基于物联网的水肥一体化智能灌溉系统的设计与研究

随着水肥一体化智能灌溉系统的发展,以广西农业职业技术大学信息工程学院园区与广西天峨县龙滩珍珠李种植基地作为研究实验基地,对水肥一体化智能灌溉系统进行设计研究及其效益分析。智能灌溉系统主要包括大数据平台、气象环境监测系统,土壤灌溉控制系统,智能施肥控制系统,远程土壤墒情监控系统,灌溉管道、流量、远程作物生长监测系统六大部分。通过效益分析结果表明,基于物联网的水肥一体化智能灌溉系统应用效果显示,其省工节水增收效果显著。

基于物联网的水肥一体化系统设计

为实现实时精准调节配肥电导率和酸碱度,提高配比精确度和水肥一体化的远程智能化,设计了基于物联网的水肥一体化管控系统。该系统采用物联网模块思想,针对土壤温湿度、空气温湿度、EC值和pH值进行环境信息采集;通过Zigbee技术和NB-IoT技术实现数据无线传输至云端;采用远程控制继电器控制施肥灌溉区域;利用网络服务器和人机交互界面实现数据的存储和监控。试验结果表明,该系统数据采集准确、数据传输稳定,能实时异常报警,可在灌溉过程中对水肥溶液实现精确配比。该系统在提高产量、节约资源和提升效率等方面具有重要意义。

基于物联网的水肥一体化系统

水肥一体化系统是智慧农业核心内容之一,该系统可实现农业灌溉节水节肥、省时省工、提质增效。水肥一体化系统主要由控制器、过滤器和文丘里吸肥器等部件,以及控制、水肥供给、混肥和检测等模块组成,系统论述了水肥一体化系统结构特点及工作原理。基于水肥电导率调节过程和水肥pH值调节过程,阐述了水肥一体化系统控制对象和策略。利用田间采集系统、灌溉控制系统、水肥一体化系统、云端服务器、传输系统和无线传感器网络,以及远程监控平台,可对前端信息进行实时监测与传输。基于水肥一体化控制系统、远程测控系统,以及滴灌、微喷灌水肥一体化系统,探讨了水肥一体化关键技术和技术应用模式。基于物联网的水肥一体化系统为现代化农业建设和智慧水利建设提供技术支撑。

基于两线解码技术的水肥一体化云灌溉系统研究

针对传统设施农业水肥利用效率低、信息采集量少、数据挖掘利用弱等问题,设计了基于两线解码技术和云计算的设施农业水肥一体化智能云灌溉系统,包括智能云灌溉控制系统、全自动水肥一体机和高效节水灌溉系统3部分。该系统通过两线解码技术,利用各种传感器实时采集各单个设施农业作物生长环境的参数信息,并将各类采集数据及时传输和存储于数据管理云平台,根据设施农业种植区采取的环境信息和作物的需水需肥规律,利用云集群的计算和分析能力,科学确定设施农业中不同环境条件下作物生长的水肥需求和灌溉施肥制度,实现水肥一体化的智能控制。通过2个设施农业种植基地的应用实例表明,相比传统灌溉方式,水分和肥料的利用率分别提高了25%~40%和15%~35%,并且大幅度减少了劳动时间和劳动力。

基于物联网的水肥一体化智能灌溉系统设计及效益分析

基于灌溉现代化发展需求和节水省工的目的,以物联网技术为支撑,对水肥一体化智能灌溉系统进行设计及效益分析。该系统主要包括智慧平台(信息中心),田间灌溉控制系统,智能施肥系统,农田气象环境监测系统,远程土壤墒情测报系统,远程管道压力、流量监测系统,远程作物长势视频监测系统,能效监测系统等8个组成部分。效益敏感性分析结果表明,物联网水肥一体化智能灌溉系统的年效益在其经济内部收益率指标中最为敏感,故该系统与普通滴灌工程相比投资虽较大,但年效益的提高使其在应用年限中获得较高的经济内部收益率,从而极大提高灌溉系统的收益创造能力。应用效果显示,物联网水肥一体化智能灌溉系统省工节水效果显著,随着科技的不断进步与水利信息化的发展趋势,有着良好的应用前景。

水肥一体机肥液电导率远程模糊PID控制策略

为检测水肥一体机肥液电导率(EC),并将其控制在合理范围内,基于物联网技术,设计了远程水肥灌溉控制系统,将自整定模糊PID控制算法引入远程开发者服务终端中,通过模糊PID控制算法调控本地端变频注肥泵的频率进而精准控制EC,并对本地端PID和远程端模糊PID控制算法进行了对比试验验证。结果表明:目标EC越大,稳态EC越精确,但稳态时间和超调量均增大;与传统本地端PID控制相比,该系统响应速度快、EC波动幅度小、稳定,当目标EC为2.5 mS/cm时,稳态时间和超调量分别达到120 s和20.8%,混肥时间和实测EC均能满足水肥控制实际需求。该研究实现了EC的远程模糊PID控制,以及灌溉施肥系统的计算机、手机微信多终端灌溉数据监测和开关量控制。

