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河南德申農業(yè)科技發(fā)展有限公司
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水肥一體化整體升級-建設方案

2021-05-18 德申農業(yè)

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(zhù)最常見(jiàn)、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(shí)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(méi)有從科學(xué)角度上達到針對作物生長(cháng)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(huán)境的污染。因此此次智慧農業(yè)一體化改造，將解決現有資源的整合優(yōu)化問(wèn)題，并補足智慧農業(yè)中的缺失環(huán)節，完成水肥一體化的自動(dòng)控制，用最便捷的方式實(shí)現園區內設施設備的智能化控制，達到技術(shù)落地，簡(jiǎn)便易用，效率提升，節能減排的目的。

一、建設目標

本項目通過(guò)水肥一體自動(dòng)控制系統的實(shí)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(guò)濾器、田間灌溉管網(wǎng)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(shí)、隨地進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)處理，實(shí)現水肥自動(dòng)化。為現代農業(yè)綜合信息監測、環(huán)境控制以及智能管理提供科學(xué)依據。通過(guò)精準的水肥流量自動(dòng)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(chǎn)量、提升作物品質(zhì)打下基礎。擬通過(guò)項目實(shí)施，實(shí)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(chǎn)量、提高質(zhì)量的目標，并為農產(chǎn)品溯源提供安全保障。

二、建設要求

1、項目作為園區物聯(lián)網(wǎng)建設的一個(gè)核心節點(diǎn)，要預留與園區其他各區、其他各設施接口進(jìn)行串聯(lián)的接口。
2、項目技術(shù)標準與依據，符合國家規定的關(guān)于軟件編寫(xiě)、信息識別、信息安全、硬件質(zhì)量標準等要求。
3、通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)水肥自動(dòng)化控制系統，將整個(gè)水肥控制流通環(huán)節進(jìn)行信息追蹤與展示。
4、低功耗、無(wú)線(xiàn)、數據快速無(wú)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(wǎng)系統和灌水器等四部分，實(shí)際生產(chǎn)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(wú)線(xiàn)采集控制系統。支持pc端以及微信端實(shí)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(chǎn)者很方便的實(shí)現自動(dòng)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(guò)與供水系統有機結合，實(shí)現智能化控制?？蓪?shí)現智能化監測、控制灌溉中的供水時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)，電磁閥可以自動(dòng)開(kāi)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(dòng)關(guān)閉電磁閥系統?？筛鶕r(shí)間段調度整個(gè)灌區電磁閥的輪流工作，并手動(dòng)控制灌溉和采集墑情。整個(gè)系統可協(xié)調工作實(shí)施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實(shí)現節水、節電，減少勞動(dòng)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(guò)濾器、田間灌溉管網(wǎng)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(wǎng)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(mén)多采用鐵件。干管或分干管的端進(jìn)水口設閘閥，支管和輔管進(jìn)水口處設球閥。
輸配水管網(wǎng)的作用是將部處理過(guò)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(huán)境數據采集器

環(huán)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?？赏瑫r(shí)監測大氣溫度、大氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、雨量、風(fēng)速、風(fēng)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(diǎn)，可實(shí)現定時(shí)氣象數據采集、實(shí)時(shí)時(shí)間顯示、氣象數據定時(shí)存儲、氣象數據定時(shí)上報、參數設定等功能。

5）、無(wú)線(xiàn)閥門(mén)控制器

閥門(mén)控制器是接收由田間工作站傳來(lái)的指令并實(shí)施指令的下端。閥門(mén)控制器直接與管網(wǎng)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(kāi)閉進(jìn)行控制，同時(shí)也能夠采集田間信息，并上傳信息至田間工作站，一個(gè)閥門(mén)控制器可控制多個(gè)電磁閥。
電磁閥是控制田間灌溉的閥門(mén)，電磁閥由田間節水灌溉設計輪灌組的劃分來(lái)確定安裝位置及個(gè)數。


6）、灌水器系統

微灌按微灌灌水流量小，一次灌水延續時(shí)間較長(cháng)，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(shí)現兩用水計量，通過(guò)出口流量監測作為本區域內用水總量計量，通過(guò)每個(gè)支管壓力傳感采集數據實(shí)時(shí)計算各支管的輪灌水量，與閥門(mén)自動(dòng)控制功能結合，實(shí)現每一個(gè)閥門(mén)控制單元的用水量統計。同時(shí)水泵引入流量控制，當超過(guò)用水總量將通過(guò)遠程控制，限制區域用水。

2：運行狀態(tài)實(shí)時(shí)監控
通過(guò)水位和視頻監控能夠實(shí)時(shí)監測滴灌系統水源狀況，及時(shí)發(fā)布缺水預警；
通過(guò)水泵電流和電壓監測、出水口壓力和流量監測、管網(wǎng)分干管流量和壓力監測，能夠及時(shí)發(fā)現滴灌系統爆管、漏水、低壓運行等不合理灌溉事件，及時(shí)通知系統維護人員，保障滴灌系統。
3：閥門(mén)自動(dòng)控制功能
通過(guò)對農田土壤墑情信息、小氣候信息和作物長(cháng)勢信息的實(shí)時(shí)監測，采用無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)技術(shù)，實(shí)現閥門(mén)的遙控啟閉和定時(shí)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(dòng)開(kāi)啟水泵、閥門(mén)，實(shí)現無(wú)人職守自動(dòng)灌溉，分片控制，預防人為誤操作。

