智能灌溉系統方案
2018/3/19 15:36:55

智能灌溉系統方案

目錄

一、 概述 4

二、 系統功能介紹 4

1. 框架圖 4

三、 土壤在線檢測系統 5

1. 系統功能描述 5

2. 在線一體化采集管理器 6

1) 風速 6

2) 風向 6

3) 雨量 6

4) 氣壓 6

5) 空氣濕度 6

6) 空氣溫度 6

7) 二氧化碳濃度 7

8) 光照度 7

9) 土壤濕度 7

10) 土壤溫度 7

11) 土壤鹽分 7

12) 土壤PH 7

13) 土壤水勢 7

14) 土壤張力 7

15) 土壤蒸散 7

16) 土壤熱通量 7

17) 葉面濕度 8

18) 數據采集傳輸器 8

19) 供電系統 8

20) 防雷設施 8

3. 土壤化肥養分速測儀 8

1) 產品介紹 8

2) 測量項目 8

3) 養分測量技術指標 9

4) PH值(酸堿度)測量技術指標 9

5) 鹽量(電導)測量技術指標 9

6) 供電 9

四、 水肥一體化滴灌系統 9

1. 滴灌優勢 9

2. 滴灌原理 9

3. 滴灌系統的組成 9

1) 首部樞紐系統: 9

2) 輸配水管網系統: 9

3) 閥門系統: 9

4) 灌水器: 10

5) 系統圖: 10

4. 滴灌在干旱和潮濕地區的優勢 12

5. 滴灌與噴灌節水比較 13

6. 水肥一體化滴灌八大優勢 13

1) 節水 14

2) 節肥 14

3) 省工 15

4) 增產 16

5) 改善作物品質 16

6) 減少病蟲害 17

7) 充分利用土地 17

8) 減少環境污染 18

五、 自動加濕噴藥系統 18

1. 溫室自動加濕噴霧系統 19

1) 工作原理 19

2) 作用范圍 19

3) 系統優勢 19

2. 室外自動加濕噴霧系統 19

1) 工作原理 20

2) 噴灌特點 20

3. 自動控制 21

六、 服務平臺 21

1. 灌溉管理功能: 21

2. 程序設定 21

3. 系統監控顯示 21

4. 歷史記錄 21

5. 決策支持、設備聯動 21

6. 預警設置 21

7. 實時視頻監測 22

8. 施肥系統 22

9. 配置信息 22

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一、?概述

我國是一個干旱缺水嚴重的國家。我國的淡水資源總量為28000億立方米,占全球水資源的6%,僅次于巴西、俄羅斯和加拿大,名列世界第四位。但是,我國的人均水資源量只有2300立方米,僅為世界平均水平的1/4,是全球人均水資源最貧乏的國家之一。然而,中國又是世界上用水量最多的國家。

國務院“關于實行最嚴格水資源管理制度的意見”中指出,要確立水資源開發利用控制紅線、用水效率控制紅線和水功能區限制納污紅線。

水資源開發利用控制紅線,指到2030年全國用水總量控制在7000億立方米以內;用水效率控制紅線,指到2030年用水效率達到或接近世界先進水平,萬元工業增加值用水量(以2000年不變價計)降低到40立方米下,農田灌溉水有效利用系數提高到0.6以上;水功能區限制納污紅線,到2030年主要污染入河湖總量控制在水功能區納污能力范圍之內,水功能區水質打標提高到95%以上。

為實現上述目標,到2020年,全國用水總量力爭控制在6700億立方米以內;萬元工業增加值用水量降低到65立方米以下,農田灌溉水有效利用系數提高到0.55以上;重要江河湖泊水功能區水質達標率提高到80%以上,城鎮供水水源地水質全面達標。

我國農業、綠化灌溉大部分還采用著渠灌,綠化大部分還采用車輛灌溉,浪費水資源。采用全自動化的水肥一體化滴灌技術,能提高水資源的利用率,節約用水,節省人力。

二、?系統功能介紹

1.?框架圖

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三、?土壤在線檢測系統

1.?系統功能描述

土壤里面放置各種傳感器,檢測結果收集到數據采集傳輸器,數據采集傳輸器通過有線或無線方式將結果上傳到服務平臺。服務平臺有各種功能,查看數據,聯動控制設備等。同時支持APP產看和控制。

土壤檢測是指定點定時對土壤含水量及水勢進行測定,及時了解土壤水分過多、適宜、缺少與嚴重缺乏等情況的一項經常性的農業基礎工作,是農作物“三情”(苗情、蟲情、水情)監測的重要內容之一,適時掌握土壤墑情,對于合理灌溉、節約用水、抗旱保收、因土施肥具有重要的指導意義。

土壤檢測系統是一款集土壤濕度、土壤溫度、視頻監控、及其它氣象參數采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的系統,用戶可以通過與儀器配套的功能強大的上位機軟件遙測和管理土壤水分情況.

