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物联网与示范基地水肥一体化(滴灌)技术实行方案
目录
施工注意事项: 30
一、项目概述
1、项目名称
树莓水肥一体化(滴灌)物联网示范基地建设项目
2、项目建设单位
XXXXXXXX有限公司
3、项目建设地点
XXX省XXX市XXX县XXXXX项目
4、项目建设内容
、一套小型气象站
小型气象站用于对风速、风向、雨量、空气温度、空气湿度、光合有效辐射、等多种气象要素进行全天候现场监测,为农业种植提供数据分析的根据。也可以实现对土壤墒情(土壤温湿度)的长时间持续监测,全面、科学、真实地反映被监测区的土壤变化,及时、精确地提供各监测点的土壤墒情状况,为减灾抗旱提供了重要的基本信息。
、一套智能施肥灌溉系统
智能施肥灌溉系统可以结合墒情数据以及气象数据等信息,可协调工作实行轮灌,充足提高灌溉用水效率,实现节水、节电,减少劳动强度,减少人力投入成本等工作。
、多套土壤墒情监测站(阀门控制站)
土壤墒情监测站可以实现对土壤墒情(土壤温湿度)的长时间持续监测,全面、科学、真实地反映被监测区的土壤变化,及时、精确地提供各监测点的土壤墒情状况,为减灾抗旱提供了重要的基本信息。
二、项目建设实行方案
1、系统简介
通过气象传感技术对园区微型气象环境进行监测,有效提高了设施农业避免、预警应急能力,保证了设施农业的安全生产。通过土壤水分贮存量及其变化规律的监测,实现墒情监测预测和其他有关生态环境监测预测服务以及施肥灌溉都具有重要意义。通过水肥一体化技术结合不同的作物的需肥特点,土壤环境和养分含量状况;作物不同生长期需水,需肥规律状况进行不同生育期的需求设计,把水分、养分定期定量,按比例直接提供应作物,保证作物灌溉施肥的肥效快,运用率高,有效的提高生产效率。
2、小型气象站
小型气象站安装效果以及现象安装如下图:(具体安装位置根据客户拟定)
ﻩ
气象环境监测分析单元是一种集气象数据采集、存储、传播和管理于一体的无人值守的气象采集系统,气象环境监测分析单元由气象传感器、气象数据采集仪和物联网平台软件三部分构成。可同步监测大气温度、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;风速风向传感等传感器为气象专用传感器,具有高精度高可靠性的特点。气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、气象数据定期存储、参数设定、和谐的人机界面和原则通信功能。系统内置大容量FLASH存储芯片;多种通讯接口可以很以便的与计算机建立有线通讯连接,若选配GPRS无线通讯模块还可实现气象设备与计算机监控中心的远程无线连接。电源系统采用风光互补供电系统或交流220V、直流5V、12V、太阳能等多种供电方式,并且完善的防雷击、抗干扰等保护措施。保证运营于多种恶劣的野外环境实现高稳定性、高精度、无人值守的特点。
通过平台上查看数据
ﻮ
3、智能施肥灌溉系统
500亩基地既有泵房,由于泵房面积不拟定,因此整体方案如下:水源是采用的地下水,由于地下水水温度较低,一般是5℃-6℃,直接灌溉和施肥影响植物生长,因此一般建议在泵房附近修建一蓄水池来作为水源;
一、泵房内需要安装设备:
、蓄水池
、主水泵
水泵采用2台合适功率(具体参数根据现场地形图来选型)的离心泵,一用一备,采用一拖二的方式,当一台水泵流量不够时启动第二台水泵,控制方式采用变频控制。
立式离心泵
、恒压变频控制柜
变频水泵控制柜系统通过测到的管道压力,经变频器系统内置的PID调节器运算,调节输出频率,然后实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号(一般可作为管网压力极限信号)可适时告知PLC的进行变频泵切换。为避免水锤现象的产生,泵的开关将联动其出口阀门。
变频控制柜(外)
变频控制柜(内)
ﻩ
、过滤设备(共2级过滤系统)
