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水肥一體化整體升級-建設方案

2021-05-18 德申農業

山西晉城果園項目——水肥一體化整體升級建設方案

概述：山西晉城果園整體面積達200畝，現在還保留著最常見、最普遍的施肥、灌溉（漫灌）方式，漫灌是在田間不做任何溝埂，灌水時任其在地面漫流，借重力作用浸潤土壤，是一種比較粗放的灌水方法，施肥方式也沒有從科學角度上達到針對作物生長的精準有效施肥，現有的種植方式使水、肥、藥都從一定程度上造成了浪費，甚至造成環境的污染。因此此次智慧農業一體化改造，將解決現有資源的整合優化問題，并補足智慧農業中的缺失環節，完成水肥一體化的自動控制，用最便捷的方式實現園區內設施設備的智能化控制，達到技術落地，簡便易用，效率提升，節能減排的目的。

一、建設目標

本項目通過水肥一體自動控制系統的實施，水肥一體化施肥系統原理由灌溉系統和肥料溶液混合系統兩部分組成。灌溉系統主要由灌溉泵、穩壓閥、控制器、過濾器、田間灌溉管網以及灌溉電磁閥構成。肥料溶液混合系統由控制器、肥料灌、施肥器、電磁閥、以及混合罐、混合泵組成。
根據苗木需求與設定值，隨時、隨地進行手動或自動處理，實現水肥自動化。為現代農業綜合信息監測、環境控制以及智能管理提供科學依據。通過精準的水肥流量自動控制調肥、配肥，建立起更準確的作物種植模型庫，為提高作物產量、提升作物品質打下基礎。擬通過項目實施，實現減少人工投入60%、灌溉節水80%、減少化肥使用50%，達到增加產量、提高質量的目標，并為農產品溯源提供安全保障。

二、建設要求

1、項目作為園區物聯網建設的一個核心節點，要預留與園區其他各區、其他各設施接口進行串聯的接口。
2、項目技術標準與依據，符合國家規定的關于軟件編寫、信息識別、信息安全、硬件質量標準等要求。
3、通過物聯網水肥自動化控制系統，將整個水肥控制流通環節進行信息追蹤與展示。
4、低功耗、無線、數據快速無損傳輸。數據可提取、可分析。

三、建設內容

水肥一體化系統原理圖：水肥一體化系統通常包括水源工程、部樞紐、田間輸配水管網系統和灌水器等四部分，實際生產中由于供水條件和灌溉要求不同，施肥系統可能僅由部分設備組成。

1）、水肥一體機

水肥一體機系統結構包括：控制柜、觸摸屏控制系統、混肥硬件設備系統、無線采集控制系統。支持pc端以及微信端實施查看數據以及控制前端設備；水肥一體化智能灌溉系統可以幫助生產者很方便的實現自動的水肥一體化管理。系統由上位機軟件系統、區域控制柜、分路控制器、變送器、數據采集終端組成。通過與供水系統有機結合，實現智能化控制。可實現智能化監測、控制灌溉中的供水時間、施肥濃度以及供水量。變送器（土壤水分變送器、流量變送器等）將實時監測的灌溉狀況，當灌區土壤濕度達到預先設定的下限值時，電磁閥可以自動開啟，當監測的土壤含水量及液位達到預設的灌水定額后，可以自動關閉電磁閥系統。可根據時間段調度整個灌區電磁閥的輪流工作，并手動控制灌溉和采集墑情。整個系統可協調工作實施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實現節水、節電，減少勞動強度，降低人力投入成本。

2）、施肥系統

水肥一體化施肥系統原理由灌溉系統和肥料溶液混合系統兩部分組成。灌溉系統主要由灌溉泵、穩壓閥、控制器、過濾器、田間灌溉管網以及灌溉電磁閥構成。肥料溶液混合系統由控制器、肥料灌、施肥器、電磁閥、傳感器以及混合罐、混合泵組成。

