水肥壹體化智能控制系統結合灌溉系統實現智能控制。該系統由物聯網監控平臺、氣象數據采集終端、視頻監控、壹體化施肥機、過濾系統、閥門控制器、電磁閥、田間輸水管道等組成。
圖為河南益民控股5G+智能辣椒種植基地水肥壹體化系統控制中心。
摘要
水肥壹體化技術是壹項集灌溉和施肥於壹體的農業新技術。水肥壹體化是指借助壓力系統(或自然地形落差)，根據土壤養分含量和作物類型的規律和特點，將可溶性固體或液體肥料與灌溉水混合，通過可控的管道系統供應水肥，使水肥混合後，通過管道、噴槍或噴嘴形成噴灌，噴灑均勻， 在作物發育生長區定期定量施肥，使主要發育生長區土壤始終疏松適宜。 同時，根據不同作物的需肥特點、土壤環境、養分含量和需肥規律，進行不同生長期的需求設計，定期定量供應水分和養分，按比例直接提供給作物。
系統示意圖
水肥壹體化系統通常包括水源工程、首部樞紐、田間配水管網系統和灌水器四部分。在實際生產中，由於供水條件和灌溉要求不同，施肥系統可能只由壹些設備組成。
水肥壹體機
水肥壹體機的系統結構包括:控制櫃、觸摸屏控制系統、肥料混合硬件設備系統和無線采集控制系統。支持pc和微信查看數據和控制前端設備；水肥壹體化智能灌溉系統可以幫助生產者方便地實現自動化水肥壹體化管理。該系統由上位機軟件系統、區域控制櫃、分路控制器、變送器和數據采集終端組成。通過與供水系統的有機結合，實現智能控制。可以實現智能監控，控制灌溉中的供水時間、施肥濃度和供水量。變送器(土壤濕度變送器、流量變送器等。)會實時監控灌溉情況。當灌溉區域的土壤濕度達到預設的下限時，電磁閥可以自動開啟，當監測到的土壤濕度和液位達到預設的灌溉定額時，電磁閥系統可以自動關閉。整個灌區的電磁閥可以按時間段調度輪流工作，灌溉和土壤水分收集可以手動控制。整個系統可以協調實施輪灌，充分提高灌溉用水效率，節約水電，降低勞動強度，降低勞動力投入成本。
施肥系統
水肥壹體化施肥系統的原理由灌溉系統和肥料溶液混合系統組成。灌溉系統主要由灌溉泵、穩壓閥、控制器、過濾器、田間灌溉管網和灌溉電磁閥組成。肥料溶液混合系統由控制器、肥料灌溉裝置、施肥器、電磁閥、傳感器、混合罐和混合泵組成。
4.1:配水網系統
它由主管、支管和毛細管組成。主管壹般用PVC管，支管壹般用PE管或PVC管，管徑根據流量配置。目前幹管多采用嵌入式滴灌帶或迷宮式滴灌帶。頭部和大口徑閥門大多由鐵制成。在主管或支管的首端進水口處安裝閘閥，在支管和輔助管的進水口處安裝球閥。
配水管網的功能是根據需要將第壹次處理後的水輸送到灌溉單位和灌水器。毛管是微灌系統的最後壹級管道，是滴灌系統中的滴灌管。在微噴系統中，微噴嘴安裝在毛細管上。
4.2:環境數據收集器
4.2.1氣象信息采集
環境數據采集器由三部分組成:低功耗氣象傳感器、低功耗氣象數據采集控制器和計算機氣象軟件。可以同時監測大氣溫度、大氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、降雨量、風速、風向、氣壓、輻射、光照等多種氣象要素；具有高精度、高可靠性的特點，可實現定時氣象數據采集、實時時間顯示、氣象數據定時存儲、氣象數據定時上報、參數設置等功能。
土壤水分收集
土壤探測儀可以監測土壤不同深度的溫度、濕度、EC、PH等數據，通過5G信號傳輸到AI農大數據平臺。借助大數據平臺的綜合建模和分析，可以給出土壤質量的綜合評級，並通過語音播報。
4.3:無線閥門控制器
閥門控制器是從現場工作站接收指令並執行指令的低端設備。閥門控制器直接與設置在管網中的電磁閥相連，接收現場工作站的指令後控制電磁閥的開啟和關閉。同時還可以采集現場信息，並將信息上傳到現場工作站。壹個閥門控制器可以控制多個電磁閥。
電磁閥是控制田間灌溉的閥門，其安裝位置和數量由田間節水灌溉設計中輪灌組的劃分決定。
4.4:灌溉系統
微灌具有灌溉流量小、灌溉持續時間長、灌溉周期短、工作壓力小、灌溉量控制精確、可將水分和養分直接輸送到作物根部附近的土壤等優點。
系統功能
5.1:用水控制與管理
實現了兩級用水計量，通過出口流量監測來計量該區域的總用水量。通過各支管壓力傳感器采集的數據，實時計算出各支管的用水量，結合自動閥門控制功能，實現各閥門控制單元的用水量統計。同時，水泵引入流量控制，超過總用水量時，會進行遠程控制，限制區域用水量。
5.2:運行狀態的實時監控
通過水位和視頻監控，可以實時監控滴灌系統的水源狀況，及時發出缺水預警；
通過對水泵電流電壓、出口壓力流量、管網主管流量壓力的監測，及時發現滴灌系統爆管、漏水、低壓運行等不合理灌溉事件，及時通知系統維護人員，保證滴灌系統的高效運行。
5.3:閥門自動控制功能
通過對農田土壤墑情信息、小氣候信息和作物生長信息的實時監測，利用無線或有線技術實現閥門的遠程定時開關。根據收集到的信息，結合當地農作物的需水量和灌溉輪作情況，制定泵和閥門的自動開啟，實現無人值守自動灌溉，分段控制，防止人為誤操作。
5.4:電腦顯示平臺
通過物聯網水肥壹體化智能監控平臺，可以為用戶提供遙感數據、圖片、采集、傳輸、存儲、處理、報警信息傳輸等服務。該平臺為用戶提供了方便、經濟、有效的集中分區遠程監控整體解決方案。通過物聯網智能監控平臺，用戶可以不受時間和地點的限制，實時監控、管理、觀看和接收報警信息。
5.5:移動終端
通過建立手機系統，客戶可以直接使用微信客戶端控制和查看實時數據，手機具有手動啟動和關閉電磁閥、泵等設備的功能。
5.6:運維管理功能
包括系統維護、狀態監控和系統運行的現場管理；實現區域用水量計量管理的遠程決策管理、旱澇預測的專家決策、信息發布等功能；以及水、電、灌溉量、維護、材料消耗等的統計和成本核算。，生成灌溉設施設備定期維護計劃，記錄維護情況，實現灌溉工程精細化維護和運行管理。
節水灌溉自動控制系統可以充分發揮現有節水設備的作用，優化調度，提高效率。通過自動控制技術的應用，將節水節能，降低灌溉成本，提高灌溉質量，使灌溉更加科學便捷，提高管理水平。