智能农业中的水肥一体化系统分析

摘要

水肥一体化系统的优势。该技术的优点是灌溉施肥肥效快，养分利用率提高。可以避免肥料施入干燥的表土时挥发损失、溶解慢、比最终肥料见效慢的问题。特别是避免了地表施用的铵态氮肥和尿素氮肥的挥发损失问题，既节约了氮肥，又有利于环境保护。

序

水肥一体化管理系统由水肥一体化灌溉设备、农业环境传感设备、综合管理平台、配套通信设备、手机APP终端等软硬件组成。整个系统实现了自动感知、自动上传、自动分析、自动管理的功能，是物联网技术与农业管理的完美结合。

自动灌溉施肥机的目标是实现水、肥供应的自动化管理和分配。施肥器的基本工作原理是:系统根据用户设置的施肥比例、施肥时间和周期模式、EC/pH平衡条件，设置各种逻辑组。

最后，控制器会通过一套肥料注射器的电磁阀和一套EC/pH监测系统，在合适的时间将各种肥料按一定的比例混合。

将物料注入灌溉管道，自动完成施肥任务，合理控制水肥供应。

施肥技术是以自动灌溉为基础，以自控单元为核心，结合传感检测技术和微处理器。

技术、计算机技术等现代信息技术。一套完整的自动灌溉施肥管理系统通常包括肥料注入系统、肥料混合系统、控制系统、检测系统等附件。

首先，系统概述

水肥一体化技术是一项集灌溉和施肥于一体的农业新技术。水肥一体化是指借助压力系统(或地形自然落差)，将可溶性固体或液体肥料，根据土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，与灌溉水一起配制成肥液，通过可控的管道系统供应水肥，使水肥混合后，通过管道和滴头形成滴灌，均匀、定时、定量入渗， 使主根土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不同生长阶段的需水需肥规律，设计蔬菜不同生长阶段的需求，定期按比例直接给作物提供水分和养分。

水肥一体化的重要组成部分是土壤水分监测系统。水肥一体化控制是以土壤水分测试数据为基础，按照土壤水分监测规范的要求设计的。它不仅可以实时监测土壤水分这一主要参数，还可以根据用户需求添加探头监测土壤温度、土壤电导率、土壤PH值、空气温湿度、光照强度、风速风向、二氧化碳、降雨量等信息。

二、系统结构

该系统由上位机软件系统、区域控制柜、分路控制器、变送器和数据采集终端组成。通过与供水系统的有机结合，实现智能控制。可以智能监控灌溉中的供水时间、肥料浓度、供水量。变送器(土壤湿度变送器、流量变送器等。)会实时监控灌溉情况。当灌区土壤水分达到预设的下限值时，电磁阀可自动打开，当监测到的土壤含水量和液位达到预设的灌溉定额时，电磁阀系统可自动关闭。根据时间段，可以调度整个灌区的电磁阀轮流工作，可以手动控制灌溉和土壤水分收集。整个系统可以协调实施轮灌，充分提高灌溉用水效率，实现节水节电，降低劳动强度和劳动力投入成本。

用户通过操作触摸屏进行控制，控制器会自动控制水肥过程中的重要参数，如灌溉量、吸肥量、肥料浓度、pH值等。，根据用户设定的配方和灌溉工艺参数，实现定时定量控制灌溉施肥，节水节肥，省工省时，提高产量，专用于连栋温室、日光温室、大棚、大田的种植灌溉作业。

三、系统功能:

(1)用水量控制和管理

实现两级水量计量，出口流量监测作为本区域总水量计量，通过各支管压力传感器采集的数据实时计算出各支管的轮灌水量。结合阀门自动控制功能，实现了各阀门控制单元的用水量统计。同时水泵引入流量控制。当总用水量超过时，将通过远程控制限制该区域的用水量。

(2)运行状态的实时监控

通过水位和视频监控，可以实时监控滴灌系统的水源状况，及时发出缺水预警。通过水泵电流电压监测、出水口压力流量监测、管网支管流量压力监测，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，保证滴灌系统高效运行。

(3)阀门自动控制功能

通过对农田土壤墒情信息、小气候信息和作物生长信息的实时监测，采用无线或有线技术实现阀门的远程控制开关和定时轮灌开关。根据采集到的信息，结合当地农作物需水量和灌溉轮灌情况，自动开启水泵和阀门，实现无人值守自动灌溉，分段控制，防止人为误操作。

(4)运维管理功能

包括系统维护、状态监控和系统运行的现场管理；实现区域用水量计量管理的远程决策管理、旱涝预测的专家决策、信息发布等功能；以及水、电、灌溉量、维护、材料消耗等的统计和成本核算。，生成灌溉设备定期维护计划，记录维护情况，实现灌溉工程精细化维护和运行管理。

节水灌溉自动控制系统可以充分发挥现有节水设备的作用，优化调度，提高效益。通过自动控制技术的应用，可以更加节水节能，降低灌溉成本，提高灌溉质量，使灌溉更加科学便捷，提高管理水平。

(5)移动终端APP

方便管理人员通过手机等移动终端随时随地查看系统信息，远程操作相关设备。

总体而言，水肥一体化智能灌溉系统具有以下特点:

(1)节水、节肥——高效水肥灌溉、精准控制；

(2)省时省力——可以大面积快速灌溉施肥；

(3)智能控制——根据土壤水分等相关参数自动反馈控制灌溉；

(4)提高产量——系统投入运行可提高产量30~50%。

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