3）、輸配水管網系統

由干管、支管、毛管組成。干管一般采用PVC管材，支管一般采用PE管材或PVC管材，管徑根據流量分配置,毛管目前多選用內鑲式滴灌帶或邊縫迷宮式滴灌帶；部及大口徑閥門多采用鐵件。干管或分干管的端進水口設閘閥，支管和輔管進水口處設球閥。
輸配水管網的作用是將部處理過的水, 按照要求輸送到灌水單元和灌水器，毛管是微灌系統的末一管道，在滴灌系統中，即為滴灌管，在微噴系統中，毛管上安裝微噴頭。

4）、環境數據采集器

環境數據采集器由低功耗氣象傳感器、低功耗氣象數據采集控制器和計算機氣象軟件三部分組成。可同時監測大氣溫度、大氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、雨量、風速、風向、氣壓、輻射、照度等諸多氣象要素；具有高精度高可靠性的特點，可實現定時氣象數據采集、實時時間顯示、氣象數據定時存儲、氣象數據定時上報、參數設定等功能。

5）、無線閥門控制器

閥門控制器是接收由田間工作站傳來的指令并實施指令的下端。閥門控制器直接與管網布置的電磁閥相連接，接收到田間工作站的指令后對電磁閥的開閉進行控制，同時也能夠采集田間信息，并上傳信息至田間工作站，一個閥門控制器可控制多個電磁閥。
電磁閥是控制田間灌溉的閥門，電磁閥由田間節水灌溉設計輪灌組的劃分來確定安裝位置及個數。

6）、灌水器系統

微灌按微灌灌水流量小，一次灌水延續時間較長，灌水周期短，需要的工作壓力較低，能夠較的控制灌水量，能把水和養分直接地輸送到作物根部附近的土壤中去。

7）、系統功能

1：用水量控制管理
實現兩用水計量，通過出口流量監測作為本區域內用水總量計量，通過每個支管壓力傳感采集數據實時計算各支管的輪灌水量，與閥門自動控制功能結合，實現每一個閥門控制單元的用水量統計。同時水泵引入流量控制，當超過用水總量將通過遠程控制，限制區域用水。

2：運行狀態實時監控
通過水位和視頻監控能夠實時監測滴灌系統水源狀況，及時發布缺水預警；
通過水泵電流和電壓監測、出水口壓力和流量監測、管網分干管流量和壓力監測，能夠及時發現滴灌系統爆管、漏水、低壓運行等不合理灌溉事件，及時通知系統維護人員，保障滴灌系統。
3：閥門自動控制功能
通過對農田土壤墑情信息、小氣候信息和作物長勢信息的實時監測，采用無線或有線技術，實現閥門的遙控啟閉和定時輪灌啟閉。根據采集到的信息，結合當地作物的需水和灌溉輪灌情況制定自動開啟水泵、閥門，實現無人職守自動灌溉，分片控制，預防人為誤操作。

4：PC展示平臺
通過物聯網水肥一體化智能監測平臺，能夠為用戶提供傳感器數據、圖片遠程、采集、傳輸、儲存、處理及報警信息發送等服務。該平臺以集中式分區化的方式為用戶提供便捷、經濟、有效的遠程監控整體解決方案。通過物聯網智能監測平臺，用戶可以不受時間、地點限制對監控目標進行實時監控、管理、觀看和接收報警信息。
5：移動終端
建立手機系統，客戶直接采用微信客戶端就可以控制和查看實時數據，手機端具有手動啟動、關閉電磁閥，水泵等設備功能。

6：運維管理功能
包括系統維護、狀態監測和系統運行的現場管理；實現區域用水量計量管理、旱情和灌溉預報專家決策、信息發布等功能的遠程決策管理；以及對用水、耗電、灌水量、維護、材料消耗等進行統計和成本核算，對灌溉設施設備生成定期維護計劃，記錄維護情況，實現灌溉工程的精細化維護運行管理。
　　節水灌溉自動化控制系統能夠充分發揮現有的節水設備作用，優化調度，提益，通過自動控制技術的應用，更加節水節能，降低灌溉成本，提高灌溉質量，將使灌溉更加科學、方便，提高管理水平。

（四）項目實施計劃

項目自批復下達、具備進場條件起開始實施，2周內完成。
第一階段：項目設計（2-5天）：方案設計、審核。
第二階段：項目施工（10-15天）：工程設計、軟硬件系統實施，項目各環節的施工落地。
第三階段：竣工驗收（2-5天）：系統運行，人員技術培訓，完成驗收。

