項(xiàng)目背景

咸寧農(nóng)業(yè)高新R&D試驗(yàn)區(qū)智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目，用現(xiàn)代化裝備武裝農(nóng)業(yè)，引進(jìn)和組裝先進(jìn)適用技術(shù)，采用自動(dòng)化、半自動(dòng)設(shè)施規(guī)?；a(chǎn)模式，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，依靠科技創(chuàng)新，著力解決制約我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的突出問(wèn)題，形成可復(fù)制、可復(fù)制推廣模式，提升農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村全面升級(jí)。打造高科技農(nóng)業(yè)、新型農(nóng)業(yè)、科技農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)，通過(guò)本項(xiàng)目建設(shè)促進(jìn)咸寧地方特色經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

該項(xiàng)目由物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)兩部分組成，其中物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備包括物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)智能控制設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)包括農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備智能控制系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)以及配套的移動(dòng)應(yīng)用軟件。

通過(guò)項(xiàng)目的軟硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)示范區(qū)的智能化、自動(dòng)化、少人值守控制，并借助物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)云平臺(tái)的大數(shù)據(jù)支持，為用戶(hù)提供農(nóng)業(yè)知識(shí)宣傳、農(nóng)產(chǎn)品溯源、農(nóng)產(chǎn)品種植區(qū)域分析和建議等服務(wù)。從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)農(nóng)業(yè)控制，提高產(chǎn)量，降低人工成本，增加凈利潤(rùn)，降低農(nóng)業(yè)種植風(fēng)險(xiǎn)。

總體系統(tǒng)方案介紹

智能水肥一體化灌溉系統(tǒng)的功能主要包括智能灌溉和智能施肥。該系統(tǒng)可以通過(guò)土壤N、P、K傳感器、土壤PH傳感器和土壤EC傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物土壤中的養(yǎng)分含量，并通過(guò)土壤養(yǎng)分的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)控制施肥系統(tǒng)。當(dāng)土壤養(yǎng)分低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)開(kāi)啟施肥系統(tǒng)，當(dāng)土壤養(yǎng)分達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)閉施肥系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)據(jù)支持的施肥，更合理的給作物施肥。

此外，智能水肥一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了手機(jī)的對(duì)接，作物的土壤溫度、濕度、氮、磷、鉀等養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)都可以在手機(jī)上實(shí)時(shí)觀察，讓你更直觀、更及時(shí)地了解作物的環(huán)境情況，手機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)控制功能，比如手動(dòng)開(kāi)啟灌溉系統(tǒng)、手動(dòng)關(guān)閉灌溉系統(tǒng)，從而大大提高種植效率。

鴻昇智能水肥一體化物聯(lián)網(wǎng)智能灌溉設(shè)備安裝示意圖如圖。首先，來(lái)自水塔的灌溉水經(jīng)過(guò)自動(dòng)過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾，過(guò)濾后的水塔水質(zhì)雜質(zhì)少。水肥機(jī)采用三組自動(dòng)反沖洗疊片式過(guò)濾器，充分過(guò)濾水源中的雜質(zhì)，防止滴灌帶在灌溉時(shí)堵塞。水肥一體機(jī)主要利用3個(gè)通道吸肥，根據(jù)不同作物所需的不同營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行精準(zhǔn)比例混合灌溉，以節(jié)水節(jié)肥、省工省力、高產(chǎn)高效為主要目標(biāo)。在水肥機(jī)前端安裝壓力表、自動(dòng)泄壓閥、排氣閥、止回閥等設(shè)備，更好地監(jiān)控水管的壓力和泄壓情況。止回閥也可以防止管道水倒流，造成不必要的損失。為了保證營(yíng)養(yǎng)液和水的充分混合比例，達(dá)到精準(zhǔn)施肥的效果，利用營(yíng)養(yǎng)池進(jìn)行二次混合，精準(zhǔn)配比，再通過(guò)灌溉管道分配到各個(gè)大棚進(jìn)行智能灌溉。

1.水肥一體機(jī)