由于水源是井水,因此过滤器组合选用;
第一级过滤系统:离心式过滤器
离心式过滤器基于重力及离心力的工作原理,清除重于水的固体颗粒。水由进水管切向进入离心过滤器体内,旋转产生离心力,推动泥沙及密度较高的固体颗粒沿管壁流动,形成旋流,使沙子和石块进入集砂罐,净水则顺流沿出水口流出,即完毕水砂分离。
重要用途:
这种过滤器安装在井及泵站旁,最适应于分离水中具有的大量沙子及石块,在满足过滤规定的条件下,分离60-150目砂石的能力可达到92-98%。它一般不单独使用,而只是作为过滤系统的前段过滤。
ﻮ第二级过滤系统:叠片过滤器
全自动反冲洗叠片过滤器
当达到一定的压差时,或设定的时间内系统自动进入反冲洗状态,控制器控制阀门变化水流方向,过滤器底部单向隔阂关闭主通道,反冲洗进入四组喷嘴通道,和喷嘴通道连接的活塞腔内的水压上升,活塞向上运动克服弹簧对叠片的压力,并在叠片组顶部释放活塞空间,同步反冲洗水从四组喷嘴通道上面的35*4个喷嘴沿叠片切线的方向高速喷射,使叠片旋转并均匀分开,喷洗水喷洗叠片表面,将截留在叠片上的杂质喷洗甩出。当反冲洗结束时,水流方向再次变化,叠片再次被压紧,系统重新进入过滤状态。反冲洗控制器操作简朴,可根据压差,时间或两者组合对过滤器或工作站进行全面控制。叠片过滤器滤芯不必更换,寿命可达之久。
ﻩ
全自动反冲洗
手动反冲洗
手动过滤器
ﻩ
手动反冲洗叠片过滤器:根据前后压力表的值手动拧阀门进行反冲洗
手动T型叠片过滤器:长处:成本较低,
缺陷:清洗时需要将把滤芯取出进行清洗。
、施肥系统
第一种方案:考虑施肥面积,采用智能水肥一体机的话,只能采用轮灌的方式对其进行施肥;
原理图如下:
智能水肥一体机
河南云飞科技水肥一体机系统构造包涉及: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端以及微信端实行查看数据以及控制前端设备。
河南云飞科技水肥一体化智能灌溉系统可以协助生产者很以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、数据采集终端构成。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,电磁阀可以自动启动,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行轮灌,充足提高灌溉用水效率,实现节水、节电,减少劳动强度,减少人力投入成本。
PHSF-1 PHSF-2
水肥一体机实物图:ﻮ系统参数:
项目
内容
控制方式
·时间控制:设定期间灌溉
·肥水比例:设定流量比例来控制水肥比
·外部信号控制:土壤湿度控制水泵开关
·无线控制:无线采集传感器值及控制
电磁阀(区间数)
·根据项目需要可分多种区域
系统特性
·肥料控制:肥料供应量比例来控制
·流量控制:根据各个大棚内流量传感器的值判断阀门状态
·可选择施肥或者直接灌溉
·灌溉使用原灌溉网络的压力不需要加压泵
·报警及停止:超过压力上限值时发出报警及停止运营
·报警及停止:超过土湿上限值时发出报警及停止运营
·一键灌水:紧急灌水(手动灌水)
·临时停止:一键停止运营功能
·灌溉区域阀门采集使用无线传播节省拉线成本
硬件特性
·涉及嵌入式现场下位机控制器、信号采集模块、设备驱动模块以及人机交互10寸触摸屏等,可完毕灌溉精确调控、水肥信息采集、云服务器交互等工作;
智能水肥机具有迅速运算能力,配合最新传感技术以及大数据分析技术保证设备操作简朴,智能运营。支持XPH、原则MODBUS双合同切换;可支持JSON/HTTP数据上报。
·可运用lora或nb-lot技术拓展接入现场环境采集设备以及现场灌溉控制设备
外形特性
·外形尺寸:783mm*573mm*1274mm(长宽高);
·内置系统不锈钢离心泵、过滤系统,检控系统,电气柜,施肥桶和吸肥通道组合。
·10寸触摸屏显示
·棚内使用无线传播节省拉线成本
·系统标配3路注肥通道,预留1路,单通道最大施肥量420L/h;
