一.概述

水肥一體化技術(shù)是一項(xiàng)集灌溉和施肥于一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。水肥一體化是指在壓力系統(tǒng)(或地形自然落差)的幫助下，將可溶性固體或液體肥料，根據(jù)土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律和特點(diǎn)，配制成肥液和灌溉水，通過(guò)可控的管道系統(tǒng)供應(yīng)水肥，使水肥混合在一起，再通過(guò)管道、噴槍或噴嘴均勻、定時(shí)、定量地噴灑在作物發(fā)育區(qū)，使主發(fā)育區(qū)土壤始終保持疏松、適宜。同時(shí)，根據(jù)不同作物的需肥特點(diǎn)、土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量、需肥規(guī)律，進(jìn)行不同生長(zhǎng)期的需求設(shè)計(jì)，定期定量按比例直接向作物提供水分和養(yǎng)分。

二.水肥一體化系統(tǒng)示意圖

水肥一體化系統(tǒng)通常包括水源工程、頭樞紐、田間配水管網(wǎng)系統(tǒng)和灌水器四部分。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于供水條件和灌溉要求不同，施肥系統(tǒng)可能只由一些設(shè)備組成。

三.水肥一體化系統(tǒng)的組成

3.1水源系統(tǒng)

河流、渠道、湖泊、水井、水庫(kù)都可以作為水源，只要水質(zhì)符合灌溉要求。為了充分利用各種水源進(jìn)行灌溉，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相應(yīng)的輸配電工程，統(tǒng)稱為水源系統(tǒng)。

3.2頭部中樞系統(tǒng)

頭樞紐系統(tǒng)主要包括水泵、過(guò)濾器、壓力和流量監(jiān)測(cè)設(shè)備、壓力保護(hù)裝置、施肥設(shè)備(水肥一體機(jī))和自動(dòng)控制設(shè)備。樞紐負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的行車、巡檢和控制任務(wù)，是整個(gè)系統(tǒng)的控制和調(diào)度中心。

3.3水肥一體機(jī)

水肥一體機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括:控制柜、觸摸屏控制系統(tǒng)、肥料混合硬件設(shè)備系統(tǒng)和無(wú)線采集控制系統(tǒng)。支持pc和微信查看數(shù)據(jù)和控制前端設(shè)備；水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)可以幫助生產(chǎn)者方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化水肥一體化管理。該系統(tǒng)由上位機(jī)軟件系統(tǒng)、區(qū)域控制柜、分路控制器、變送器和數(shù)據(jù)采集終端組成。通過(guò)與供水系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能控制?？梢灾悄鼙O(jiān)控灌溉中的供水時(shí)間、肥料濃度、供水量。變送器(土壤濕度變送器、流量變送器等。)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控灌溉情況。當(dāng)灌區(qū)土壤水分達(dá)到預(yù)設(shè)的下限值時(shí)，電磁閥可自動(dòng)開啟，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的土壤含水量和液位達(dá)到預(yù)設(shè)的灌溉定額時(shí)，電磁閥系統(tǒng)可自動(dòng)關(guān)閉。根據(jù)時(shí)間段，可以調(diào)度整個(gè)灌區(qū)的電磁閥輪流工作，可以手動(dòng)控制灌溉和土壤水分收集。整個(gè)系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)實(shí)施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)電，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)力投入成本。

水肥一體機(jī)

四。施肥系統(tǒng)

水肥一體化施肥系統(tǒng)的原理由灌溉系統(tǒng)和肥料溶液混合系統(tǒng)兩部分組成。灌溉系統(tǒng)主要由灌溉泵、穩(wěn)壓閥、控制器、過(guò)濾器、田間灌溉管網(wǎng)和灌溉電磁閥組成。肥料混合系統(tǒng)由控制器、肥料灌溉器、施肥器、電磁閥、傳感器、混合罐和混合泵組成。

4.1輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)

它由主管、支管和毛細(xì)管組成。主管一般采用PVC管，支管一般采用PE管或PVC管，管徑按流量分類配置。目前，毛管多采用嵌入式滴灌帶或帶側(cè)縫的迷宮式滴灌帶；大多數(shù)第一種和大口徑閥門是由鐵制成的。在主管或支管的首端進(jìn)水口處設(shè)置閘閥，在支管和輔助管的進(jìn)水口處設(shè)置球閥。

配水管網(wǎng)的作用是根據(jù)需要將第一次處理的水輸送到灌溉單位和發(fā)射器。毛管是微灌系統(tǒng)的最后一級(jí)管道。在滴灌系統(tǒng)中，它是滴灌管。在微注射系統(tǒng)中，微噴嘴安裝在毛細(xì)管上。