該監測系統采用的是符合《土壤墑情監測規范SL364-2006 中華人民共和國水利行業標準》的駐波(SWR)技術,具有快速、便捷和能連續觀測土壤含水量的優點。該系統配制靈活、測量精度高、性能穩定。安裝時不破壞土壤結構,操作方便,可靠性高,維護及檢定極為方便,可以方便實現《土壤墑情監測規范SL364-2006 中華人民共和國水利行業標準》的垂度1點法直至六點法,實現溫室環境監測、土壤墑情采集、自動灌溉控制等系統集成,實現水分的長期動態連續監測。它在工農業生產、旅游、城市環境監測和其它專業領域都有廣泛的用途。

2.?在線一體化采集管理器

配套數據采集軟件,將智能物聯網,云計算,移動互聯網,無線傳感器技術運用到設備中,通過無線傳感器自動采集風速、風向、雨量、氣壓、空氣溫濕度、光照強度、土壤水分、土壤溫度等指標,實現數據自動采集上傳到服務平臺中,通過智能手機或電腦對農業環境進行遠程監測,給農業管理提供技術依據。模塊化設計,可任意配置多個傳感器。

(1)?風速

量程:0~70m/s;分辨率:0.1m/s;準確度:±(0.3+0.03V)m/s;起動風速:≤0.8m/s

(2)?風向

量程:0~360°;分辨率:1°;準確度:±3°起動風速:≤0.5m/s;

(3)?雨量

量程:0~4mm/min;分辨率:0.2mm/min;準確度:±4%

(4)?氣壓

量程:10~1100hpa;分辨率:0.1hPa;準確度:±0.3 hPa

(5)?空氣濕度

量程:0~100%RH(無水汽凝結);精度:±3%RH;分辨率:0.1%;

(6)?空氣溫度

量程:-30~70℃;精度:0.4℃;分辨率:0.1℃;

(7)?二氧化碳濃度

范圍:0~2000 ppm;分辨率:10ppm;;測量原理:非分光紅外NDIR技術;

(8)?光照度

量程:0~300000 LUX;分辨率:1 LUX;精度:±5%FS;波長范圍:380nm~730nm;

(9)?土壤濕度

范圍:0~100 Vol%(即0至飽和);測量精度:非飽和范圍內±3%;重復性:±1%;測量區域:95%的影響在¢6x8cm的圓柱體內;

(10)?土壤溫度

范圍:-45~70℃;精度:±0.3℃;分辨率:0.1℃;

(11)?土壤鹽分

測量范圍:鹽分0~15000mg/L,電導率0~20mS;分 辨 率:鹽分1mg/L,電導率0.01mS;準 確 度:鹽分<5%,電導率<5%;供電方式:DC 12V、DC 24V、其他。

(12)?土壤PH值

測量范圍:0-14PH;零電位PH值:7±0.25PH;斜率:≥95%;響應時間:≤10秒;精度:±0.02PH;輸出:4~20mA ?0-5V ?RS485;

(13)?土壤水勢

測量范圍:0 - 1000kPa;精度:0 到-100 kPa, ±10 kPa;-100 到-1000 kPa. ±5%

(14)?土壤張力

測量范圍:0 - 100kPa;長度:15~150厘米;電信號轉換器:4-20 mA。張力計延長桿(可選)延長桿,長度15~60 厘米。

(15)?土壤蒸散

精度:已蒸發水的±1%;分辨率:0.01英尺;重量:310 g

(16)?土壤熱通量

研究土壤中儲藏的能量和時間的函數關系。

信號范圍:-100mv~100mv;測量范圍:-500~500 W/m2;測量精度:±5%;靈敏度:15~60W/(㎡?mV);響應時間:≤30s (類似于土壤);工作環境溫度: -40℃~+50℃;工作環境濕度:0%~100%RH;供電方式: 無需供電;輸出方式 :電壓輸出。

(17)?葉面濕度

可測量植物葉片表面水份的百分比含量,采用電阻測量原理,它由表面感應格珊和信號變送器組成,使用時將傳感器安裝被測植物葉片附近,傳感器將模擬植物葉片獲得水份的過程。供電電壓:12~24V DC;
測量范圍:0~100%;測量時間:5s;工作溫度:-20~60℃;精度:±5%;輸出信號:4-20mA或0-2V;

