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河南德申农业科技发展有限公司

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水肥一体化整体升级-建设方案

2021-05-18 德申农业

山西晋城果园项目——水肥一体化整体升级建设方案

概述：山西晋城果园整体面积达200亩，现在还保留着最常见、最普遍的施肥、灌溉（漫灌）方式，漫灌是在田间不做任何沟埂，灌水时任其在地面漫流，借重力作用浸润土壤，是一种比较粗放的灌水方法，施肥方式也没有从科学角度上达到针对作物生长的精准有效施肥，现有的种植方式使水、肥、药都从一定程度上造成了浪费，甚至造成环境的污染。因此此次智慧农业一体化改造，将解决现有资源的整合优化问题，并补足智慧农业中的缺失环节，完成水肥一体化的自动控制，用最便捷的方式实现园区内设施设备的智能化控制，达到技术落地，简便易用，效率提升，节能减排的目的。

一、建设目标

本项目通过水肥一体自动控制系统的实施，水肥一体化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、以及混合罐、混合泵组成。
根据苗木需求与设定值，随时、随地进行手动或自动处理，实现水肥自动化。为现代农业综合信息监测、环境控制以及智能管理提供科学依据。通过精准的水肥流量自动控制调肥、配肥，建立起更准确的作物种植模型库，为提高作物产量、提升作物品质打下基础。拟通过项目实施，实现减少人工投入60%、灌溉节水80%、减少化肥使用50%，达到增加产量、提高质量的目标，并为农产品溯源提供安全保障。

二、建设要求

1、项目作为园区物联网建设的一个核心节点，要预留与园区其他各区、其他各设施接口进行串联的接口。
2、项目技术标准与依据，符合国家规定的关于软件编写、信息识别、信息安全、硬件质量标准等要求。
3、通过物联网水肥自动化控制系统，将整个水肥控制流通环节进行信息追踪与展示。
4、低功耗、无线、数据快速无损传输。数据可提取、可分析。

三、建设内容

水肥一体化系统原理图：水肥一体化系统通常包括水源工程、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。

1）、水肥一体机

水肥一体机系统结构包括：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。

2）、施肥系统

水肥一体化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。

3）、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，支管一般采用PE管材或PVC管材，管径根据流量分配置,毛管目前多选用内镶式滴灌带或边缝迷宫式滴灌带；部及大口径阀门多采用铁件。干管或分干管的端进水口设闸阀，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，毛管是微灌系统的末一管道，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。

4）、环境数据采集器

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；具有高精度高可靠性的特点，可实现定时气象数据采集、实时时间显示、气象数据定时存储、气象数据定时上报、参数设定等功能。

5）、无线阀门控制器

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。

6）、灌水器系统

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。

7）、系统功能

1：用水量控制管理
实现两用水计量，通过出口流量监测作为本区域内用水总量计量，通过每个支管压力传感采集数据实时计算各支管的轮灌水量，与阀门自动控制功能结合，实现每一个阀门控制单元的用水量统计。同时水泵引入流量控制，当超过用水总量将通过远程控制，限制区域用水。

2：运行状态实时监控
通过水位和视频监控能够实时监测滴灌系统水源状况，及时发布缺水预警；
通过水泵电流和电压监测、出水口压力和流量监测、管网分干管流量和压力监测，能够及时发现滴灌系统爆管、漏水、低压运行等不合理灌溉事件，及时通知系统维护人员，保障滴灌系统。
3：阀门自动控制功能
通过对农田土壤墒情信息、小气候信息和作物长势信息的实时监测，采用无线或有线技术，实现阀门的遥控启闭和定时轮灌启闭。根据采集到的信息，结合当地作物的需水和灌溉轮灌情况制定自动开启水泵、阀门，实现无人职守自动灌溉，分片控制，预防人为误操作。

4：PC展示平台
通过物联网水肥一体化智能监测平台，能够为用户提供传感器数据、图片远程、采集、传输、储存、处理及报警信息发送等服务。该平台以集中式分区化的方式为用户提供便捷、经济、有效的远程监控整体解决方案。通过物联网智能监测平台，用户可以不受时间、地点限制对监控目标进行实时监控、管理、观看和接收报警信息。
5：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。

6：运维管理功能
包括系统维护、状态监测和系统运行的现场管理；实现区域用水量计量管理、旱情和灌溉预报专家决策、信息发布等功能的远程决策管理；以及对用水、耗电、灌水量、维护、材料消耗等进行统计和成本核算，对灌溉设施设备生成定期维护计划，记录维护情况，实现灌溉工程的精细化维护运行管理。
　　节水灌溉自动化控制系统能够充分发挥现有的节水设备作用，优化调度，提益，通过自动控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉成本，提高灌溉质量，将使灌溉更加科学、方便，提高管理水平。

