智慧农业水肥一体化技术设计方案课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/12/18,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/12/18,#,智慧楼宇智慧安防一体化管控平台建设方案,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,智慧农业水肥一体化技术设计方案,2,0,2,0,智慧农业水肥一体化技术设计方案2020,1,目录,/,CONTENTS,水肥一体化技术概述,02,农业生产中的作用,03,经济效益分析,04,水肥一体化技术介绍,05,案例展示,水肥一体化系统组成,01,06,目录 / CONTENTS水肥一体化技术概述02农业生产中的,2,第一章,水肥一体化技术概述,第一章水肥一体化技术概述,3,水肥一体化技术概述,水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。,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、喷枪或喷头形成喷灌、均匀、定时、定量，喷洒在作物发育生长区域，使主要发育生长区域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，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。,水肥一体化技术含义,水肥一体化技术概述 水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为,4,农业生产中的作用,第二章,农业生产中的作用第二章,5,重要作用,1,、,节水省肥：滴灌水肥一体化，直接把作物所需要的肥料随水均匀的输送到植株的根部，作物“细酌慢饮”，大幅度地提高了肥料的利用率，可减少50%的肥料用量，水量也只有沟灌的30%-40%,。,2,、省工，省时：传统的沟灌、施肥费工费时，非常麻烦。而使用滴灌，只需打开阀门，合上电闸，几乎不用工。,3,、减轻病害：大棚内作物很多病害是土传病害，随流水传播。如辣椒疫病、番茄枯萎病等，采用滴灌可以直接有效的控制土传病害的发生。滴灌能降低棚内的湿度，减轻病害的发生。,4,、控温调湿：冬季使用滴灌能控制浇水量，降低湿度，提高地温。传统沟灌会造成土壤板结、通透性差，作物根系处于缺氧状态，造成沤根现象，而使用滴灌则避免了因浇水过大而引起的作物沤根、黄叶等问题。,5,、水肥均衡：采用滴灌，可以根据作物需水需肥规律随时供给，同时也更加能促进养分的吸收。,重要作用1、节水省肥：滴灌水肥一体化，直接把作物所需要的肥料,6,经济效益分析,第三章,经济效益分析第三章,7,经济效益,应用水肥一体化技术，节水、节肥、省工、增产、增效的综合效果农民十分认可，通过应用水肥一体化技术，大致经济效益综合分析如下：,水肥一体化技术经济效益分析,使用区域及主要作物,设施农业（葡萄、蔬菜、花卉等）,果园（苹果、桃、梨等）,大田农业（小麦、玉米等）,节肥,/,亩,节水,/,亩,100,方,80,方,110,方（一年两季）,增产,/,亩,节本增收,/,亩,10-20%,10-20%,30%,30%,25%,10-20%,200,元以上,800,元以上,800,元以上,注：“节本增收”中包含节省人工费、肥料、农药,经济效益应用水肥一体化技术，节水、节肥、省工、增产、增效的综,8,水肥一体化技术介绍,第四章,水肥一体化技术介绍第四章,9,技术介绍,水肥一体化系统原理图,一套完整的水肥一体化系统通常包括水源工程、首部枢纽、田间输配水管网系统和灌水器等四部分，实际生产中由于供水条件和灌溉要求不同，施肥系统可能仅由部分设备组成。