基于物联网技术的水肥一体化系统设计

设计一种果园智能水肥一体化系统,通过终端采集、ZigBee/4G无线通信、远程控制等技术,实现在有4G网络的任何环境下对果园中果树生长的主要参数(光照、温度、湿度等)进行监控,并以Zig Bee无线组网为基础将其传送至汇聚节点,再利用4G实现监测数据的远程传输,实现实时监控和智能控制。

水肥一体化技术发展概述

在农业生产灌溉施肥的过程中,合理地使用水肥可以提高水和肥料的利用率,近年来我国大力提倡发展水肥一体化技术,这是未来智能农业发展的大势所趋。重点阐述国内外水肥一体化技术的发展现状,对各国水肥一体化典型产品进行案例分析。根据我国农业的实际情况提出该技术现存在传感器精度不足、作物水肥模型需求量较大、环境因素与水肥模型协调不均衡、数据传输不稳定等问题,提出与物联网相结合的水肥一体化技术将是未来发展的重点。同时提出未来应着重于研究提升传感器性能、优化水肥一体化物联网系统的决策能力、提升数据传输与接收的稳定性等,以此作为未来我国水肥一体化技术发展的参考。

水肥一体化智能管理系统设计

水肥一体化技术是融合自动灌溉与智能施肥为一体的农业现代化科技,该系统基于物联网远程控制技术和分布式低成本无线组网技术,通过应用分布式无线信息采集器实时采集环境及土壤墒情信息,并将数据发送到控制终端及网络服务器,由预设施肥灌溉方案决策或远程控制产生决策指令,通过施肥机精确施肥,远程控制继电器控制施肥灌溉区域。系统基于植物生长周期、时间与植物生长环境的做出控制策略,完善大规模生产基地多作物水肥管理系统的不足。试验表明:系统的水肥配比误差小于0.02 mS/cm,系统响应时间小于2 s,研究将促进低成本物联网技术和水肥精准控制技术在农业生产中的应用普及。

基于GRM501-NY的葡萄园水肥一体化物联网管理系统设计

基于GRM501-NY物联网关的水肥一体化物联网络管理系统。水肥一体化、控制系统和远程管理系统3个部分组成,采用西门子S7-200SMART PLC为中央处理器采集环境参数和控制设备,由GRM501-NY将采集的数据实时上传到网页及手机APP显示并控制设备能够实时地接受下达的命令;满足农业水肥一体化设施的远程管理及使用需求。

基于PLC的马铃薯水肥一体化精准混肥系统设计

针对当前我国大田马铃薯水肥一体化灌溉系统混肥和检测不精确、没有具体针对马铃薯作物、智能化程度低等问题,设计研发了一款基于PLC、物联网控制的精确控制水肥一体化系统。由于大田马铃薯生长环境差、不稳定因素多,该系统使用PLC控制。相比较单片机的控制方式,PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单方便、恶劣工作环境适应性强和施工方便等很多优点。由于传统大田水肥机利用增压泵将文丘里吸肥器吸取的肥料直接注入主管道利用水流冲刷自然混肥,无法保证混肥的精准性,EC、pH传感器也无法精准测量,导致田间作物肥料浓度无法保证一致,作物质量及产量相对较低。相比传统水肥机,增加混肥腔混肥能够明显降低水肥浓度误差。EC、pH传感器实时读取当前的水肥浓度及酸碱度,与预设值做PID运算,再将PID输出通过线性转换转换为脉冲输出时间,通过PLC输出控制文丘里电磁阀的通断吸肥时间,实现水肥浓度的精确调整,配合恒压变频柜使水压在设定值范围内波动,实现水肥精确、稳定输出。

基于物联网技术的水肥一体化智能管理系统

为实现蔬菜大棚数字化管理,设计了基于物联网技术的水肥一体化智能管理系统。传感器采集蔬菜大棚土壤温湿度、空气温湿度、光照条件等环境信息,然后将数据上传至云服务器,云平台对数据进行整理,分析制定蔬菜需水量,氮、磷、钾混合比例和施肥时间等管理计划。经试验,基于数字化管理施肥,2017年植株氮、磷、钾积累量分别增加了13.9%、6.2%、6.6%,对比人工经验控制和基于物联网技术,物联网技术的数字化管理施肥优化了氮、磷、钾肥配比,使蔬菜、水果对氮、磷、钾养分吸收更充分。

基于物联网的水肥一体化技术设计与应用效果分析

为进一步提高水肥一体化技术应用效益,实现灌溉施肥一体化的自动控制。研究利用物联网技术,设计了水肥一体化技术系统。将完成土肥信息采集、传输、分析、施肥灌溉方案设计及自动控制,进一步简化操作程序、提高水肥利用效率。系统通过在番茄、茄子、黄瓜等作物上开展了应用试验,表现出良好的节本增效效应。

