智能灌溉系统方案
2018/3/19 15:36:55

智能灌溉系统方案

目录

一、 概述 4

二、 系统功能介绍 4

1. 框架图 4

三、 土壤在线检测系统 5

1. 系统功能描述 5

2. 在线一体化采集管理器 6

1) 风速 6

2) 风向 6

3) 雨量 6

4) 气压 6

5) 空气湿度 6

6) 空气温度 6

7) 二氧化碳浓度 7

8) 光照度 7

9) 土壤湿度 7

10) 土壤温度 7

11) 土壤盐分 7

12) 土壤PH 7

13) 土壤水势 7

14) 土壤张力 7

15) 土壤蒸散 7

16) 土壤热通量 7

17) 叶面湿度 8

18) 数据采集传输器 8

19) 供电系统 8

20) 防雷设施 8

3. 土壤化肥养分速测仪 8

1) 产品介绍 8

2) 测量项目 8

3) 养分测量技术指标 9

4) PH值(酸碱度)测量技术指标 9

5) 盐量(电导)测量技术指标 9

6) 供电 9

四、 水肥一体化滴灌系统 9

1. 滴灌优势 9

2. 滴灌原理 9

3. 滴灌系统的组成 9

1) 首部枢纽系统: 9

2) 输配水管网系统: 9

3) 阀门系统: 9

4) 灌水器: 10

5) 系统图: 10

4. 滴灌在干旱和潮湿地区的优势 12

5. 滴灌与喷灌节水比较 13

6. 水肥一体化滴灌八大优势 13

1) 节水 14

2) 节肥 14

3) 省工 15

4) 增产 16

5) 改善作物品质 16

6) 减少病虫害 17

7) 充分利用土地 17

8) 减少环境污染 18

五、 自动加湿喷药系统 18

1. 温室自动加湿喷雾系统 19

1) 工作原理 19

2) 作用范围 19

3) 系统优势 19

2. 室外自动加湿喷雾系统 19

1) 工作原理 20

2) 喷灌特点 20

3. 自动控制 21

六、 服务平台 21

1. 灌溉管理功能: 21

2. 程序设定 21

3. 系统监控显示 21

4. 历史记录 21

5. 决策支持、设备联动 21

6. 预警设置 21

7. 实时视频监测 22

8. 施肥系统 22

9. 配置信息 22

 


 

一、 概述

我国是一个干旱缺水严重的国家。我国的淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大,名列世界第四位。但是,我国的人均水资源量只有2300立方米,仅为世界平均水平的1/4,是全球人均水资源最贫乏的国家之一。然而,中国又是世界上用水量最多的国家。

国务院“关于实行最严格水资源管理制度的意见”中指出,要确立水资源开发利用控制红线、用水效率控制红线和水功能区限制纳污红线。

水资源开发利用控制红线,指到2030年全国用水总量控制在7000亿立方米以内;用水效率控制红线,指到2030年用水效率达到或接近世界先进水平,万元工业增加值用水量(以2000年不变价计)降低到40立方米下,农田灌溉水有效利用系数提高到0.6以上;水功能区限制纳污红线,到2030年主要污染入河湖总量控制在水功能区纳污能力范围之内,水功能区水质打标提高到95%以上。

为实现上述目标,到2020年,全国用水总量力争控制在6700亿立方米以内;万元工业增加值用水量降低到65立方米以下,农田灌溉水有效利用系数提高到0.55以上;重要江河湖泊水功能区水质达标率提高到80%以上,城镇供水水源地水质全面达标。

我国农业、绿化灌溉大部分还采用着渠灌,绿化大部分还采用车辆灌溉,浪费水资源。采用全自动化的水肥一体化滴灌技术,能提高水资源的利用率,节约用水,节省人力。

二、 系统功能介绍

1. 框架图

 

三、 土壤在线检测系统

1. 系统功能描述

土壤里面放置各种传感器,检测结果收集到数据采集传输器,数据采集传输器通过有线或无线方式将结果上传到服务平台。服务平台有各种功能,查看数据,联动控制设备等。同时支持APP产看和控制。

土壤检测是指定点定时对土壤含水量及水势进行测定,及时了解土壤水分过多、适宜、缺少与严重缺乏等情况的一项经常性的农业基础工作,是农作物“三情”(苗情、虫情、水情)监测的重要内容之一,适时掌握土壤墒情,对于合理灌溉、节约用水、抗旱保收、因土施肥具有重要的指导意义。

土壤检测系统是一款集土壤湿度、土壤温度、视频监控、及其它气象参数采集、存储、传输和管理于一体的无人值守的系统,用户可以通过与仪器配套的功能强大的上位机软件遥测和管理土壤水分情况.