,技术介绍水肥一体化系统原理图 一套完整的水肥一体化系统通常包,10,技术介绍,智能施肥灌溉系统示意图,技术介绍智能施肥灌溉系统示意图,11,水肥一体化系统组成,第五章,水肥一体化系统组成第五章,12,水肥一体化系统组成,水源系统,江河、渠道、湖泊、井、水库均可作为水源，只要水质符合灌溉要求，均可作为灌溉的水源。为了充分利用各种水源进行灌溉，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相应的输配电工程，这些统称为水源系统。,农业物联网系统,首部枢纽系统,其首部枢纽系统主要包括水泵、过滤器、压力和流量监测设备、压力保护装置、施肥设备（水肥一体机）和自动化控制设备。首部枢纽担负着整个系统的驱动、检控和调控任务，是全系统的控制调度中心。,水肥一体化系统组成水源系统江河、渠道、湖泊、井、水库均可作为,13,恒压变频控制柜,过滤系统,施肥系统,电脑云端、移动终端,保护,/,控制系统,输配水管网系统,无线阀门控制系统,灌水器系统,首部枢纽系统,恒压变频控制柜过滤系统施肥系统电脑云端、移动终端保护/控制系,14,首部枢纽系统,变频水泵控制柜系统通过测到的管道压力，经变频器系统内置的PID调节器运算，调节输出频率，然后实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号(一般可作为管网压力极限信号)可适时通知PLC的进行变频泵切换。为防止水锤现象的产生，泵的开关将联动其出口阀门。,恒压变频控制柜,首部枢纽系统 变频水泵控制柜系统通过测到的管道压力,15,首部枢纽系统,全自动反冲洗砂石过滤器,灌溉项目的关键是防堵塞。选择合适的过滤器是灌溉项目成功的先决条件。常用的过滤器有砂石介质过滤器、网式过滤器、叠片过滤器和水力驱动过滤器。前两者做初级过滤用，后两者做二级过滤用。过滤器有很多的规格，选择什么过滤器及其组合主要由水质决定。,叠片过滤系统,离心过滤系统,过滤系统,过滤系统 常见类型,：,首部枢纽系统全自动反冲洗砂石过滤器 灌溉项目的关键,16,首部枢纽系统,砂石介质过滤器主要用来处理水中有机杂质和藻类，主要适用于开放性水源如：水库、池塘及渠道水的初级过滤，一般在其后面配备叠片式过滤器作为二级过滤。,全自动反冲洗叠片过滤器,手动反冲洗叠片过滤器,手动T型叠片过滤器,离心式过滤器的工作原理由高速旋转水流产生的离心力，将沙粒和其他较重的杂质从水体中分离出来，它内部没有滤网，也没有可拆卸的部件，保养维护很方便，它主要适用于井水或含沙量较大的渠道水的一级过滤，一般在其后面配备叠片式过滤器作为二级过滤。,全自动反冲洗砂石过滤器,叠片过滤系统,离心过滤系统,过滤系统,首部枢纽系统 砂石介质过滤器主要用来处理水中有机杂,17,首部枢纽系统,水肥一体机系统结构包包括：控制柜、触摸屏控制系统、混肥硬件设备系统、无线采集控制系统。支持pc端以及微信端实施查看数据以及控制前端设备；,水肥一体化智能灌溉系统可以帮助生产者很方便的实现自动的水肥一体化管理。系统由上位机软件系统、区域控制柜、分路控制器、变送器、数据采集终端组成。通过与供水系统有机结合，实现智能化控制。可实现智能化监测、控制灌溉中的供水时间、施肥浓度以及供水量。变送器（土壤水分变送器、流量变送器等）将实时监测的灌溉状况，当灌区土壤湿度达到预 先设定的下限值时，电磁阀可以自动开启，当监测的土壤含水量及液位达到预设的灌水定额后，可以自动关闭电磁阀系统。可根据时间段调度整个灌区电磁阀的轮流 工作，并手动控制灌溉和采集墒情。整个系统可协调工作实施轮灌，充分提高灌溉用水效率，实现节水、节电，减少劳动强度，降低人力投入成本。