水肥一體機(jī)主要利用3個(gè)通道吸肥，根據(jù)不同作物所需的不同營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行精準(zhǔn)比例混合灌溉，主要目標(biāo)是節(jié)水節(jié)肥、省工省力、高產(chǎn)高效。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、場(chǎng)地等因素，通過(guò)調(diào)查當(dāng)天與現(xiàn)場(chǎng)工作人員的溝通，確定在2號(hào)大棚南側(cè)空地安裝水肥機(jī)，建設(shè)水肥機(jī)房。水肥機(jī)及主管道鋪設(shè)示意圖如圖所示。一方面可以降低溫室面積占用率，增加農(nóng)作物種植面積；另一方面可以就近取水，2號(hào)大棚南側(cè)已經(jīng)鋪設(shè)了水塔管道，方便取水。

2.自動(dòng)過(guò)濾設(shè)備

灌溉用水的主要來(lái)源是水塔集中供水，水塔的水質(zhì)經(jīng)過(guò)過(guò)濾后雜質(zhì)較少。水肥機(jī)采用三組自動(dòng)反沖洗疊片式過(guò)濾器，充分過(guò)濾水源中的雜質(zhì)，防止滴灌帶在灌溉時(shí)堵塞。

3.營(yíng)養(yǎng)池二次精確配比

為了保證營(yíng)養(yǎng)液和水的充分混合比例，達(dá)到精準(zhǔn)施肥的效果，使用了營(yíng)養(yǎng)池進(jìn)行二次混合。為了達(dá)到灌溉效果和灌溉市場(chǎng)持續(xù)時(shí)間，營(yíng)養(yǎng)池的俯視圖和剖視圖如圖4所示。采用兩個(gè)2000*2000*1500mm的營(yíng)養(yǎng)池，營(yíng)養(yǎng)池壁厚為250mm水泥混凝土，內(nèi)外采用兩層防水滲漏，保證營(yíng)養(yǎng)池的密封性。營(yíng)養(yǎng)池底部設(shè)計(jì)有漏斗狀凹陷，后期清理營(yíng)養(yǎng)池更方便。營(yíng)養(yǎng)池頂部采用250毫米水泥預(yù)制板，預(yù)制板頂部設(shè)有進(jìn)水口和出水口，便于母液和清水的注入以及混合肥料的吸灌。預(yù)制板上方預(yù)留600*600mm的清洗口，方便工人在營(yíng)養(yǎng)池內(nèi)操作。

4.灌溉施肥泵

肥料泵主要用于從兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)池中吸出灌溉用的肥料，每個(gè)吸肥口都裝有過(guò)濾網(wǎng)，防止滴灌帶堵塞。每個(gè)營(yíng)養(yǎng)池管道中安裝的電動(dòng)蝶閥可以遠(yuǎn)程智能控制。

5.監(jiān)測(cè)營(yíng)養(yǎng)液的PH/EC

當(dāng)母液和清水注入營(yíng)養(yǎng)池時(shí)，它們按比例混合，并由水質(zhì)PH和水質(zhì)EC傳感器監(jiān)測(cè)。當(dāng)數(shù)值達(dá)到作物所需的營(yíng)養(yǎng)值時(shí)，自動(dòng)灌溉。PH值和EC值可以在水肥機(jī)和軟件平臺(tái)中實(shí)時(shí)顯示和查看。

6.管道和脈沖電磁閥的智能控制

灌溉主管道采用PE63管，敷設(shè)在溫室走廊一側(cè)，埋深約30cm，便于后期維護(hù)。支管采用PE50管，溫室走廊兩側(cè)做Z形灌溉出口，方便兩側(cè)不同區(qū)域的作物灌溉。每個(gè)出水口都裝有脈沖電磁閥，脈沖閥通過(guò)解碼器連接水肥機(jī)，水肥機(jī)可以分時(shí)段定時(shí)。定量精準(zhǔn)灌溉。每個(gè)出水口在脈沖閥中間裝有U型球閥控制開(kāi)關(guān)，防止脈沖閥灌溉失敗，并裝有肥料通道檢測(cè)裝置。

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