(18)?數據采集傳輸器

支持可用GPRS、3G、4G、有線網絡、485有線傳輸。

(19)?供電系統

雙電源供電系統:市電、太陽能雙電源供電。

(20)?防雷設施

3.?土壤化肥養分速測儀

匯集了無線傳感器節點、互聯網、GPS、GPRS、云計算、云存儲以及現代新興物聯網技術為一體,可以實現對用戶對農作物生長現場環境或者農業生產產品的全方位監測、管理與控制。

(1)?產品介紹

采用液晶漢字大屏幕背光顯示,菜單提示操作,使用人員一看即會。

? 可檢測土壤、植株、肥料中的速效氮、速效磷、有效鉀、有機質含量,酸堿度及含鹽量。

旋轉比色專利測試裝置,可同時檢測四個樣品

噴塑鋼板外殼,人性化設計,美觀堅固

本儀器交、直流兩用,帶有自動充電功能,可進行野外測試

(2)?測量項目

可檢測土壤、植株、化學肥料、生物肥料等樣品中的氮、磷、鉀、有機質含量??

可測PH值(酸堿度)

可測土壤鹽量(電導率)

(3)?養分測量技術指標

性:A值(吸光度)三分鐘內飄移小于0.003

性:A值(吸光度)小于0.005
線性誤差:小于3.0%
度:紅光≥4.5 ×10-5??藍光≥3.17×10-3

波長范圍:紅光620±4nm?? 藍光440±4nm
性:合格(注:技術指標均高于國家標準)

(4)?PH值(酸堿度)測量技術指標

測試范圍:1~14???????? 誤差:±0.1

(5)?鹽量(電導)測量技術指標

測試范圍:0.01%~1.00%?? ?相對誤差:±5%

(6)?供電

交流市電:180V~240V、50赫茲?

電:18V、5W(本儀器自帶充電電池組,可在斷電情況下使用)

四、?水肥一體化滴灌系統

1.?滴灌優勢

滴灌把水和養分直接輸送到作物的根部,有利于促進作物有效根系的蓬勃生長,大大提高了作物對水和養分的吸收效率,達到以下目的:節水、節肥、省工、增產、減少蟲害、減少環境污染、充分利用土地、改善作物品質。

2.?滴灌原理

滴灌是利用小孔徑的管道,通過專利設計與制造的滴頭,令水直接以水滴的形式均勻滲透到作物質根部的一種節水灌溉方式,使作物根系始終處于水和養分都十分充足均勻的良好生長環境。

3.?滴灌系統的組成

(1)?首部樞紐系統:

包括水泵、過濾器、閥門、施肥器、水表等。

(2)?輸配水管網系統:

由不同管徑的PVC管道組成。

(3)?閥門系統:

包括各種功能的閥門,如電磁閥、調壓閥等。

(4)?灌水器:

包括各種參數的滴灌管、噴頭等。

(5)?系統圖:


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4.?滴灌在干旱和潮濕地區的優勢

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5.?滴灌與噴灌節水比較

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6.?水肥一體化滴灌八大優勢

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(1)?節水

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(2)?節肥

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(3)?省工

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(4)?增產

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(5)?改善作物品質

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(6)?減少病蟲害

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(7)?充分利用土地

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(8)?減少環境污染

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五、?自動加濕噴藥系統

隨著現代種植技術的提升,規?;N植已經步入了成熟階段,配套種植系統是我國生產技術落后的一個重要環節?,F代農業中種植中溫室大棚、花卉苗圃、食用菌類培養,溫室栽培等運用廣泛,但是由于在密閉的空間中,我們經常會遇到溫室中環境溫度過高,濕度不夠,從而導致栽種過程中植物脫水枯生、長緩慢、滋生病蟲害等問題造成重大損失。在戶外大面積種植農作物,人工噴藥成本過高等問題也一直存在。

1.?溫室自動加濕噴霧系統

(1)?工作原理

利用高壓泵將水加壓至40公斤以上,經過高壓路至高壓噴嘴霧化,形成飄飛的雨絲,營造良好清新的空氣,霧滴快速蒸發,從而達到增加空氣濕度、降低環境溫度和除去灰塵等多重功效。

(2)?作用范圍

該系統對于溫室作業除了具有降溫、增濕、除塵等功效外,還具有打藥、除霜、施肥、消毒、清洗等多用途。一舉多得,使用經濟系統。

(3)?系統優勢

系統造價低,運行維護成本低,經濟實用,可實現無人自動控制。與濕簾、風機等降溫設備配合、交替使用效果極佳,在炎熱的季節里營造一個空氣清新、舒適、涼爽的溫室,提高溫室作物的產量。