,施肥系统,首部枢纽系统 水肥一体机系统结构包包括：控制柜、触,18,首部枢纽系统,施肥系统原理由灌溉系统和肥料溶液混合系统两部分组成。,灌溉系统主要由灌溉泵、稳压阀、控制器、过滤器、田间灌溉管网以及灌溉电磁阀构成。,肥料溶液混合系统由控制器、肥料灌、施肥器、电磁阀、传感器以及混合罐、混合泵组成。,施肥系统,首部枢纽系统 施肥系统原理由灌溉系统和肥料溶液混合,19,首部枢纽系统,智能水肥一体机系统配置,项目,内容,控制方式,时间控制：设定时间灌溉,肥水比例：设定流量比例来控制水肥比,外部信号控制：土壤湿度控制水泵开关,无线控制：无线采集传感器值及控制,电磁阀（区间数）,共分为6个区间（可扩展）,系统特征,肥料控制：肥料供应量百分比来控制,流量控制：根据各个大棚内流量传感器的值判断阀门状态,可选择施肥或者直接灌溉,灌溉使用原灌溉网络的压力不需要加压泵,报警及停止：超出压力上限值时发出报警及停止运行,报警及停止：超出土湿上限值时发出报警及停止运行,一键灌水：紧急灌水（手动灌水）,临时停止：一键停止运行功能,灌溉区域阀门采集使用无线传输节约拉线成本,硬件特征,液晶触摸屏显示,耐腐蚀材料及配件,控制柜,首部枢纽系统智能水肥一体机系统配置项目内容控制方式时间控制,20,用户信息查询与操作入口应支持大部分浏览器，使得与设备无关。简单，免于安装，易于使用。农业物联网系统平台可成为管理和控制的完整农庄信息系统和控制管理平台，配置不同的功能模块可灵活地实现对应现场环境的信息采集、控制和管理。,云端平台,实时查看数据,手动模式,时间段模式,阈值模式,自动模式,移动终端,首部枢纽系统,电脑云端平台,+,移动终端,用户信息查询与操作入口应支持大部分浏览器，使得与,21,首部枢纽系统,电脑云端平台,+,移动终端,实时查看数据,首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端实时查看数据,22,首部枢纽系统,电脑云端平台,+,移动终端,手动,模式,手动模式即为人为手动控制个个泵以及阀门实现灌溉施肥的目的。手动模式适用于在施肥灌溉情况较复杂时，通过人为的干预，达到施肥灌溉目的。采用此种方式，需要有一定的技术专业知识作为支撑,。,自动模式即为对园区种植作物固定，在一段时间内执行相同的命令，实现相同的功能下使用，此操作节省人力，使施肥灌溉自动化、智能化。,自动,模式,首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端手动 手动模式即,23,首部枢纽系统,电脑云端平台,+,移动终端,时间段,模式,时间段模式即为预设时间，在相应的时间段内执行相应的命令，实现各区的灌溉施肥的目的。,阈值模式即为上下限模式，工作在此模式下，当采集的墒情或其他数据达到预设的阀值时，设备自动运行，执行相应的开启或关闭泵或阀门的命令。,阈值,模式,首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端时间段 时间段模,24,首部枢纽系统,电脑云端平台,+,移动终端,移动,终端,建立手机系统，客户直接采用微信客户端就可以控制和查看实时数据，手机端具有手动启动、关闭电磁阀，水泵等设备功能。,首部枢纽系统电脑云端平台+移动终端移动 建立手机系,25,测控保护装置包括水表、压力表、止回阀、空气阀、减压阀等。减压阀是保持阀门下游的压力一致；空气阀是灌溉系统中不可缺少的保护性设备之一，它通过排出或向系统中补充空气，从而消除因空气对系统造成的各种不利影响；止回阀是防止介质倒流的阀门。