自然物聯(lián)科技——無(wú)土栽培農(nóng)業(yè)智能灌溉系統(tǒng)

有效和節(jié)水灌溉的重要性

當(dāng)前，隨著全球氣溫升高，我國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用狀況日益嚴(yán)峻。自2008年起，我國(guó)的地表水資源開(kāi)始出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，北方地區(qū)的地表水資源比常年值少16%，而我國(guó)31個(gè)省、自治區(qū)中已有19個(gè)省、自治區(qū)的地表水資源比常年值少。不但地表水資源短缺，我國(guó)的地下水資源也開(kāi)始出現(xiàn)短缺。伴隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提高，全國(guó)的用水量，尤其是農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水，由于我國(guó)水資源已經(jīng)出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，因此，國(guó)家開(kāi)始重視水資源的利用。相對(duì)于上個(gè)世紀(jì)，在國(guó)家的宏觀調(diào)控下，全國(guó)的用水量開(kāi)始趨于穩(wěn)定，限制了南方的用水量上升，北方的水資源也在國(guó)家的控制下達(dá)到利用。

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云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)：

通過(guò)基礎(chǔ)設(shè)備、核心技術(shù)、平臺(tái)服務(wù)、服務(wù)范圍和終端用戶(hù)，智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)平臺(tái)的搭建。

1.基礎(chǔ)設(shè)備包括物聯(lián)網(wǎng)傳感器、控制器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通訊單元，以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知層、傳輸層。

核心技術(shù)包括標(biāo)準(zhǔn)接口平臺(tái)，數(shù)據(jù)安全加密傳輸存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)模型應(yīng)用，以及服務(wù)器端、網(wǎng)絡(luò)端、 PC端、手機(jī)端的客戶(hù)端應(yīng)用

3.平臺(tái)服務(wù)包括以下方面：管理服務(wù)(種植管理、行政、加工管理、專(zhuān)家會(huì)診、決策分析)和監(jiān)測(cè)服務(wù)(遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、自動(dòng)監(jiān)測(cè))。

4.服務(wù)包括種植、林業(yè)、水利、畜牧和漁業(yè)等領(lǐng)域。

5.終用戶(hù)包括管理部門(mén)、生產(chǎn)和種植部門(mén)、產(chǎn)業(yè)鏈和消費(fèi)部門(mén)。

智能灌溉系統(tǒng)小知識(shí)：

控制用水量的管理

實(shí)施二級(jí)計(jì)量，以出口流量監(jiān)測(cè)作為本地區(qū)總用水量的計(jì)量單位，通過(guò)各支管壓力傳感器采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算各支管輪灌溉量，配合閥門(mén)自動(dòng)控制功能，實(shí)現(xiàn)各閥門(mén)控制單元的用水量統(tǒng)計(jì)。泵同時(shí)引入流量控制，當(dāng)超過(guò)總用水量時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程控制，限制區(qū)域用水量。

實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控

采用水位和視頻監(jiān)控技術(shù)，對(duì)滴灌溉源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)發(fā)布缺水預(yù)警；采用泵電流和電壓監(jiān)測(cè)、出水口壓力和流量監(jiān)測(cè)、管網(wǎng)干管流量和壓力監(jiān)測(cè)等方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)滴灌系統(tǒng)發(fā)生的爆管、漏水、低壓運(yùn)行等不合理灌溉事件，及時(shí)通知系統(tǒng)維護(hù)人員，保滴灌系統(tǒng)的運(yùn)行。

智能灌溉系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生：

本系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅解決了傳統(tǒng)灌溉中存在的大量水資源浪費(fèi)、人力物力浪費(fèi)和改良土壤環(huán)等問(wèn)這有利于植物的健康生長(zhǎng)。所以要想合理灌溉，施肥，我們國(guó)家是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，同時(shí)又是一個(gè)用水大國(guó)，而且我們的水資源極其匱乏，水資源危機(jī)已經(jīng)成為制約我們經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸可持續(xù)性的重要要素。目前，農(nóng)業(yè)用水約占水量的80%，農(nóng)業(yè)灌溉效率普遍不高，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。該比率很低，因此，解決農(nóng)業(yè)灌溉用水問(wèn)題，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了系統(tǒng)。