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2.?室外自動加濕噴霧系統

室外采用自動噴灌系統。噴灌是借助水泵和管道系統或利用自然水源的落差,把具有一定壓力的水噴到空中,散成小水滴或形成彌霧降落到植物上和地面上的灌溉方式。

(1)?工作原理

利用機械和動力設備,使水通過噴頭(或噴嘴)射至空中,以雨滴狀態

降落田間的灌溉方法。噴灌設備由進水管、抽水機、輸水管、配水管和噴頭(或噴嘴)等部分組成,可以是固定式的,半固定式的或移動式的。具有節省水量、不破壞土壤結構、調節地面氣候且不受地形限制等優點..?一個完整的噴灌系統一般由噴頭、管網、首部和水源組成。

(2)?噴灌特點

省水:由于噴灌可以控制噴水量和均勻性,避免產生地面徑流和深層滲漏損失,使水的利用率大為提高,一般比漫灌節省水量30%一50%,省水還意味著節省動力,降低灌水成本。

省工:噴灌便于實現機械化、自動化,可以大量節省勞動力。由于取消了田間的輸水溝渠,不僅有利于機械作業,而且大大減少了田間勞動量。噴灌還可以結合施入化肥和農藥,又可以省去不少勞動量,據統計,噴灌所需的勞動量僅為地面灌溉的五分之一。

提高土地利用率:采用噴灌時,無需田間的灌水溝渠和畦埂,比地面灌溉更能充分利用耕地,提高土地利用率,一般可增加耕種面積7%一10%。

增產:噴灌便于嚴格控制土壤水分,使土壤濕度維持在作物生長最適宜的范圍。而且在噴灌時能沖掉植物莖葉上塵土,有利于植物呼吸和光合作用。另外噴灌對土壤不產生沖刷等破壞作用,從而保持土壤的團粒結構,使土壤疏松多孔,通氣性好,因而有利于增產, 特別是蔬菜增產效果更為明顯。

適應性強:噴灌對各種地形適應性強,不需要像地面灌溉那樣整平土地,在坡地和起伏不平的地面均可進行噴灌。特別是在土層薄、透水性強的沙質土,非常適合采用噴灌。此外,噴灌不僅適應所有大田作物,而且對于各種經濟作物、蔬菜、草場都可以獲得很好的經濟效果。 噴灌具有好多優點,但是也有缺點。主要是投資費用大,就目前條件移動式噴灌系統最便宜,畝投資也需要20-50元/畝。另外是受風速和氣候的影響大,當風速大于5.5米/秒時 (相當于4級風),就能吹散雨滴,降低噴灌均勻性,不宜進行噴灌。其次,在氣候十分干燥時,蒸發損失增大,也會降低效果。

3.?自動控制

溫室和室外加濕噴藥系統都可以由服務平臺聯動控制,自動打開閥門,實現遠程無人自動控制。

六、?服務平臺

水肥一體化管理系統集數據管理和遠程控制等功能為一體,面向多種儀器、多個平臺,能夠準確地監測出被測區域的土壤變化情況,及時發現土壤變化事件,實時啟動水肥一體化滴灌系統,為植物的生長提供最合適的供養方式。?平臺有監測管理功能,聯動設置功能,灌溉管理功能,APP同步功能。

檢測管理:數據分析、臨界值設置、記錄查詢、視頻查看、報警、APP同步等。

聯動設置功能:設置各種情況下需要聯動的設備,手動確認聯動、自動確認聯動等。

1.?灌溉管理功能:

灌溉程序管理,周計劃、啟動時間、間隔時間、灌溉時長、閥門名稱等

2.?程序設定

灌溉組信息:灌溉組名稱、運行時間、每周計劃、時間間隔、每日啟動時間、設定啟動閥門位置名稱。

3.?系統監控顯示

實時對不同區域的空氣溫濕度、土壤溫濕度、系統前后端壓力等進行實時監控和統計并用拋物線標示。對不同區域有視頻監控系統,能通過觀看視頻更直觀的了解現場情況。

4.?歷史記錄

記錄各種傳感器24小時的變化,分析系統運營狀態。

5.?決策支持、設備聯動

根據不同客戶需求系統可以根據安裝的各種傳感器進行自動識別,根據 客戶指定的參數指標內執行灌溉、施肥動作。

6.?預警設置

系統根據傳感器的不同參數,根據相關指標進行智能化的分析,避免過 量施肥、灌水、保護作物、保護系統運營防止系統損壞。如水泵空載、電源 缺項、閥門超過正常時間、管道漏水等。

7.?實時視頻監測

利用視頻監測系統可實時監測到作物生長、監測病蟲害等,根據不同型 號的網絡監控設備可以達到不同的放大效果。

8.?施肥系統

根據輪灌組施肥(施肥信息管理、統計等)

9.?配置信息

農地配置、肥料配置、用戶信息配置。

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