,检测装置最基本的是EC/pH检测，在整个配肥过程中，肥液EC和pH的控制对于作物来说是至关重要的，否则达不到施肥效果，因此，系统需要实时监测EC/pH的变化，并及时通过调配水肥比例和注酸通道对EC/pH进行有效控制；除EC/pH检测外，肥料罐（池）及混肥罐液位的实时变化、管道压力、流量等参数也需要进行检测，以保证整个系统的正常、稳定工作。,首部枢纽系统,保护控制系统,测控保护装置包括水表、压力表、止回阀、空气阀、减压,26,由干管、支管、毛管组成。干管一般采用PVC管材，支管一般采用PE管材或PVC管材，管径根据流量分级配置，毛管目前多选用内镶式滴灌带或边缝迷宫式滴灌带；首部及大口径阀门多采用铁件。干管或分干管的首端进水口设闸阀，支管和辅管进水口处设球阀。,输配水管网的作用是将首部处理过的水， 按照要求输送到灌水单元和灌水器，毛 管是微灌系统的最末一级管道，在滴灌系统中，即为滴灌管，在微喷系统中，毛管上安装微喷头。,首部枢纽系统,输配水管网系统,由干管、支管、毛管组成。干管一般采用PVC管材，,27,阀门控制器是接收由田间工作站传来的指令并实施指令的下端。阀门控制器直接与管网布置的电磁阀相连接，接收到田间工作站的指令后对电磁阀的开闭进行控制，同时也能够采集田间信息，并上传信息至田间工作站，一个阀门控制器可控制多个电磁阀。,电磁阀是控制田间灌溉的阀门，电磁阀由田间节水灌溉设计轮灌组的划分来确定安装位置及个数。,首部枢纽系统,无线阀门控制系统,阀门控制器是接收由田间工作站传来的指令并实施指令,28,微灌按微灌灌水流量小，一次灌水延续时间较长，灌水周期短，需要的工作压力较低，能够较精确的控制灌水量，能把水和养分直接地输送到作物根部附近的土壤中去。,按灌水时水流出流方式的不同，可以将微灌分为四种形式：滴灌、地表下滴灌、微型喷洒灌溉、涌泉灌溉。,微灌工程设计：滴灌系统田间布置、支管布置、首部枢纽布置。,首部枢纽系统,灌水器系统,喷灌系统常用设备,微灌按微灌灌水流量小，一次灌水延续时间较长，灌水,29,农业物联网系统,环境监测系统,自动灌溉系统,土壤墒情监控系统,无线阀门控制系统,农业物联网系统环境监测系统自动灌溉系统土壤墒情监控系统无线阀,30,自动气象站用于对风向、风速、雨量、气温、相对湿度、气压、太阳辐射、土壤温度、土壤湿度等多个气象要素进行全天候现场监测。具有手机气象短信功能，可以通过多种通讯方法（有线、数传电台、GPRS移动通讯等）与气象中心计算机进行通讯，将气象数据传输到气象中心计算机气象数据库中，用于统计分析和处理。,自动气象站由气象传感器、微电脑气象数据采集仪、电源系统、轻型百叶箱、野外防护箱和不锈钢支架等部分构成。风速风向等传感器为气象专用传感器，具有高精度高可靠性的特点。微电脑气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、气象数据定时存储、参数设定、友好的人机界面和标准通信功能。,农业物联网系统,环境监测系统,功能特点,1、可远程烧写程序，方便系统改进与升级。,2、友好的人机界面，可直接在盘面上进行参数设定。,3、与上位机通讯可采用RS232、RS485、GPRS、USB、数传电台等多种方式。,4、机身数据储存容量12M，可扩展U盘外部数据存储器，实现数据的海量存储。,5、显示形式：图形点阵液晶192X64。,6、可靠运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。,7、气象传感器、通讯方式、供电方式可根据用户需要选配。,8、可靠的三防设计，防护级别达到IP65级，完善的防雷击、抗干扰等保护措施。,9、可以配套多种户内户外型LED显示屏。