項目背景

咸寧農(nóng)業(yè)高新R&D試驗區(qū)智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設項目，用現(xiàn)代化裝備武裝農(nóng)業(yè)，引進和組裝先進適用技術，采用自動化、半自動設施規(guī)?；a(chǎn)模式，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質量，依靠科技創(chuàng)新，著力解決制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的突出問題，形成可復制、可復制推廣模式，提升農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平，促進農(nóng)業(yè)農(nóng)村全面升級。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)，通過本項目建設促進咸寧地方特色經(jīng)濟發(fā)展。

該項目由物聯(lián)網(wǎng)硬件設備和物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)兩部分組成，其中物聯(lián)網(wǎng)硬件設備包括物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)控設備、物聯(lián)網(wǎng)智能控制設備、物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控設備和物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化設備。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)以及配套的移動應用軟件。

通過項目的軟硬件結合，實現(xiàn)示范區(qū)的智能化、自動化、少人值守控制，并借助物聯(lián)網(wǎng)智能農(nóng)業(yè)云平臺的大數(shù)據(jù)支持，為用戶提供農(nóng)業(yè)知識宣傳、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。從而實現(xiàn)全自動農(nóng)業(yè)控制，提高產(chǎn)量，降低人工成本，增加凈利潤，降低農(nóng)業(yè)種植風險。

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)可以通過土壤N、P、K傳感器、土壤PH傳感器和土壤EC傳感器實時監(jiān)測作物土壤中的養(yǎng)分含量，并通過土壤養(yǎng)分的監(jiān)測數(shù)據(jù)自動控制施肥系統(tǒng)。當土壤養(yǎng)分低于標準值時，系統(tǒng)可以自動開啟施肥系統(tǒng)，當土壤養(yǎng)分達到標準值時，系統(tǒng)可以自動關閉施肥系統(tǒng)。通過數(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)實現(xiàn)了手機的對接，作物的土壤溫度、濕度、氮、磷、鉀等養(yǎng)分數(shù)據(jù)都可以在手機上實時觀察，讓你更直觀、更及時地了解作物的環(huán)境情況，手機還可以實現(xiàn)控制功能，比如手動開啟灌溉系統(tǒng)、手動關閉灌溉系統(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)智能灌溉設備安裝示意圖如圖。首先，來自水塔的灌溉水經(jīng)過自動過濾設備過濾，過濾后的水塔水質雜質少。水肥機采用三組自動反沖洗疊片式過濾器，充分過濾水源中的雜質，防止滴灌帶在灌溉時堵塞。水肥一體機主要利用3個通道吸肥，根據(jù)不同作物所需的不同營養(yǎng)液進行精準比例混合灌溉，以節(jié)水節(jié)肥、省工省力、高產(chǎn)高效為主要目標。在水肥機前端安裝壓力表、自動泄壓閥、排氣閥、止回閥等設備，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。為了保證營養(yǎng)液和水的充分混合比例，達到精準施肥的效果，利用營養(yǎng)池進行二次混合，精準配比，再通過灌溉管道分配到各個大棚進行智能灌溉。

1.水肥一體機

水肥一體機主要利用3個通道吸肥，根據(jù)不同作物所需的不同營養(yǎng)液進行精準比例混合灌溉，主要目標是節(jié)水節(jié)肥、省工省力、高產(chǎn)高效。

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、場地等因素，通過調(diào)查當天與現(xiàn)場工作人員的溝通，確定在2號大棚南側空地安裝水肥機，建設水肥機房。水肥機及主管道鋪設示意圖如圖所示。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號大棚南側已經(jīng)鋪設了水塔管道，方便取水。

2.自動過濾設備

灌溉用水的主要來源是水塔集中供水，水塔的水質經(jīng)過過濾后雜質較少。水肥機采用三組自動反沖洗疊片式過濾器，充分過濾水源中的雜質，防止滴灌帶在灌溉時堵塞。

3.營養(yǎng)池二次精確配比

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

4.灌溉施肥泵

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

5.監(jiān)測營養(yǎng)液的PH/EC

當母液和清水注入營養(yǎng)池時，它們按比例混合，并由水質PH和水質EC傳感器監(jiān)測。當數(shù)值達到作物所需的營養(yǎng)值時，自動灌溉。PH值和EC值可以在水肥機和軟件平臺中實時顯示和查看。

6.管道和脈沖電磁閥的智能控制

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

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