·可与物联网平台联动,根据采集的墒情等信息智能配比,自动记录施肥时间、施肥区域、流量、PH值、EC值、各母液使用量等。
第二种方案
采用混肥池的方案,由于如果需要同步500亩地同步施肥的话,如果采用智能水肥一体机的方案的话,施肥桶体积不够,因此我们采用蓄肥池的方案;
原理图如下
集控站(控制柜)
由于田间阀门需要控制和采集混肥池的液位以及PH,EC值,因此做一台集控站(控制柜)带电磁阀集控路由,带10寸触摸屏显示,控制田间多路电磁阀,肥池注水阀,以及内置采集仪采集混肥池中液位,电导率(EC),PH值,控制混肥泵,吸肥计量泵,水泵3路电机的启停。
设备
技术规定
技术参数
集控站(控制柜)
:多路继电器控制;
,电导率(EC)传感器,水质PH值传感器,3参数的数据采集,触摸屏显示,通过控制逻辑设立3参数的上下限控制肥池注水阀的启停;
,吸肥计量泵,主水泵3路电机:3路继电器控制
多路继电器控制,一路继电器控制,
10寸触摸屏显示,可以直接在屏幕上直接进行控制阀门和点击的启动和关闭,
控制逻辑:设定要素上下限值,通过通讯模块直接传到平台上直接控制
实物图如下:
、首部泵房配件阀门
排气阀
ﻩ
)、田间阀门控制
阀门选型:由于灌溉面积过大,因此不建议市电供电,走线埋管,采用锂电池太阳能供电,根据土壤湿度的阈值(上下限)来控制阀门(电磁脉冲阀)的启停。
无线阀门控制器是专门为农业温室、农业环境控制开发生产的环境控制系统。可测量风速、风向、温度、湿度、雨量、土壤温湿度等农业环境要素,根据植物生长规定,控制开窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备,为植物生长提供最佳环境。无线阀门控制器配套的有“中间件”上位机软件,顾客可以通过该软件查看实时环境状况,实现对环境的远程监控,并可通过”中间件”实现对多路继电器的开关控制,这为农业种植带来了极大的便利。同步,由于设备采用无线通信方式,这大大减少了设备的安装成本和环境规定。
无线阀门控制器功能全面,数据测量精度高,最多可采集多达十几项环境要素的数据;同步具有软件配备继电器输出,可以控制多种温室设备。核心部件采用高性能工业微解决器为主控CPU,运营安全可靠。便携式防震构造,工业控制原则设计,适合在恶劣环境中使用。
B. 无线采集控制
中端设备定期轮询获取每个终端设备的数据以及继电器状态,并通过中端设备上传至中间件,或者其她采集器,在与其她设备连接时可采用多种方式进行通讯,因而可以便集成到其她设备上,中端设备在和终端设备通讯时采用无线通信方式,通讯距离远,通讯信号安全稳定可靠。终端设备可采用低功耗工作方式,在接电不以便的地方也可长时间工作。
无线阀门控制器,是一款基于470M无线传播技术研发的新型产品。本产品重要用于智能灌溉系统,通过智能控制终端即可根据农作物对灌溉的不同规定设定不同的灌溉方略,实现个性化灌溉。
技术参数
供电电压
DC12V
锂电池容量
12V、mA
太阳能板
12V、2W
工作频段
470MHz
功耗
平均<1mA
通信距离
≥2KM(空旷环境)
信道
16个(0 ~ 0F)
波特率
自适应
数据传播方式
被动召测
工作环境
-20℃-60℃;5%RH-95%RH(非凝露)
图片:
1、考虑田间共500亩地,初步考虑田间管网分为50个轮灌区(具体数量根据现场地形来拟定),采用50个电磁阀控制,支管采用DE63或者DE90的管道,采用2寸电磁阀或者3寸电磁阀控制(具体根据现场合管区域的喷头数量来计算电磁阀得过流量)
2、阀门控制采用2种方案。
①太阳能供电,避免走线穿管的麻烦以及节省人工成本;
设备
技术参数
无线阀门控制器
5路模拟通道数据采集仪,(带1路阀门控制),带一路485通讯接口;供电方式:220V交流/12V直流并存(含传感器标配数据线),LORA传播(有效距离可达2KM),金属外壳(室外防水)
电磁阀(脉冲信号)
2寸或3寸
太阳能供电系统
10W太阳能供电,内置太阳能控制器和锂电池,双电源供电
安装支架