该监测系统采用的是符合《土壤墒情监测规范SL364-2006 中华人民共和国水利行业标准》的驻波(SWR)技术,具有快速、便捷和能连续观测土壤含水量的优点。该系统配制灵活、测量精度高、性能稳定。安装时不破坏土壤结构,操作方便,可靠性高,维护及检定极为方便,可以方便实现《土壤墒情监测规范SL364-2006 中华人民共和国水利行业标准》的垂度1点法直至六点法,实现温室环境监测、土壤墒情采集、自动灌溉控制等系统集成,实现水分的长期动态连续监测。它在工农业生产、旅游、城市环境监测和其它专业领域都有广泛的用途。

2. 在线一体化采集管理器

配套数据采集软件,将智能物联网,云计算,移动互联网,无线传感器技术运用到设备中,通过无线传感器自动采集风速、风向、雨量、气压、空气温湿度、光照强度、土壤水分、土壤温度等指标,实现数据自动采集上传到服务平台中,通过智能手机或电脑对农业环境进行远程监测,给农业管理提供技术依据。模块化设计,可任意配置多个传感器。

(1) 风速

量程:0~70m/s;分辨率:0.1m/s;准确度:±(0.3+0.03V)m/s;起动风速:≤0.8m/s

(2) 风向

量程:0~360°;分辨率:1°;准确度:±3°起动风速:≤0.5m/s;

(3) 雨量

量程:0~4mm/min;分辨率:0.2mm/min;准确度:±4%

(4) 气压

量程:10~1100hpa;分辨率:0.1hPa;准确度:±0.3 hPa

(5) 空气湿度

量程:0~100%RH(无水汽凝结);精度:±3%RH;分辨率:0.1%;

(6) 空气温度

量程:-30~70℃;精度:0.4℃;分辨率:0.1℃;

(7) 二氧化碳浓度

范围:0~2000 ppm;分辨率:10ppm;;测量原理:非分光红外NDIR技术;

(8) 光照度

量程:0~300000 LUX;分辨率:1 LUX;精度:±5%FS;波长范围:380nm~730nm;

(9) 土壤湿度

范围:0~100 Vol%(即0至饱和);测量精度:非饱和范围内±3%;重复性:±1%;测量区域:95%的影响在¢6x8cm的圆柱体内;

(10) 土壤温度

范围:-45~70℃;精度:±0.3℃;分辨率:0.1℃;

(11) 土壤盐分

测量范围:盐分0~15000mg/L,电导率0~20mS;分 辨 率:盐分1mg/L,电导率0.01mS;准 确 度:盐分<5%,电导率<5%;供电方式:DC 12V、DC 24V、其他。

(12) 土壤PH值

测量范围:0-14PH;零电位PH值:7±0.25PH;斜率:≥95%;响应时间:≤10秒;精度:±0.02PH;输出:4~20mA  0-5V  RS485;

(13) 土壤水势

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

(14) 土壤张力

测量范围:0 - 100kPa;长度:15~150厘米;电信号转换器:4-20 mA。张力计延长杆(可选)延长杆,长度15~60 厘米。

(15) 土壤蒸散

精度:已蒸发水的±1%;分辨率:0.01英尺;重量:310 g

(16) 土壤热通量

研究土壤中储藏的能量和时间的函数关系。

信号范围:-100mv~100mv;测量范围:-500~500 W/m2;测量精度:±5%;灵敏度:15~60W/(㎡▪mV);响应时间:≤30s (类似于土壤);工作环境温度: -40℃~+50℃;工作环境湿度:0%~100%RH;供电方式: 无需供电;输出方式 :电压输出。

(17) 叶面湿度

可测量植物叶片表面水份的百分比含量,采用电阻测量原理,它由表面感应格珊和信号变送器组成,使用时将传感器安装被测植物叶片附近,传感器将模拟植物叶片获得水份的过程。供电电压:12~24V DC;
测量范围:0~100%;测量时间:5s;工作温度:-20~60℃;精度:±5%;输出信号:4-20mA或0-2V;

(18) 数据采集传输器

支持可用GPRS、3G、4G、有线网络、485有线传输。

(19) 供电系统

双电源供电系统:市电、太阳能双电源供电。

(20) 防雷设施

3. 土壤化肥养分速测仪

汇集了无线传感器节点、互联网、GPS、GPRS、云计算、云存储以及现代新兴物联网技术为一体,可以实现对用户对农作物生长现场环境或者农业生产产品的全方位监测、管理与控制。

