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一、辣椒5G智慧农业物联网大数据平台丨水肥一体化控制系统
系统简介
水肥一体化智能控制系统通过与灌溉系统相结合，实现智能化控制。系统由物联网监控平台、气象数据采集终端、视屏监控、施肥一体机、过滤系统、阀门控制器、电磁阀、田间水管线等组成。
图为河南益民控股5G+智慧辣椒种植基地水肥一体化系统控制中心
概述
水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。水肥一体化是借助压力系统(或地形自然落差)，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥液与灌溉水一起，通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道、喷枪或喷头形成喷灌、均匀、定时、定量，喷洒在作物发育生长区域，使主要发育生长区域土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不同的作物的需肥特点，土壤环境和养分含量状况，需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。
系统原理图
水肥一体化系统通常包括水源工程、首部枢纽、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。
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。
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。
4.1：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，管径根据流量分级配置，毛管目前多选用内镶式滴灌带或边缝迷宫式滴灌带；首部及大口径阀门多采用铁件。干管或分干管的首端进水口设闸阀，支管和辅管进水口处设球阀。
输配水管网的作用是将首部处理过的水，按照要求输送到灌水单元和灌水器，毛管是微灌系统的最末一级管道，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。
4.2：环境数据采集器
4.2.1气象信息采集
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。
4.2.2土壤墒情采集
土壤检测仪可实现对土壤不同深度的温度、湿度、EC、PH等数据监控，通过5G信号传输至AI农大数据平台，借助于大数据平台的综合建模分析，从而给出土壤土质的综合评级，并语音播报。
4.3：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。
4.4：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，能够较精确的控制灌水量，能把水和养分直接地输送到作物根部附近的土壤中去。
系统功能
5.1：用水量控制管理
实现两级用水计量，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。
5.2：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，保障滴灌系统高效。
5.3：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。
5.4：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。
5.5：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。
5.6：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，提高效益，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。
二、农业物联网是什么
农业物联网是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用，物联网的优势是实现资源优化配置，让农资、农户、市场需求和农业技术专家间的信息互通，从减少种植成本、提高产出量和按需生产三个环节在满足市场需求的前提下实现农民增收的目的。
农业物联网由感知层、传输层和处理层构成。感知层的传感器技术、条码技术、全球定位等技术采集的数据信息通过传输层的有线、无线传感器网络技术和移动通信技术传输到处理层的农业预测、诊断、控制、决策以及预警等智能化模块。
三、智慧农业包括哪些智慧设备呢?通常会遇到哪些问题?
包括环境参数传感器：环境传感器可以根据不同地点，不同的气候环境和最终的需求来配备温湿度传感器，二氧化碳传感器，光照传感器，基质参数传感器。通过在监测点正确的安装传感器，来监测环境的情况，和环境的变化。最终的作用可以达到实时查看监测点的环境。也可以在手机端APP，随时随地的查看环境参数。
控制终端柜：控制终端柜子在整个系统里处于一个承上启下的位置，其作用非常的重要。可以整合处理采集到的环境参数。又可以根据设定的参数数，来控制设备的运行状态，温度高时开启风机，湿帘，打开遮阳。温度到达下限值一下，关闭设备运行。当植物缺水时自动开启水泵，阀门。开始给缺水的植物浇水，如果缺少肥料时，自动给植物开始注射水肥。可以设备参数实现自动，手动，定时远程控制。
视频监控：智慧农业物联网系统可以加入视频监控，在温室内，大田里安装监测摄像头通过视频直观的查看农作物的长势情况，病虫害情况等。并截图存档保留，进行分析处理。
中控管理平台：智慧农业物联网系统中控平台可以把系统内所有的数据和视频展现出来，数据的话可以集中处理，分析，存档。视频实时查看，回放。位置定位。超值后发出预警提示。
通常会遇到资金问题，智慧农业相关设备，比如水肥一体化系统、农田灌溉、智能温室大棚、恒压灌溉、小气候监测、土壤墒情监测等设备，需要大量资金，个体农户大都无力承担。由企业或者合作社来统筹资金、技术等农业生产资源;
土地问题，我国土地是国有制，因此即便由于农村人口流失造成了大量土地荒芜，无人耕种。但要想获取大面积可耕种农田，也是需要承包的;
技术问题，智慧农业也是需要人员来操作的，只是将其中大量重复性操作转嫁给系统来运行，而构成智慧农业的基础组件，如传感器等感知设备的安装应用、系统运行策略设定/调整/维修等操作，需要具有一定相关物联网知识的人员。由于农业长期以来收入低，从事人员数量少，如何培养出可以支撑智慧农业系统运行的新型农民是当务之急;
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