,自动气象站用于对风向、风速、雨量、气温、相对湿度、气压、太阳,31,农业物联网系统,环境监测系统技术参数,名称,测量范围,分辨率,准确度,风速传感器,0,45m/s,0.1m/s,（,0.30.03V,）,m/s,风向传感器,0,360,1,3,空气温度传感器,-50,+100,0.1,0.5,空气湿度传感器,0,95%RH,0.1%RH,5%,土壤温度传感器,-50,+100,0.1,0.5,土壤湿度传感器,0,100%,0.1%,3%,雨量传感器,0,4mm/min,0.2mm,4%,总辐射传感器,0,2000W/m,2,1W/m,2,5%,气压传感器,10,1100hPa,0.1hpa,0.3hPa,蒸发传感器,0,1000mm,0.1mm,0.5%,农业物联网系统环境监测系统技术参数名称测量范围分辨率准确度风,32,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。,土壤墒情监测系统主要由监控中心、通信网络、远程监测设备和土壤墒情检测设备四部分构成。,农业物联网系统,土壤墒情监控系统,HRC-1型土壤墒情传感器是一款高精度、高灵敏度的土壤水分测量仪器,通过测量土壤的介电常数，能直接稳定地反映各种土壤的真是含水量。本传感器具有功耗低，体积小，携带方便，安装、操作及维护简单等特点。,采用优质塑料管，可防老化，更耐土壤中酸碱盐的腐蚀;,用环氧树脂做为密封材料，可长期浸泡水中而不会发生渗漏;,测量精度高，性能可靠，受土壤含盐量影响较小，适用于各种土质;,采用抗冲击包装，运输存储更安全；,具有电源线、地线、信号线多向防误接保护。,本传感器适用于节水农业灌溉、温室大棚蔬菜、花卉园艺、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验等领域。,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,33,水肥一体化智能灌溉系统可以帮助生产者很方便的实现自动的水肥一体化管理。系统由上位机软件系统、区域控制柜、分路控制器、变送器、数据采集终端组成。通过与供水系统有机结合，实现智能化控制。可实现智能化监测、控制灌溉中的供水时间、施肥浓度以及供水量。变送器（土壤水分变送器、流量变送器等）将实时监测的灌溉状况，当灌区土壤湿度达到预 先设定的下限值时，电磁阀可以自动开启，当监测的土壤含水量及液位达到预设的灌水定额后，可以自动关闭电磁阀系统。可根据时间段调度整个灌区电磁阀的轮流 工作，并手动控制灌溉和采集墒情。整个系统可协调工作实施轮灌，充分提高灌溉用水效率，实现节水、节电，减少劳动强度，降低人力投入成本。,系统功能：,1.用水量控制管理,2.运行状态实时监控,3.阀门自动控制功能,4.运维管理功能,5.移动终端APP,农业物联网系统,水肥一体化智能灌溉系统,水肥一体化智能灌溉系统可以帮助生产者很方便的实现,34,农业物联网系统,无线阀门控制器,无线阀门控制器是专门为农业温室、农业环境控制开发生产的环境控制系统。可测量风速、风向、温度、湿度、雨量、土壤温湿度等农业环境要素，根据植物生长要求，控制开窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备，为植物生长提供最佳环境。,供电电压,DC12V,锂电池容量,12V,、,2000mA,太阳能板,12V,、,2W,工作频段,470MHz,功耗,平均,1mA,通信距离,2KM,（空旷环境）,信道,16,个（,0 0F,）,波特率,自适应,数据传输方式,被动召测,工作环境,-20-60,；,5%RH-95%RH,（非凝露）,技术参数,农业物联网系统无线阀门控制器 无线阀门控制器是专门,35,农业物联网系统,无线环境采集器,本无线环境数据采集器由低功耗气象传感器、低功耗气象数据采集控制器和计算机气象软件三部分组成。