(1) 产品介绍

采用液晶汉字大屏幕背光显示,菜单提示操作,使用人员一看即会。

  可检测土壤、植株、肥料中的速效氮、速效磷、有效钾、有机质含量,酸碱度及含盐量。

旋转比色专利测试装置,可同时检测四个样品

喷塑钢板外壳,人性化设计,美观坚固

本仪器交、直流两用,带有自动充电功能,可进行野外测试

(2) 测量项目

可检测土壤、植株、化学肥料、生物肥料等样品中的氮、磷、钾、有机质含量  

可测PH值(酸碱度)

可测土壤盐量(电导率)

(3) 养分测量技术指标

性:A值(吸光度)三分钟内飘移小于0.003

性:A值(吸光度)小于0.005
线性误差:小于3.0%
度:红光≥4.5 ×10-5  蓝光≥3.17×10-3

波长范围:红光620±4nm   蓝光440±4nm
性:合格(注:技术指标均高于国家标准)

(4) PH值(酸碱度)测量技术指标

测试范围:1~14         误差:±0.1

(5) 盐量(电导)测量技术指标

测试范围:0.01%~1.00%    相对误差:±5%

(6) 供电

交流市电:180V~240V、50赫兹 

电:18V、5W(本仪器自带充电电池组,可在断电情况下使用)

四、 水肥一体化滴灌系统

1. 滴灌优势

滴灌把水和养分直接输送到作物的根部,有利于促进作物有效根系的蓬勃生长,大大提高了作物对水和养分的吸收效率,达到以下目的:节水、节肥、省工、增产、减少虫害、减少环境污染、充分利用土地、改善作物品质。

2. 滴灌原理

滴灌是利用小孔径的管道,通过专利设计与制造的滴头,令水直接以水滴的形式均匀渗透到作物质根部的一种节水灌溉方式,使作物根系始终处于水和养分都十分充足均匀的良好生长环境。

3. 滴灌系统的组成

(1) 首部枢纽系统:

包括水泵、过滤器、阀门、施肥器、水表等。

(2) 输配水管网系统:

由不同管径的PVC管道组成。

(3) 阀门系统:

包括各种功能的阀门,如电磁阀、调压阀等。

(4) 灌水器:

包括各种参数的滴灌管、喷头等。

(5) 系统图:


 

 

 

 

 


 

4. 滴灌在干旱和潮湿地区的优势

 

 

5. 滴灌与喷灌节水比较

 

6. 水肥一体化滴灌八大优势

 

 

(1) 节水

 

(2) 节肥

 

(3) 省工

 

(4) 增产

 

(5) 改善作物品质

 

(6) 减少病虫害

 

(7) 充分利用土地

 

(8) 减少环境污染

 

五、 自动加湿喷药系统

随着现代种植技术的提升,规模化种植已经步入了成熟阶段,配套种植系统是我国生产技术落后的一个重要环节。现代农业中种植中温室大棚、花卉苗圃、食用菌类培养,温室栽培等运用广泛,但是由于在密闭的空间中,我们经常会遇到温室中环境温度过高,湿度不够,从而导致栽种过程中植物脱水枯生、长缓慢、滋生病虫害等问题造成重大损失。在户外大面积种植农作物,人工喷药成本过高等问题也一直存在。

1. 温室自动加湿喷雾系统

(1) 工作原理

利用高压泵将水加压至40公斤以上,经过高压路至高压喷嘴雾化,形成飘飞的雨丝,营造良好清新的空气,雾滴快速蒸发,从而达到增加空气湿度、降低环境温度和除去灰尘等多重功效。

(2) 作用范围

该系统对于温室作业除了具有降温、增湿、除尘等功效外,还具有打药、除霜、施肥、消毒、清洗等多用途。一举多得,使用经济系统。

(3) 系统优势

系统造价低,运行维护成本低,经济实用,可实现无人自动控制。与湿帘、风机等降温设备配合、交替使用效果极佳,在炎热的季节里营造一个空气清新、舒适、凉爽的温室,提高温室作物的产量。

 

