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5月下旬，正值北疆北屯地區玉米播種的季節。在這蠢蠢欲動，生機勃勃的時節，東水研發中心技術人員踏上新疆北屯水果玉米種植基地體驗之行。
調研目標 近年來，水果玉米種植受到生產成本上漲，勞動力緊缺，國際價格波動的影響，水果玉米種植的收益一直不穩定，土壤的肥料、藥害污染和氣候的旱、澇導致水果玉米的產量和含糖量一直不高。針對以上問題提出改進措施，以推動新疆北屯市水果玉米項目節水灌溉技術的現代化水平。 整個系統將圍繞智慧灌溉、水肥一體化為核心進行示范應用，充分挖掘現代節水在實際使用中的優勢。更好的體現農業科技現代化優勢。 首部管理房前池 首部管理房過濾器組 水肥一體化膜下滴灌 針對新疆北屯市水果玉米項目地的實際情況，建設一套綜合利用自動化技術、傳感器技術及人工智能方法，通過對作物生長狀況及環境的監測數據來科學預測灌溉時間與灌溉量的信息節水系統，并實現以下目標： 1 根據原有粗略的施肥方式提出升級物聯網水肥一體機，實現水肥一體化技術設計目標要求，保證灌溉、施肥的均勻度； 2 根據氣象數據的變化，靈活調整灌溉水量，使有限的水資源得到Z合理的分配； 3 增加物聯網灌溉控制器，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約人力成本； 水肥一體化技術升級 原有施肥方式：將肥料在廢舊桶中進行混合，然后投入小型潛水泵，將肥料打入過濾器前主管道。 存在的問題： (1) 混肥環境差，肥桶容量小，使用廢舊鐵桶易被腐蝕，也影響環境美觀效果； (2) 肥桶內肥料攪拌不均勻，施肥均勻度低固體肥料溶解不充分殘渣較多，經過過濾器時大部分顆粒被過濾掉，浪費嚴重； (3) 多重肥料混在一起產生反應，肥效減低； (4) 潛水泵工作頻率不穩定，不能控制施肥速率，施肥均勻度低； (5) 進行酸堿度調節時，沒有參照依據，容易過量； (6) 需要現場人工大量復雜操作，時刻在現場看管，浪費人工； 原有混肥桶 擬升級物聯網水肥機施肥方案： 物聯網水肥一體機是應用于溫室或大田灌溉系統的一個設計獨特、結構精巧、操作簡單和模塊化的自動灌溉及施肥控制的成套設備。 物聯網水肥一體機工作原理：可通過EC/PH值及流量監控、在先進的可編程控制器控制下，通過機器上的多組射流注肥器準確地把均勻攪拌后的肥料養分或弱酸等注入灌溉主管網中，執行施肥過程。 產品擁有手動/自動兩種模式，登錄界面支持管理員密碼登錄，防止任意操作。產品采用 GPRS/4G 模式上傳數據，提供免費的監控云平臺，微信平臺實時查看，支持 APP 遠程查看與控制。 原理示意圖 物聯網水肥一體化機 施肥攪拌裝置 山西運城蘋果樹施肥 福建安溪鐵觀音茶樹施肥 增設田間小型氣象站 氣象監測終端到系統終端組成部分分別為：氣象傳感器、氣象站支架部分、太陽能電板和蓄電池部分、采集器和傳輸模塊部分、后臺電腦端。 原理示意圖 采集要素示意圖 氣象監測云平臺：氣象監測云平臺主要作用是用于數據的展現和存儲，可實時監測，歷史數據查詢，超限遠程報警、將數據Excel、PDF文件形式導出等功能，提供可視化圖形輸出，數據分析。 大氣運動和天氣氣候演變具有各種韻律或周期的特征，天氣氣候演變過程的前后期也有一定的關聯性。與廣域的天氣預報相比，使用農業氣象站對農業種植環境進行區域性的氣象監測，其準確率通常要高于天氣預報。這些監測到的氣象數據，是研究農業氣象條件對農作物不同生長階段的不同影響具有重要的意義。 增設田間墑情監測站 土壤墑情監測系統內含土壤溫度水分傳感器、土壤PH傳感器、土壤氮磷鉀傳感器，能夠實現對土壤溫度、水分、PH、氮磷鉀含量等參數長時間的連續監測，并將數據實時上傳至土壤墑情監測平臺，供管理者科學的制定相關調度方案，決定是否需要施肥灌溉等操作。 傳感器實物圖 傳感器實物圖 傳感器實物圖 應用案例 茶園氣象監測 梨園氣象、墑情監測 使用物聯網灌溉控制器 控制系統目標 (1) 實現灌溉，節省水、肥、殺蟲劑、人工等，基本消除在灌溉過程中人為因素對作物造成的不利影響，提高操作的準確性和高效性，以達到科學管理的目的。 (2) 地塊自成獨立的灌溉系統，能夠實現自動控制和手動控制灌溉。 (3) 在管理區能夠直觀地監視各地塊的灌水情況，并能控制灌溉。 (4) 監測灌溉系統的主要工作參數，保證系統運行安全可靠。 (5) 便于記錄各項灌溉數據，可以監測墑情、天氣等數據，以便于總結豐產灌水經驗。 (6) 各地塊的自動化系統要便于后期的組合升級。 設計原理 自動化控制系統由一臺PC機與1個灌溉控制器相連，PC機設置在管理區，灌溉控制器設置在泵房內，田間分布有24個無線地址解碼器RTU（以下簡稱“RTU”），RTU接收PC機或灌溉控制器的控制指令，驅動控制分布在地面管網出水口的電磁閥開關，同時PC機或灌溉控制器可以控制井泵的啟閉來加壓供水，從而實現滴灌系統的自動灌溉。 本項目配備有小型氣象站和施肥裝置，通過小型氣象站采集項目區的風速、風向、雨量、光照輻射、大氣溫度、相對濕度及土壤濕度等氣象數據，通過PC機將采集的數據分析整理，管理人員可以根據這些數據配合農藝的需要及時調整灌溉時間和輪灌周期，使農作物始終保持很好的生長狀態。 原理示意圖 原有手動式球閥 自動控制電磁閥井 灌溉控制器 此行感悟 通過新疆北屯玉米種植基地考察可以得出，智慧灌溉技術可以推動我國邊遠地區農業向著自動化、智能化方向發展。利用智慧灌溉水肥一體化技術的調節，能夠使得干旱地區高標準玉米的產量以及質量得到很大的提升。
氣象傳感器：傳感器部分的主要作用是監測氣象要素信息，通過安裝雨量筒、氣象百葉盒、風速風向傳感器等設備，來監測風速、風向、PM2.5、光照、二氧化碳、氣壓、雨量、空氣溫度、空氣濕度、雨雪等多種氣象因素。
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