情监测和田间输配水管网系统等三部分，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。

二、灌溉首部系统

灌溉首部包含进水泵、电源控制柜、砂石过滤器、自动反冲洗叠片过滤器、自动水肥一体机、管线及配电控制房等设备设施，提供水源，满足灌溉水肥需求。

（一）砂石过滤器

砂石过滤器又称石英砂过滤器，砂滤器，它是通过均质等粒径石英砂形成砂床作为过滤载体进行立体深层过滤的过滤器，常用于一级过滤。其主要是采用砂石作为滤料过滤。

砂石过滤器是介质过滤器之一，其砂床是三维过滤，具有较强的截获污物的能力，适合深井水过滤、农用水处理、各种水处理工艺前道预处理等，可用于工厂、农村、宾馆、学校、园艺场、水厂等各种场所。在所有过滤器中，用砂石过滤器处理水中有机杂质和无机杂质最为有效，这种过滤器滤出和存留杂质的能力很强，并可不间断供水。只要水中有机物含量超过10mg/L时，无论无机物含量有多少，均应选用砂石过滤器。

根据灌溉工程用量及过滤要求，可单独使用，也可多个组合或与网式过滤器、叠片过滤器组合使用。作为网式、叠片过滤器的初级过滤。提高网式、叠片过滤器的过滤效果。

（二）自动反冲洗叠片过滤器

全自动叠片过滤器自带电子控制装置，可使用时间间隔和压力差控制反冲洗的所有步骤。一旦设定完毕，即可长期使用。自动反冲洗过滤器在不中断工作的情况下在数秒内完成整个自动反冲洗过程。由设定的时间或压差信号自动启动反洗，反洗阀门改变过滤单元中水流方向，过滤芯上弹簧被水压顶开，所有盘片及盘片之间的小孔隙被松开。位于过滤芯中央的喷嘴沿切线方向喷水，使盘片旋转，在水流的冲刷与盘片高速旋转离心力作用下，截留在盘片上的物体被冲洗出去，因此用很少的自用水量即可达到很好的清洗效果。然后反洗阀门恢复过滤位置，过滤芯上弹簧再次将盘片压紧，回复到过滤状态。反冲洗用水均为系统过滤过的水。

精确过滤，可根据用水要求选择不同精度的过滤盘片，有20微米、55微米、100微米、130微米、200微米、400微米等多种规格，过滤比大于85%。

（三）自动水肥一体机

自动施肥灌溉系统，能够执行精确的施肥控制过程，是一款直接连接到灌溉主管路前端或通过旁通管路连接到灌溉区域的施肥系统。该系统可以与任何灌溉系统或任何灌溉首部简单而快速的相连接，可用于已建成的农田灌溉和温室灌溉中。

标准配置清单：

1、一套灌溉控制器，中文智能操作界面。

2、一个不锈钢防腐施肥泵（ 1.5HP ）。

3、一套 EC/PH 检测单元。

4、一个包括终端连接端子的电动控制配电柜。

5、3 个文丘里注肥泵，每一个注肥泵的流量最高可达 400 升/小时。

7、3 个可视可调肥料流量计。

6、3 个施肥电磁阀。

8、3 个单向阀。

9、1 个电子流量计（标配 DN50)。

10、1 个压力变送器。

11、1 个压力表。

12、1 个空气阀。

13、1 个叠片过滤器（标配 DN40）。

14、3 个肥料桶(标准配置 100L)。

15、3 个肥料过滤器及管路。

16、铝合金机架，坚固美观耐用。

17、耐腐蚀 SUPVC 管件。

标配系统功能：

1. 中文操作系统，人机友好界面，提供安全密码设置，方便用户权限管理和系统安全运行。

    

    

   2、支持灌水量或灌溉时间控制系统运行，支持土壤湿度传感自动控制，提供可选灌溉程序 10 个（可扩展到 50 个）。

   3、标准控制 10 个灌溉电磁阀；可扩展到 50 个。

    

    

    

    