2. 室外自动加湿喷雾系统

室外采用自动喷灌系统。喷灌是借助水泵和管道系统或利用自然水源的落差,把具有一定压力的水喷到空中,散成小水滴或形成弥雾降落到植物上和地面上的灌溉方式。

(1) 工作原理

利用机械和动力设备,使水通过喷头(或喷嘴)射至空中,以雨滴状态

降落田间的灌溉方法。喷灌设备由进水管、抽水机、输水管、配水管和喷头(或喷嘴)等部分组成,可以是固定式的,半固定式的或移动式的。具有节省水量、不破坏土壤结构、调节地面气候且不受地形限制等优点.. 一个完整的喷灌系统一般由喷头、管网、首部和水源组成。

(2) 喷灌特点

省水:由于喷灌可以控制喷水量和均匀性,避免产生地面径流和深层渗漏损失,使水的利用率大为提高,一般比漫灌节省水量30%一50%,省水还意味着节省动力,降低灌水成本。

省工:喷灌便于实现机械化、自动化,可以大量节省劳动力。由于取消了田间的输水沟渠,不仅有利于机械作业,而且大大减少了田间劳动量。喷灌还可以结合施入化肥和农药,又可以省去不少劳动量,据统计,喷灌所需的劳动量仅为地面灌溉的五分之一。

提高土地利用率:采用喷灌时,无需田间的灌水沟渠和畦埂,比地面灌溉更能充分利用耕地,提高土地利用率,一般可增加耕种面积7%一10%。

增产:喷灌便于严格控制土壤水分,使土壤湿度维持在作物生长最适宜的范围。而且在喷灌时能冲掉植物茎叶上尘土,有利于植物呼吸和光合作用。另外喷灌对土壤不产生冲刷等破坏作用,从而保持土壤的团粒结构,使土壤疏松多孔,通气性好,因而有利于增产, 特别是蔬菜增产效果更为明显。

适应性强:喷灌对各种地形适应性强,不需要像地面灌溉那样整平土地,在坡地和起伏不平的地面均可进行喷灌。特别是在土层薄、透水性强的沙质土,非常适合采用喷灌。此外,喷灌不仅适应所有大田作物,而且对于各种经济作物、蔬菜、草场都可以获得很好的经济效果。 喷灌具有好多优点,但是也有缺点。主要是投资费用大,就目前条件移动式喷灌系统最便宜,亩投资也需要20-50元/亩。另外是受风速和气候的影响大,当风速大于5.5米/秒时 (相当于4级风),就能吹散雨滴,降低喷灌均匀性,不宜进行喷灌。其次,在气候十分干燥时,蒸发损失增大,也会降低效果。

3. 自动控制

温室和室外加湿喷药系统都可以由服务平台联动控制,自动打开阀门,实现远程无人自动控制。

六、 服务平台

水肥一体化管理系统集数据管理和远程控制等功能为一体,面向多种仪器、多个平台,能够准确地监测出被测区域的土壤变化情况,及时发现土壤变化事件,实时启动水肥一体化滴灌系统,为植物的生长提供最合适的供养方式。 平台有监测管理功能,联动设置功能,灌溉管理功能,APP同步功能。

检测管理:数据分析、临界值设置、记录查询、视频查看、报警、APP同步等。

联动设置功能:设置各种情况下需要联动的设备,手动确认联动、自动确认联动等。

1. 灌溉管理功能:

灌溉程序管理,周计划、启动时间、间隔时间、灌溉时长、阀门名称等

2. 程序设定

灌溉组信息:灌溉组名称、运行时间、每周计划、时间间隔、每日启动时间、设定启动阀门位置名称。

3. 系统监控显示

实时对不同区域的空气温湿度、土壤温湿度、系统前后端压力等进行实时监控和统计并用抛物线标示。对不同区域有视频监控系统,能通过观看视频更直观的了解现场情况。

4. 历史记录

记录各种传感器24小时的变化,分析系统运营状态。

5. 决策支持、设备联动

根据不同客户需求系统可以根据安装的各种传感器进行自动识别,根据 客户指定的参数指标内执行灌溉、施肥动作。

6. 预警设置

系统根据传感器的不同参数,根据相关指标进行智能化的分析,避免过 量施肥、灌水、保护作物、保护系统运营防止系统损坏。如水泵空载、电源 缺项、阀门超过正常时间、管道漏水等。

7. 实时视频监测

利用视频监测系统可实时监测到作物生长、监测病虫害等,根据不同型 号的网络监控设备可以达到不同的放大效果。

8. 施肥系统

根据轮灌组施肥(施肥信息管理、统计等)

9. 配置信息

农地配置、肥料配置、用户信息配置。

  

 

 

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