基于物联网智慧农业的作物水肥一体化系统设计与应用

为了提高农田灌溉和施肥效率,优化生产流程和改善土壤生态环境,开发了基于物联网智慧农业的作物水肥一体化系统,在对系统建设的物联网原理和总体构架进行阐述分析的基础上将系统应用划分为农田环境监测系统和水肥一体化系统两大模块。农田环境监测系统以无线传感器网络为基础,采用一体化采集节点设计,可以实现农田水肥环境等数据监测,为灌溉和施肥控制提供数据支撑;水肥一体化系统在系统首部、管网和控制系统等工程建设的基础上采用组态软件开发,通过原理流程设定可以实现农田智能灌溉施肥控制和数据分析查询等功能。

基于物联网的水肥一体化系统设计与试验

为实现温室水肥一体化系统的监控和管理,设计基于物联网的水肥一体化系统。系统设计采用物联网架构,采集控制层通过STM32单片机采集温室环境参数,通过PLC采集执行模块的工作参数并控制水泵和阀门完成施肥灌溉,通过GPRS将数据传输到应用层。Web应用层采用B/S架构设计开发,以MySQL为数据库管理系统,以Java语言开发系统的功能模块。该系统经运行测试,水肥一体化执行模块通过PID控制响应速度快,超调量为6.8%,水肥混合液EC值最大绝对误差为0.5 mS/cm。

基于物联网的农业痕量灌溉系统

为降低人工成本,减少农业用水,提高水资源利用率,提出一种基于物联网的农业痕量灌溉系统。该系统通过ZigBee无线传输技术实时收集、传输农作物生态环境等参数,并利用需水模型对农作物生长阶段进行分析,获得最佳灌溉策略。试验结果表明:通过建立农业痕量灌溉系统,农作物亩均增产20.53%、农田灌溉亩均用水量降低30%以上、节约人力成本50%以上;提高劳动生产效率;满足农业水肥一体化灌溉目的。

蓝莓温室智能水肥一体化系统构建

蓝莓基地传统的灌溉施肥方式,不仅水肥利用率低,造成大量浪费,带来环境污染,还导致农产品品质的降低,制约我国现代农业的健康发展。针对上述问题,利用无线传感器物联网监控技术和自动控制技术相结合,基于蓝莓生长环境和水肥需求的规律,构建包括环境信息采集系统、智能化服务平台、灌溉施肥系统以及环境调节设备,可实时监测蓝莓生长环境与生长发育状况,并根据蓝莓生长模型与精准算法及时按需足量实现对蓝莓的灌溉施肥与生长发育智能化控制的蓝莓温室智能水肥一体化系统。试验结果表明设计的智能水肥一体化系统用于蓝莓种植可节水35%~45%,节肥25%~35%,蓝莓增产10%~15%,减少60%以上劳动力,降低农业污染。

基于物联网技术的水肥一体化智能灌溉系统设计

设计了一款基于物联网技术的水肥一体化智能灌溉系统,该系统主要包括智能检测系统和智能控制系统两个模板,其中智能检测系统主要负责温湿度检测和土壤肥度检测,智能控制系统主要负责智能施肥与智能灌溉。系统通过智能监测部分对温度、湿度以及土壤肥度进行检测,采用ZigBee传输技术把各智能传感器收集到的信息汇总到信息中心,再将收集到的信息传递到终端,最后通过智能控制系统完成智能施肥系统和智能灌溉。该系统可改善原有的传统灌溉方式,达到节约水资源、解决劳动力短缺、土壤板结的目的。

鱼菜共生耦合智能控制系统设计与试验

为研究鱼菜共生系统鱼菜耦合关系,采用传感器技术、物联网技术和自动控制技术设计一套含数据自动采集、记录、分析和控制于一体的鱼菜共生耦合智能控制系统。该系统能实现鱼池和生化池溶氧、温度及水位自动控制,水肥自动配比、旋转立体栽培架自动灌溉及温室环境自动控制功能,数据自动采集、存储和分析功能,以及设备远程控制、状态远程查看等功能。

基于物联网的温室大棚控制系统设计

针对内蒙土默特左旗当地气候节地型内保温日光温室的设计需求,提出了基于物联网技术开发设计温室大棚控制系统的设计方案。通过在土壤和作物生长环境中安装环境各种传感器、控制终端和电气执行设备,对温室大棚内农作物生长的空气温度、湿度、光照度、二氧化碳等气候环境状况和土壤温度、水分、PH值等墒情状况进行监测和管理;实现农作物在各个生长阶段按照农艺控制参数要求,远程或自动进行灌溉、卷帘、喷淋、施肥及打药等,使作物保持在在适宜的生长环境。内蒙土默特左旗的节地型内保温日光温室通过实践应用此系统后,整个温室的水肥、温度、照光、气候等植物生长要素都实现了智能化控制,实现了温室大棚的预期效果。