   4、标准接３路注肥器（用户可根据实际需要额外增加注肥器，最多扩展到８路）,根据肥料配比

   设定 EC/PH 值或采用标准配方（农业专家系统）进行自动施肥。

   5、实时 EC/PH 值检测控制和自动校正功能。

   6、可控制各供料管供液量。

   7、实时监控各输入与输出参数变化，并自动保存以备查看各窗口画面、报警事件记录、重要参数

   历史记录、实时曲线等。

   8、系统故障报警输出。

   9、灌溉施肥工艺扩展。

   10、水源首部控制功能。

   11、自带一路485接口。

   12、灌溉模式：分区循环、定时定量控制，可根据不同时段自动调整灌溉时间，控制软件可以根据用户要求编写。

    

   二、土壤墒情监测

          实时管式超声土壤墒情监测站5层测量传感器分别测量田间10cm、20cm、30cm、50cm、80cm的土层温度/湿度数据，测试参照用户需求定制三层、四层、五层、六层采集管体，测试深度也可调整。

（一）土壤墒情在线监测系统

土壤墒情在线监测系统MC-TDRS是具有无线数据采集与传输功能的土壤水分无线传感器采集系统。由无线数据采集终端和土壤温湿度传感器组成。数据采集终端具有自动采集与长时间运行能力。温湿度传感器基于频率域的介电常数探测原理，与国际通用的土壤探测传感器规格兼容。

应用领域：遥感土壤水分多尺度监测、地质灾害实时预警、智慧农业灌溉管理。

（二）管式超声土壤墒情监测站

管式超声土壤墒情监测站是非接触式土壤水分监测仪，是一款以根据监测仪发出的电磁波在不同介电系数物质中的频率变化测得各土层的湿度，利用高精度数字温度传感器，测量各土层温度。能够针对不同土层的土壤水分含量进行动态观测，而且是进行快速、准确、全面地观测，让人们实现对土壤的高度感知。

管式超声土壤墒情监测站采用分层设点的观测结构，地面配置一个温度观测点，地下土壤每隔10cm配置一个土壤温湿测点，观测相对应范围内的土壤温湿度。

1、土壤水分（体积含水量）测量范围：干土～水分饱和土，实验室测量精度：±3%，野外测量精度：±5%，湿度分辨率：0.1%，温度分辨率0.1℃；

2、温度测量范围：-50℃～80℃，测量精度±0.5℃，温度分辨率：0.1℃；

3、供电方式：可选配适配器DC12~24V宽电压供电或者内置锂电池供电；

三、农业气象监测站

随时在线精准监测环境中的空气温度、空气湿度、风向、风速、大气压力、降雨量、光合有效辐射、光照度、土壤温度、土壤湿度等监测项目，并实时将采集数据全部上传物联网平台远端存储，可随时通过手机、计算机查看即时数据和历史数据。

主要由触摸屏数剧采集器、环境传感器、视频监控系统、物联网数据远程管理平台等组成。数据平台是一个互联网架构的网络化平台，具有对各子站的监控功能以及对数据的报警处理、记录、查询、统计、报表输出等多种功能。

三、田间、温室水管网自动控制系统

（一）LoRa无线自动灌溉控制系统

1、LoRa无线网关

LoRa无线网关

是集LoRa、4G、WIFI、SDI-12、RJ45、RS485/232等传输协议为一体的无线智能网关，通过LoRa低功耗无线传输协议接收传感器采集的数据也可以通过此协议直接对电磁阀和其他用电设备进行无线控制。内置工业级4G无线模块，可以实时将数据上传到云中心。适用于土壤墒情监测、科学试验、节水灌溉、园区、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养、污水处理、精细农业等应用场景。

无线传输距离远：可达500米-2.5公里，适用城市绿化喷灌、农田灌溉、农业高效节水灌溉、大棚喷滴灌等。

1. LoRa无线节点

    