4：PC展示平臺
通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化智能監測平臺，能夠為用戶(hù)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(fā)送等服務(wù)。該平臺以集中式分區化的方式為用戶(hù)提供便捷、經(jīng)濟、有效的遠程監控整體解決方案。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能監測平臺，用戶(hù)可以不受時(shí)間、地點(diǎn)限制對監控目標進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、管理、觀(guān)看和接收報警信息。
5：移動(dòng)終端
建立手機系統，客戶(hù)直接采用微信客戶(hù)端就可以控制和查看實(shí)時(shí)數據，手機端具有手動(dòng)啟動(dòng)、關(guān)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(tài)監測和系統運行的現場(chǎng)管理；實(shí)現 區域用水量計量管理、旱情和灌溉預報專(zhuān)家決策、信息發(fā)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(jìn)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(shí)現灌溉工程的精細化維護運行管理。
　　節水灌溉自動(dòng)化控制系統能夠充分發(fā)揮現有的節水設備作用，優(yōu)化調度，提益，通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)的應用，更加節水節能，降低灌溉成本，提高灌溉質(zhì)量，將使灌溉更加科學(xué)、方便，提高管理水平。

（四）項目實(shí)施計劃

項目自批復下達、具備進(jìn)場(chǎng)條件起開(kāi)始實(shí)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(shí)施，項目各環(huán)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(shù)培訓，完成驗收。

灌溉水肥一體化實(shí)施方案

由于農業(yè)現代化迅速發(fā)展，農民對農田、林果業(yè)等農作物的生產(chǎn)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(dòng)強度，利于農業(yè)、林果業(yè)豐收、豐產(chǎn)，我們公司研發(fā)并申報的專(zhuān)利產(chǎn)品《外鑲內嵌式滲灌管》解決了以上的所有問(wèn)題。
地埋式滲灌技術(shù)式把滲管買(mǎi)入地下，使滲出的水直接灌溉于植物的根系，并能實(shí)現水、肥、藥、氣一體化的灌溉技術(shù)。滲灌可埋于20-60厘米，具有灌溉后地表水分不蒸發(fā)、不風(fēng)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(cháng)草，減少病蟲(chóng)害等特點(diǎn)，可做到精準灌溉、精準施肥、節約資源、增產(chǎn)增收的效果。使用壽命長(cháng)，經(jīng)多次實(shí)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(dòng)化、智能化等技術(shù)效果更明顯。

具體實(shí)施方案

一：
1、材料：PE 、PVC兩種材料，特點(diǎn)：安裝方便、實(shí)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(guò)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(kāi)溝：根據實(shí)際情況進(jìn)行挖溝，一律要求支管要比滲管低10CM左右。滲管開(kāi)溝：果樹(shù)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(shù)人員進(jìn)行指導式專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行安裝。
4、項目預算（根據現場(chǎng)實(shí)際情況報價(jià)包含所有材料）
三、項目建設后運行模式
農業(yè)發(fā)展，已經(jīng)向追求高產(chǎn)、高效、高質(zhì)的現代農業(yè)管理模式的發(fā)展。農業(yè)創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)園區，積極探索研究智慧農業(yè)，發(fā)展規模農業(yè)與精品農業(yè)，實(shí)施全區生態(tài)化發(fā)展理念，帶動(dòng)區域內農業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行科學(xué)規范生產(chǎn)，提高生產(chǎn)技能和經(jīng)濟效益。項目建成后，將推動(dòng)新型職業(yè)農民共同探討物聯(lián)網(wǎng)智慧農業(yè)水肥一體自動(dòng)控制的發(fā)展道路，通過(guò)展示、示范、培訓，引導更多政策支持與社會(huì )資源共同推動(dòng)農產(chǎn)品信息化、自動(dòng)化管理，農產(chǎn)品標準化建立，為最終實(shí)現農產(chǎn)品區域品牌建設奠定實(shí)踐基礎。
四、項目效益
（一）社會(huì )效益
增強內生動(dòng)力。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信息交互，促進(jìn)融合發(fā)展，提高技術(shù)水平。推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展，提高農業(yè)從業(yè)人員素質(zhì)。
示范先行，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過(guò)智慧農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)水肥自動(dòng)化體系建設，加快種植業(yè)結構調整，促進(jìn)苗山鎮下家溝寸農業(yè)的又快又好發(fā)展，為指導和引導全鎮的農業(yè)建設和發(fā)展起到良好的示范和帶動(dòng)效應。
（二）經(jīng)濟效益
通過(guò)智慧農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)水肥自動(dòng)化體系建設降低企業(yè)管理投入，提升管理效率。降低勞動(dòng)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(chǎn)品標準化奠定基礎。
依托物聯(lián)網(wǎng)大數據分析，實(shí)時(shí)掌握環(huán)境變化及病蟲(chóng)害狀態(tài)，及時(shí)作出應對措施，建立起標準作物模型庫，降低生產(chǎn)風(fēng)險，降低經(jīng)濟損失，實(shí)現科學(xué)標準化種植，實(shí)現高產(chǎn)、高質(zhì)、高價(jià)。
通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)溯源平臺的搭建，對苗木種植精準施肥每一個(gè)環(huán)節的信息追蹤，精準管理水肥灌溉自動(dòng)化流程，滿(mǎn)足大眾對食品安全的高標準要求，獲得更廣闊的銷(xiāo)售渠道與更高的產(chǎn)品附加值。

河南德申農業(yè)科技發(fā)展有限公司

公司匯集農業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)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(zhuān)注于農業(yè)灌溉、農業(yè)節水與農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域多年，主營(yíng)水肥一體機、遠程灌溉控制器、電磁閥、智能控制柜、自動(dòng)卷簾機以及農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器、云平臺、農業(yè)溯源體系等相關(guān)產(chǎn)品，提供從方案設計、軟件開(kāi)發(fā)、項目預算、施工、調試到完工后培訓等整套服務(wù)。公司承諾努力為每一位客戶(hù)提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
 

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