项目背景

咸宁农业高新R&D试验区智慧农业物联网建设项目，用现代化装备武装农业，引进和组装先进适用技术，采用自动化、半自动设施规模化生产模式，提高生产效率，保证产品质量，依靠科技创新，着力解决制约我国农业发展的突出问题，形成可复制、可复制推广模式，提升农业可持续发展水平，促进农业农村全面升级。打造高科技农业、新型农业、科技农业、特色农业，通过本项目建设促进咸宁地方特色经济发展。

该项目由物联网硬件设备和物联网软件系统两部分组成，其中物联网硬件设备包括物联网环境监控设备、物联网智能控制设备、物联网视频监控设备和物联网水肥一体化设备。物联网软件系统包括农业大数据监控系统、物联网设备智能控制系统、农产品溯源系统以及配套的移动应用软件。

通过项目的软硬件结合，实现示范区的智能化、自动化、少人值守控制，并借助物联网智能农业云平台的大数据支持，为用户提供农业知识宣传、农产品溯源、农产品种植区域分析和建议等服务。从而实现全自动农业控制，提高产量，降低人工成本，增加净利润，降低农业种植风险。

总体系统方案介绍

智能水肥一体化灌溉系统的功能主要包括智能灌溉和智能施肥。该系统可以通过土壤N、P、K传感器、土壤PH传感器和土壤EC传感器实时监测作物土壤中的养分含量，并通过土壤养分的监测数据自动控制施肥系统。当土壤养分低于标准值时，系统可以自动开启施肥系统，当土壤养分达到标准值时，系统可以自动关闭施肥系统。通过数据支持的施肥，更合理的给作物施肥。

此外，智能水肥一体化系统实现了手机的对接，作物的土壤温度、湿度、氮、磷、钾等养分数据都可以在手机上实时观察，让你更直观、更及时地了解作物的环境情况，手机还可以实现控制功能，比如手动开启灌溉系统、手动关闭灌溉系统，从而大大提高种植效率。

鸿昇智能水肥一体化物联网智能灌溉设备安装示意图如图。首先，来自水塔的灌溉水经过自动过滤设备过滤，过滤后的水塔水质杂质少。水肥机采用三组自动反冲洗叠片式过滤器，充分过滤水源中的杂质，防止滴灌带在灌溉时堵塞。水肥一体机主要利用3个通道吸肥，根据不同作物所需的不同营养液进行精准比例混合灌溉，以节水节肥、省工省力、高产高效为主要目标。在水肥机前端安装压力表、自动泄压阀、排气阀、止回阀等设备，更好地监控水管的压力和泄压情况。止回阀也可以防止管道水倒流，造成不必要的损失。为了保证营养液和水的充分混合比例，达到精准施肥的效果，利用营养池进行二次混合，精准配比，再通过灌溉管道分配到各个大棚进行智能灌溉。

1.水肥一体机

水肥一体机主要利用3个通道吸肥，根据不同作物所需的不同营养液进行精准比例混合灌溉，主要目标是节水节肥、省工省力、高产高效。

根据现场环境、场地等因素，通过调查当天与现场工作人员的沟通，确定在2号大棚南侧空地安装水肥机，建设水肥机房。水肥机及主管道铺设示意图如图所示。一方面可以降低温室面积占用率，增加农作物种植面积；另一方面可以就近取水，2号大棚南侧已经铺设了水塔管道，方便取水。

2.自动过滤设备

灌溉用水的主要来源是水塔集中供水，水塔的水质经过过滤后杂质较少。水肥机采用三组自动反冲洗叠片式过滤器，充分过滤水源中的杂质，防止滴灌带在灌溉时堵塞。

3.营养池二次精确配比

为了保证营养液和水的充分混合比例，达到精准施肥的效果，使用了营养池进行二次混合。为了达到灌溉效果和灌溉市场持续时间，营养池的俯视图和剖视图如图4所示。采用两个2000*2000*1500mm的营养池，营养池壁厚为250mm水泥混凝土，内外采用两层防水渗漏，保证营养池的密封性。营养池底部设计有漏斗状凹陷，后期清理营养池更方便。营养池顶部采用250毫米水泥预制板，预制板顶部设有进水口和出水口，便于母液和清水的注入以及混合肥料的吸灌。预制板上方预留600*600mm的清洗口，方便工人在营养池内操作。

4.灌溉施肥泵

肥料泵主要用于从两个营养池中吸出灌溉用的肥料，每个吸肥口都装有过滤网，防止滴灌带堵塞。每个营养池管道中安装的电动蝶阀可以远程智能控制。

5.监测营养液的PH/EC

当母液和清水注入营养池时，它们按比例混合，并由水质PH和水质EC传感器监测。当数值达到作物所需的营养值时，自动灌溉。PH值和EC值可以在水肥机和软件平台中实时显示和查看。

6.管道和脉冲电磁阀的智能控制

灌溉主管道采用PE63管，敷设在温室走廊一侧，埋深约30cm，便于后期维护。支管采用PE50管，温室走廊两侧做Z形灌溉出口，方便两侧不同区域的作物灌溉。每个出水口都装有脉冲电磁阀，脉冲阀通过解码器连接水肥机，水肥机可以分时段定时。定量精准灌溉。每个出水口在脉冲阀中间装有U型球阀控制开关，防止脉冲阀灌溉失败，并装有肥料通道检测装置。

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