   无线节点模块是采用高效的ISM频段射频Lora扩频芯片，提供了多个频道的选择。模块可在线修改串口速率，发射功率，射频速率等各种参数。模块能够透明传输任何大小的数据，而用户无须编写复杂的设置与传输程序。模块提供多种接口、支持宽范围电压运行，传输距离远；提供丰富便捷的软件编程设置功能，应用领域非常广泛；无线节点同时可以给前端传感器设备供电，节点内含智能电源模块，能控制上电及断电时间从而实现设备的低功耗，采用锂亚电池即可工作3—5年（根据上下电频次）。

   技术参数：

3、LoRa无线节点电磁阀控制器

     LoRa无线电磁阀控制器能控制市面上所有的脉冲电磁阀。无需布设电源线，自带电池就可以实

现对脉冲电磁阀超过3万次的开关控制。以LoRa无线传输模式与智能网关进行通信。对电池电量实时检测，可提前告知用户更换，不影响生产作业。安装方便。

产品特点：

☆ 无线传输距离远：可达500米-2.5公里

☆ 低功耗，电池寿命可达2年，工作环境在-22℃-70℃

☆ 安装简单、管理灵活，在需要移动设备和增加设备时更有优势

☆ 传输稳定，通过8频段自动跳频

☆ IP68防护等级，使用更安心放心

☆ 可兼容国内外的不同品牌电磁阀，如Toro 、Hunter、RainBird、伯尔梅特、拉斐尔、耐特菲姆等

4、LoRa无线节点传感器

① 无线传输距离远：可达500米-2.5公里

② 低功耗，3.6V电池寿命可达2年

③ 钢针采用优质材料，可经受长期电解，耐酸碱腐蚀

④ 电极采用特殊处理的合金材料测量精度高、性能稳定

⑤ IP68防护等级，使用更安心放心

⑥ 可接入土壤温度、湿度、盐分、电导率、空气温度、湿度、风向、风速、光照、辐射等传感器。

⑦ 同时可接入10组传感器，

⑧ 可识别接入电压电流模拟信号、SDI-12、RJ45、RS485/232等MODBUS传输协议。

（二）自动灌溉控制系统

1、自动化控制系统平台适用范围：

温室大棚种植、自动灌溉、特种养殖、食品加工、文物保护单位、发酵行业、食用菌栽培、小气象数据监测、组培室、及各种需要随时在线精准监测环境中的空气温度、空气湿度、二氧化碳、光照强度、土壤水分、土壤温度等参数

2、智能温室控制柜可以设定各运行参数，通过监测温室内的环境温度、环境湿度、光照度、二氧化碳的浓度等来自动控制卷帘、天窗、侧窗、内遮阳、外遮阳、风机、外翻窗、加温设备等的目标值和设备的开启/关闭时间等等，通过监测土壤的水分、土壤的温度、电导率等参数来自动控制电磁阀和水泵、施肥系统设备的开启/停止等目标值。

3、温室数据采集：空气温度、空气湿度、二氧化碳、光照度、土壤温度、土壤湿度等多路传感器数据。

4、控制项目：卷帘、通风（卷膜）、加热、补光、灌溉（滴灌、喷灌）等

5、自动/手动控制柜：〖手*停*自〗，手动（本地手动人工控制模式）；停止（非使用期间或防止意外均可选停止档位）；自动（使用远程手动或全自动控制）。

6、触摸屏采集控制主机，本机可以查看数据，设置采集间隔、查看联网状态，通过TCP网口、GPRS无线等传输方式远程查看、设置、控制等。

7、自动控制柜可以实现本地手动控制、联网远程手动控制、联网启用智能自动控制功能。

四、水肥一体化综合配置方案

1、供水配电设备：水泵、稳压泵、配电箱等

2、砂石过滤器：初级砂石过滤

3、自动反冲洗叠片过滤器：精细过滤、满足滴灌微喷等灌溉需求、自动冲洗、避免堵塞。

4、水肥一体机。

5、农业气象环境监测站。

6、土壤墒情监测站。

7、变频控制柜。

8、温室智能控制系统。

9、无线网关。

10、无线节点采控器。