灌溉水肥一體化實施方案

由于農業現代化迅速發展，農民對農田、林果業等農作物的生產要求有很大的提高，對于水肥一體化提出了跟高的要求。為達到高效節水、節肥、省工，減輕勞動強度，利于農業、林果業豐收、豐產，我們公司研發并申報的專利產品《外鑲內嵌式滲灌管》解決了以上的所有問題。
地埋式滲灌技術式把滲管買入地下，使滲出的水直接灌溉于植物的根系，并能實現水、肥、藥、氣一體化的灌溉技術。滲灌可埋于20-60厘米，具有灌溉后地表水分不蒸發、不風干、地下土壤濕潤、土地不板結、化肥不流失、不污染水源、地表不長草，減少病蟲害等特點，可做到精準灌溉、精準施肥、節約資源、增產增收的效果。使用壽命長，經多次實踐結果顯示，滲灌方式比傳統灌溉方式節水80%，節肥50%，省工60%，再結合信息化、自動化、智能化等技術效果更明顯。

具體實施方案

一：
1、材料：PE 、PVC兩種材料，特點：安裝方便、實用；
2、水灌：一律要求，出水量不低于300M³/H,壓力要求地表以上0.2MPa；
3、局部施肥過濾系統；
4、管道：干管、主管、支管、灌水器、滲灌管；
二、管道安裝

1、開溝：根據實際情況進行挖溝，一律要求支管要比滲管低10CM左右。滲管開溝：果樹根部以上5CM左右。

2、回填要求：石塊、大物等不能與管道壁直接接觸，人工回填為好。
3、設備與管道安裝，要求技術人員進行指導式專業人員進行安裝。
4、項目預算（根據現場實際情況報價包含所有材料）
三、項目建設后運行模式
農業發展，已經向追求高產、高效、高質的現代農業管理模式的發展。農業創新創業園區，積極探索研究智慧農業，發展規模農業與精品農業，實施全區生態化發展理念，帶動區域內農業產業進行科學規范生產，提高生產技能和經濟效益。項目建成后，將推動新型職業農民共同探討物聯網智慧農業水肥一體自動控制的發展道路，通過展示、示范、培訓，引導更多政策支持與社會資源共同推動農產品信息化、自動化管理，農產品標準化建立，為最終實現農產品區域品牌建設奠定實踐基礎。
四、項目效益
（一）社會效益
增強內生動力。通過物聯網技術信息交互，促進融合發展，提高技術水平。推進產學研融合發展，提高農業從業人員素質。
示范先行，引領產業發展。通過智慧農業物聯網水肥自動化體系建設，加快種植業結構調整，促進苗山鎮下家溝寸農業的又快又好發展，為指導和引導全鎮的農業建設和發展起到良好的示范和帶動效應。
（二）經濟效益
通過智慧農業物聯網水肥自動化體系建設降低企業管理投入，提升管理效率。降低勞動力工作強度，提高工作效率，增加管理范圍，減少農資使用，降本增效，為農產品標準化奠定基礎。
依托物聯網大數據分析，實時掌握環境變化及病蟲害狀態，及時作出應對措施，建立起標準作物模型庫，降低生產風險，降低經濟損失，實現科學標準化種植，實現高產、高質、高價。
通過物聯網溯源平臺的搭建，對苗木種植精準施肥每一個環節的信息追蹤，精準管理水肥灌溉自動化流程，滿足大眾對食品安全的高標準要求，獲得更廣闊的銷售渠道與更高的產品附加值。

河南德申農業科技發展有限公司

公司匯集農業相關專業人士，現有員工30余人，其中高級工程師9人，技工10人。公司專注于農業灌溉、農業節水與農業物聯網領域多年，主營水肥一體機、遠程灌溉控制器、電磁閥、智能控制柜、自動卷簾機以及農業物聯網傳感器、云平臺、農業溯源體系等相關產品，提供從方案設計、軟件開發、項目預算、施工、調試到完工后培訓等整套服務。公司承諾努力為每一位客戶提供最優質的服務。

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