智能化灌溉系統(tǒng)采用可編程序控制器內(nèi)部預(yù)先控制程序的調(diào)整和控制設(shè)備的檢修。灌溉系統(tǒng)中，濕度傳感器采集土壤中干濕信號(hào)被測(cè)濕度信號(hào)采用模塊化 A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，將標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成濕度數(shù)字信號(hào)，輸入可編程控制器?？删幊绦蚩刂破鲀?nèi)部將標(biāo)準(zhǔn)濕灌溉過(guò)度值設(shè)為50%-60% RH，實(shí)際測(cè)得的濕度信號(hào)與50%-60% RH比較分為：在此范圍內(nèi)，超離開(kāi)這一范圍，小于這一范圍的三個(gè)。

農(nóng)業(yè)土壤墑情監(jiān)測(cè)概述

該站可實(shí)現(xiàn)土壤墑情(土壤濕度)的長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)。使用者可根據(jù)監(jiān)測(cè)需要，靈活地布置土壤水分傳感器，也可將傳感器設(shè)置在不同深度，用于土壤水分剖面測(cè)量。該系統(tǒng)還提供了額外的擴(kuò)展能力，可以根據(jù)監(jiān)測(cè)要求增加相應(yīng)的傳感器，以監(jiān)測(cè)土壤溫度、土壤電導(dǎo)率、土壤 PH值、地下水位、地下水水質(zhì)和空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速風(fēng)向、雨量等信息，以滿(mǎn)足系統(tǒng)功能升級(jí)的需要。

該系統(tǒng)能全l面、科學(xué)、真實(shí)地反映被測(cè)地區(qū)土壤變化，能及時(shí)、準(zhǔn)確地提供各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的土壤墑情，為減災(zāi)抗旱工作提供重要的基礎(chǔ)信息。

智能水肥灌溉系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：

(1)提高化肥利用率，節(jié)約用肥

將溶解后的肥料通過(guò)輸水管網(wǎng)系統(tǒng)直接輸送到作物根部，再通過(guò)微灌或滴灌等方式，將水分和養(yǎng)分直接輸送到作物根部集中的地方附近的土壤中。

因此，當(dāng)當(dāng)根區(qū)土壤水分飽和時(shí)，微灌和滴灌流量較小，肥料滲透土壤的速度較慢，因而在一定程度上延長(zhǎng)了作物吸收水肥的時(shí)間，當(dāng)土壤水分飽和時(shí)立即停止灌l(xiāng)水，與傳統(tǒng)灌溉和施肥相分離，微灌和滴灌大大降低了因過(guò)量灌溉造成的肥料向深層土壤滲漏造成的損失，同時(shí)也僅占溝灌的30%-40%，大大提高了肥料的利用率。

(2)精量施肥、節(jié)省勞動(dòng)力和時(shí)間

根據(jù)不同作物的生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)，制定不同的施肥方案，根據(jù)作物需水量和需肥規(guī)律隨時(shí)施入，缺什么補(bǔ)什么，做到精準(zhǔn)施肥。

常規(guī)的田間管理，每次施肥和灌溉都要先挖穴或開(kāi)淺溝，施肥 灌溉需要耗費(fèi)大量的勞力，如果是在丘陵或山區(qū)，又大大增加了施肥灌溉的難度和強(qiáng)度。而且在建立好灌l(xiāng)水線路之后，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)可以根據(jù)作物的生長(zhǎng)狀況、土壤濕度和養(yǎng)分含量等情況，采用自動(dòng)控制方式，定時(shí)定量地將水分、養(yǎng)分按比例提供給作物。