支架(满足设备安装需要)
②市电供电,走线埋管
无线阀门控制器
5路模拟通道数据采集仪,(带1路阀门控制),带一路485通讯接口;供电方式:220V交流/12V直流并存(含传感器标配数据线),LORA传播(有效距离可达2KM),金属外壳(室外防水)
电磁阀
2寸或3寸
安装支架
支架(满足设备安装需要)
无线集控路由
,
可以采用GPRS传播数据到平台,也可以采用以太网传送数据到平台
*基于STM8L内核的低功耗设计的多路汇集板
*可支持WIFI、GRPS、470M、以太网、光纤、RS485/RS232信号输出
*具有超强的穿墙功能以及抗干扰能力,可实现远距离信号汇总、接受
*可选配2W/mA的太阳能+锂电池设计
*
*
ﻩ
无线集控路由+太阳能
*10W/6600mA的太阳能+锂电池设计
*可选配太阳能+市电双电源供电设计
*支持过度冲电保护功能
*支持深度放电保护、负载过载、短路保护功能
*支持放电保护功能,低电压自动切断功能
*可根据锂电池充电特性,自动调节锂电池充电电压
*
*
*
ﻩ
0LORA组网方案
产品实物图片
产品现场安装:
土壤湿度传感器
)、田间灌水器系统
主材设备:U-PVC管材、管件
U-PVC给水管材、管件
压力级别:-
灌溉系统常用规格:
De20*,De25*,De32*,De50*
De63*,De90*,De110*,De110*
De160*,De200*
主材设备——LDPE管材
De20/De25LDPE给水管
灌水器——微喷头和摇臂喷头
ﻩ
根据现场环境重要是种植小麦和玉米的种苗,考虑现场需要机械耕作的,因此现场采用摇臂喷头,采用喷灌的灌溉方式。如下图所示。
型号:HR-818
规格:1寸内螺纹
压力:-
喷洒半径:12-18m
流量:-
ﻮ
三、农业物联网平台
两大平台
电脑云端界面
顾客信息查询与操作入口应支持大部分浏览器,使得与设备无关。简朴,免于安装,易于使用。农业物联网系统平台可成为管理和控制的完整农庄信息系统和控制管理平台,配备不同的功能模块可灵活地实现相应现场环境的信息采集、控制和管理。
实时查看数据
依托物联网云平台软件,控制混肥泵等设备,实现智能施肥系统在手动模式、自动模式、时间段模式以及阈值控制模式下自动控制。
手动模式
手动模式即为人为手动控制个个泵以及阀门实现灌溉施肥的目的。手动模式合用于在施肥灌溉状况较复杂时,通过人为的干预,达到施肥灌溉目的。采用此种方式,需要有一定的技术专业知识作为支撑,
自动模式
自动模式即为对园区种植作物固定,在一段时间内执行相似的命令,实现相似的功能下使用,此操作节省人力,使施肥灌溉自动化、智能化。
时间段模式
时间段模式即为预设时间,在相应的时间段内执行相应的命令,实现各区的灌溉施肥的目的。
阈值模式
阈值模式即为上下限模式,工作在此模式下,当采集的墒情或其她数据达到预设的阀值时,设备自动运营,执行相应的启动或关闭泵或阀门的命令。
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。
四、近年案例展示
项目名称:湖北全苑生态农业科技有限公司
种植作物:猕猴桃
项目地址:湖北省浠水县散花镇石牛山村
种植面积:400亩
业主代表:王先生灌溉方式:微喷
ﻮ项目名称:湖北万顺农业开发有限公司
种植作物:火龙果
项目地址:湖北省浠水县洗马镇
种植面积:600亩
业主代表:张先生 灌溉方式:自动滴灌/微喷
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ﻮ
项目名称:江苏常州金坛茶园
种植作物:茶园
项目地址:江苏省常州市金坛县
种植面积:200亩
业主代表:谭总灌溉方式:喷灌
ﻩ
施工注意事项:
1、以上产品我方均承诺提供壹年免费质保;
2、此方案动力系统及主管网覆盖亩地,报价不含管网开挖与回填、泵房及道路切割恢复等土建费用;
3、基地采用喷灌进行灌溉,实行大区轮灌方式;
4、本清单以我方出具图纸为准,若现场发生变化,则需重新调节。