（四）项目实施计划

项目自批复下达、具备进场条件起开始实施，2周内完成。
第一阶段：项目设计（2-5天）：方案设计、审核。
第二阶段：项目施工（10-15天）：工程设计、软硬件系统实施，项目各环节的施工落地。
第三阶段：竣工验收（2-5天）：系统运行，人员技术培训，完成验收。

灌溉水肥一体化实施方案

由于农业现代化迅速发展，农民对农田、林果业等农作物的生产要求有很大的提高，对于水肥一体化提出了跟高的要求。为达到高效节水、节肥、省工，减轻劳动强度，利于农业、林果业丰收、丰产，我们公司研发并申报的专利产品《外镶内嵌式渗灌管》解决了以上的所有问题。
地埋式渗灌技术式把渗管买入地下，使渗出的水直接灌溉于植物的根系，并能实现水、肥、药、气一体化的灌溉技术。渗灌可埋于20-60厘米，具有灌溉后地表水分不蒸发、不风干、地下土壤湿润、土地不板结、化肥不流失、不污染水源、地表不长草，减少病虫害等特点，可做到精准灌溉、精准施肥、节约资源、增产增收的效果。使用寿命长，经多次实践结果显示，渗灌方式比传统灌溉方式节水80%，节肥50%，省工60%，再结合信息化、自动化、智能化等技术效果更明显。

具体实施方案

一：
1、材料：PE 、PVC两种材料，特点：安装方便、实用；
2、水灌：一律要求，出水量不低于300M³/H,压力要求地表以上0.2MPa；
3、局部施肥过滤系统；
4、管道：干管、主管、支管、灌水器、渗灌管；
二、管道安装

1、开沟：根据实际情况进行挖沟，一律要求支管要比渗管低10CM左右。渗管开沟：果树根部以上5CM左右。

2、回填要求：石块、大物等不能与管道壁直接接触，人工回填为好。
3、设备与管道安装，要求技术人员进行指导式专业人员进行安装。
4、项目预算（根据现场实际情况报价包含所有材料）
三、项目建设后运行模式
农业发展，已经向追求高产、高效、高质的现代农业管理模式的发展。农业创新创业园区，积极探索研究智慧农业，发展规模农业与精品农业，实施全区生态化发展理念，带动区域内农业产业进行科学规范生产，提高生产技能和经济效益。项目建成后，将推动新型职业农民共同探讨物联网智慧农业水肥一体自动控制的发展道路，通过展示、示范、培训，引导更多政策支持与社会资源共同推动农产品信息化、自动化管理，农产品标准化建立，为最终实现农产品区域品牌建设奠定实践基础。
四、项目效益
（一）社会效益
增强内生动力。通过物联网技术信息交互，促进融合发展，提高技术水平。推进产学研融合发展，提高农业从业人员素质。
示范先行，引领产业发展。通过智慧农业物联网水肥自动化体系建设，加快种植业结构调整，促进苗山镇下家沟寸农业的又快又好发展，为指导和引导全镇的农业建设和发展起到良好的示范和带动效应。
（二）经济效益
通过智慧农业物联网水肥自动化体系建设降低企业管理投入，提升管理效率。降低劳动力工作强度，提高工作效率，增加管理范围，减少农资使用，降本增效，为农产品标准化奠定基础。
依托物联网大数据分析，实时掌握环境变化及病虫害状态，及时作出应对措施，建立起标准作物模型库，降低生产风险，降低经济损失，实现科学标准化种植，实现高产、高质、高价。
通过物联网溯源平台的搭建，对苗木种植精准施肥每一个环节的信息追踪，精准管理水肥灌溉自动化流程，满足大众对食品安全的高标准要求，获得更广阔的销售渠道与更高的产品附加值。

河南德申农业科技发展有限公司

公司汇集农业相关专业人士，现有员工30余人，其中高级工程师9人，技工10人。公司专注于农业灌溉、农业节水与农业物联网领域多年，主营水肥一体机、远程灌溉控制器、电磁阀、智能控制柜、自动卷帘机以及农业物联网传感器、云平台、农业溯源体系等相关产品，提供从方案设计、软件开发、项目预算、施工、调试到完工后培训等整套服务。公司承诺努力为每一位客户提供最优质的服务。

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