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解决方案

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水肥一体化技术设计方案

水肥一体化是将灌溉与施肥融为一体的创新农业新技术。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,通过管道和滴头形成滴灌、均匀、定时、定量,浸润作物根系发育生长区域,使主要根系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;蔬菜不同生长期需水,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。

土壤墒情系统

根据土壤墒情监测规范要求进行设计,不仅可实时监测墒情的最主要参数——土壤水分,还可根据用户需求增加探头,监测土壤温度和土壤电导率,土壤PH值等以及空气温度湿度,光照强度,风速风向,二氧化碳,雨量等信息,而水肥一体化控制是以土壤墒情测试数据作基础依据的。

创新水肥一体化系统的功能和优势

2.1水肥一体化系统功能和功效

一套分布式网络控制计算机系统,可控制整个园区,无论是玻璃温室还是连栋温室棚和露地;

 一套系统同时控制整个园区的水肥一体化和环境参数监测监控;   

该系统具有本地与远程两类监控功能,集成了园区环境、水肥一体化灌溉调控系统及远程监控系统。

2.1.1 本地监控

在园区管理系统操作界面上,可以显示系统组成结构图、蔬菜种植环境、气象信息、土壤环境信息及各灌区施肥灌溉运行信息等。同时,中央监控与管理系统调控园区环境与水肥一体化系统,促使作物种植与园区管理处于最佳运行状态。

系统建立管理问责制度,可以通过手机移动模块监控园区。其一可以通过手机查询灌溉状态,如当天的灌溉量、施肥状况等;其二现场报警通知,当发生故障和紧急状况时,自动报警,把报警信息发送到相关管理人员手机上,严重报警会拨打电话通知,防止了因故障或事故扩大造成的经济损失。并且系统会记录所有发出的报警信息,若管理员接到报警信息后,未能及时到现场处理,可通过手机报警查询找到责任人问责。

远程监控

中央监控管理系统支持远程功能。主要包括:

远程监控;

远程设备诊断与维护;

使用手机访问中央监控管理系统

使用平板电脑访问中央监控管理系统。

管理人员通过手持设备手机、平板电脑等访问中央监控管理系统。在园区内敷设无线网络手机或手持式平板电脑接入wifi、3G等网络后,上网输入用户名和密码,登录监测系统,便可查看园区的种植信息、园区的环境气象状况、园区的灌溉状态,进行环境与灌溉施肥的控制。

水肥一体化系统的优势

1. 这项技术的优点是灌溉施肥的肥效快,养分利用率提高。可以避免肥料施在较干的表土层易引起的挥发损失、溶解慢,最终肥效发挥慢的问题;尤其避免了铵态和尿素态氮肥施在地表挥发损失的问题,既节约氮肥又有利于环境保护。

2. 水肥一体化技术使肥料的利用率大幅度提高。据华南农业大学张承林教授研究,灌溉施肥体系比常规施肥节省肥料50%~70%;同时,大大降低了设施蔬菜和果园中因过量施肥而造成的水体污染问题。

3. 水肥一体化技术通过人为定量调控,满足作物在关健生育期“吃饱喝足”的需要,杜绝了任何缺素症状,因而在生产上可达到作物的产量和品质均良好的目标。

4. 大幅度节水,设施灌溉比传统大水漫灌节水50%以上,其中滴灌最省水。

3 系统方案设计

水肥一体化技术要领

水肥一体化是一项综合技术,涉及到农田灌溉、作物栽培和土壤耕作等多方面,其主要技术要领须注意以下几方面:

3.2.1   农业物联网系统功能

农业解决方案在硬件网络的基础上构建,层次化和模块化技术搭建。

各模块功能如下:

农业物联网模块:组织本地智能无线网络,与GPRS/3G/4G以及WiFi通讯的网关;接受外来请求和命令,并交相应模块执行;定时向智慧农庄服务器或云平台发送传感器数据。

土壤墒情监测模块:实时监测土壤墒情及地温;

气象站模块:实时监测本地空气温度湿度、风力风速、光照度、蒸发量及降雨量等气象信息,计算并发布ET0;

温室环境监测模块:温室的土壤温度、土壤水分、空气温度、空气湿度、CO2浓度、光照度实时监测;

温室控制模块:控制温室卷帘、补光灯、通风扇、CO2发生器等设施;

灌溉控制模块:实现对灌溉泵启/停/延时的控制、灌溉水量的计量和主管压力监测;

水位的设定,自动控制蓄水池保持在合适的水位,不发生抽干和溢出;

滴灌小区模块:控制每个滴灌小区的电磁阀,并返回电磁阀的状态;

中心支轴式喷灌机控制模块:接管原中心支轴式喷灌机对喷灌机行走/停止,正/反转以及行走速度比和报警及应急控制;

水肥一体化模块:精量控制液体肥下入溶肥池,自动搅拌混合,精量控制水肥比例注入灌溉主管道;

3.3.2土壤墒情及农田气象采集分析系统

土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情(土壤湿度)的长时间连续监测。用户可以根据监测需要,灵活布置土壤水分传感器;也可将传感器布置在不同的深度,测量剖面土壤水分情况。系统还提供了额外的扩展能力,可根据监测需求增加对应传感器,监测土壤温度、土壤电导率、土壤PH值、地下水水位、地下水水质以及空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、雨量等信息,从而满足系统功能升级的需要。 土壤墒情监测系统能够全面、科学、真实地反映被监测区的土壤变化,可及时、准确地提供各监测点的土壤墒情状况,为减灾抗旱、施肥灌溉提供了重要的基础信息。