4.2環(huán)境數(shù)據(jù)收集器

環(huán)境數(shù)據(jù)采集器由三部分組成:低功耗氣象傳感器、低功耗氣象數(shù)據(jù)采集控制器和計(jì)算機(jī)氣象軟件?？梢酝瑫r(shí)監(jiān)測(cè)大氣溫度、大氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、降雨量、風(fēng)速、風(fēng)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(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)氣象數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)時(shí)間顯示、氣象數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)、氣象數(shù)據(jù)定時(shí)上報(bào)、參數(shù)設(shè)置等功能。

4.3無(wú)線閥門控制器

門控制器是從現(xiàn)場(chǎng)工作站接收指令并執(zhí)行指令的下端。閥門控制器直接與設(shè)置在管網(wǎng)中的電磁閥連接。收到現(xiàn)場(chǎng)工作站的指令后，它控制電磁閥的開啟和關(guān)閉。同時(shí)還可以采集現(xiàn)場(chǎng)信息，上傳到現(xiàn)場(chǎng)工作站。一個(gè)閥門控制器可以控制多個(gè)電磁閥。

電磁閥是控制田間灌溉的閥門，電磁閥的安裝位置和數(shù)量由田間節(jié)水灌溉設(shè)計(jì)輪換灌溉組的劃分決定。

4.4發(fā)射器系統(tǒng)

微灌微灌具有灌溉流量小、灌溉持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、灌溉周期短、工作壓力小等優(yōu)點(diǎn)，可以精確控制灌溉量，將水分和養(yǎng)分直接輸送到作物根部附近的土壤中。

動(dòng)詞 （verb的縮寫）系統(tǒng)功能:

5.1用水量控制和管理

實(shí)現(xiàn)兩級(jí)水量計(jì)量，出口流量監(jiān)測(cè)作為本區(qū)域總水量計(jì)量，通過(guò)各支管壓力傳感器采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出各支管的輪灌水量。結(jié)合閥門自動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)了各閥門控制單元的用水量統(tǒng)計(jì)。同時(shí)水泵引入流量控制。當(dāng)總用水量超過(guò)時(shí)，將通過(guò)遠(yuǎn)程控制限制該區(qū)域的用水量。

5.2運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控

通過(guò)水位和視頻監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控滴灌系統(tǒng)的水源狀況，及時(shí)發(fā)出缺水預(yù)警。

通過(guò)水泵電流電壓監(jiān)測(cè)、出水口壓力流量監(jiān)測(cè)、管網(wǎng)支管流量壓力監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)滴灌系統(tǒng)爆管、漏水、低壓運(yùn)行等不合理灌溉事件，及時(shí)通知系統(tǒng)維護(hù)人員，保證滴灌系統(tǒng)高效運(yùn)行。

5.3閥門自動(dòng)控制功能

通過(guò)對(duì)農(nóng)田土壤墑情信息、小氣候信息和作物生長(zhǎng)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用無(wú)線或有線技術(shù)實(shí)現(xiàn)閥門的遠(yuǎn)程控制開關(guān)和定時(shí)輪灌開關(guān)。根據(jù)采集到的信息，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物需水量和灌溉輪灌情況，自動(dòng)開啟水泵和閥門，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守自動(dòng)灌溉，分段控制，防止人為誤操作。

5.4 PC展示平臺(tái)和移動(dòng)終端APP

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的水肥一體化智能監(jiān)控平臺(tái)，可以為用戶提供傳感器數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程圖片采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、報(bào)警信息發(fā)送等服務(wù)。該平臺(tái)為用戶提供了方便、經(jīng)濟(jì)、有效的集中分區(qū)遠(yuǎn)程監(jiān)控整體解決方案。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)控平臺(tái)，用戶可以不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理、觀看和接收被監(jiān)控目標(biāo)的報(bào)警信息。

可移動(dòng)終端

建立手機(jī)系統(tǒng)，客戶可以使用微信客戶端直接控制和查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。手機(jī)具有手動(dòng)開啟和關(guān)閉電磁閥、水泵等設(shè)備的功能。

5.5運(yùn)維管理功能

包括系統(tǒng)維護(hù)、狀態(tài)監(jiān)控和系統(tǒng)運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)管理；實(shí)現(xiàn)區(qū)域用水量計(jì)量管理的遠(yuǎn)程決策管理、旱澇預(yù)測(cè)的專家決策、信息發(fā)布等功能；以及水、電、灌溉量、維護(hù)、材料消耗等的統(tǒng)計(jì)和成本核算。，生成灌溉設(shè)備定期維護(hù)計(jì)劃，記錄維護(hù)情況，實(shí)現(xiàn)灌溉工程精細(xì)化維護(hù)和運(yùn)行管理。

節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)可以充分發(fā)揮現(xiàn)有節(jié)水設(shè)備的作用，優(yōu)化調(diào)度，提高效益。通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，可以更加節(jié)水節(jié)能，降低灌溉成本，提高灌溉質(zhì)量，使灌溉更加科學(xué)便捷，提高管理水平。

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