可同时监测大气温度、大气湿度、土壤温度、土壤湿度、雨量、风速、风向、气压、辐射、照度等诸多气象要素；,风速风向传感等传感器为气象专用传感器，具有高精度高可靠性的特点。,低功耗气象数据采集仪具有定时气象数据采集、实时时间显示、气象数据定时存储、气象数据定时上报、参数设定、友好的人机界面和标准通信功能。,供电电压,DC12V,锂电池容量,12V,、,2000mA,太阳能板,12V,、,2W,工作频段,470MHz,功耗,平均,1mA,通信距离,2KM,（空旷环境）,信道,16,个（,0 0F,）,波特率,自适应,农业物联网系统无线环境采集器 本无线环境数据采集,36,农业物联网系统,无线集控路由,1.可以采用市电供电也可以采用太阳能供电，,2.可以采用GPRS传输数据到平台，也可以采用以太网传送数据到平台,1,、,基于STM8L内核的低功耗设计的多路汇集板,2,、,可支持WIFI、GRPS、 470M、以太网、 光纤、RS485/RS232信号输出,3,、,具有超强的穿墙功能以及抗干扰能力，可实现远距离信号汇总、接收,4,、,可选配2W/2000mA的太阳能+锂电池设计,1,、,10W/6600mA的太阳能+锂电池设计,2,、,可选配太阳能+市电双电源供电设计,3,、,支持过度冲电保护功能,4,、,支持深度放电保护、负载过载、短路保护功能,5,、,支持放电保护功能，低电压自动切断功能,农业物联网系统无线集控路由1.可以采用市电供电也可以采用太阳,37,LORA,组网方案,农业物联网系统,产品实物,LORA组网方案农业物联网系统产品实物,38,案例展示,第六章,案例展示第六章,39,案例展示,陕西铜川市樱桃、蔬菜大棚水肥一体化项目,所种作物：樱桃，蔬菜 项目地址：陕西,根据客户现场环境，考虑到纯手工浇水施肥，需要的人力多不说，水量和肥量控制不准，不仅果实质量不佳还造成了大量的浪费。所以选择采用智能水肥一体机，物联网系统，智能水肥一体化物联网系统可以通过终端登录物联网平台，实现对农业种植现场气象、土壤、环境的远程实时检测，并对农田、大棚、温室的灌溉、施肥、通风、降温、增温、补光灯农业设施实现远程自动化控制。结合远程监控、智能预警、施肥方案等强大功能，可帮助广大农业工作者随时掌握农作物生长状况，可以省去大量的人力浇水施肥，并且按照植物的生长需求在水肥管理系统中设定施水施肥时间和量，就可以让植物每天都能接收到科学合理的养分而不产生过多浪费。,案例展示陕西铜川市樱桃、蔬菜大棚水肥一体化项目 所种,40,案例展示,河南新乡水肥一体化项目,温室大棚现已实现滴灌基础设施建设，但由于建设初期整体缺乏前瞻性规划，面临着以下问题：,1、目前滴灌已经不能满足目前用水量；,2、滴灌为简单的人工操作且易爆管；,3、无控制和量水设备以及施肥设备，无法实现水肥一体灌溉；,基于此现状，对当前温室大棚实现水肥药一体化物联网应用。,在已有滴灌设备的基础上，搭建首部控制枢纽，其中包括增压泵、施肥、过滤器及其量测设备组成的施肥一体机，完成对水流加压，注入施肥灌（中，将可溶性化肥经过过滤器过滤后，及时定量地把水肥溶液输入到现有水管道里，建立种植区信息采集、智能预警与水肥一体化的联动机制；,案例展示河南新乡水肥一体化项目 温室大棚现已实现滴灌,41,河南猕猴桃葡萄果园地总灌溉面积120亩，该基地水肥一体化灌溉示范项目由河南云飞科技发展有限公司和节水灌溉设计部工程部设计共同合作完成，整套系统采取了滴灌管、滴头等滴灌方式，首部系统采用智能恒压变频控制柜、一套、过滤器组合过滤、一台智能水肥一体机标配设备，系统运行稳定得到甲方认可和好评！,案例展示,河南葡萄果园水肥一体化灌溉项目,河南猕猴桃葡萄果园地总灌溉面积120亩，该基地水,42,2,0,2,0,谢谢你的观看,2020谢谢你的观看,43,