水肥一体化技术通过水肥机自动控制肥料和水的混合输送，实现精准施肥和灌溉。该方案将介绍如何利用智能硬件系统进行高效农业管理，提供硬件设备的详细参数，满足不同种植环境需求。

系统组成及硬件参数

1. 水肥机主控系统

   • PLC控制器：

     • CPU：ARM Cortex-A9, 1GHz
     • 内存：1GB DDR3
     • 通讯接口：RS485、RS232、Modbus RTU/Modbus TCP、CAN总线
     • 显示屏：7寸LCD触摸屏
     • 输入电压：AC 220V
     • 防护等级：IP65
     • 操作温度：-20°C ~ 60°C
     • 功能：控制灌溉施肥、实时数据监控、远程控制

   • 混肥器：

     • 控制精度：±1%
     • 供肥压力：0.3MPa~0.8MPa
     • 供肥流量：0.1~2m³/h（可定制）
     • 肥料比例控制：可调范围0.1%~10%

2. 灌溉与施肥控制单元

   • 电动阀门：

     • 工作电压：DC12V/24V
     • 开启/关闭时间：≤5秒
     • 防护等级：IP68
     • 连接方式：螺纹连接、法兰连接
     • 通径：DN25 ~ DN100
     • 材质：不锈钢、PVC

   • 比例施肥器：

     • 施肥比例：0.2%~5%
     • 水流量：200 L/h ~ 2000 L/h
     • 工作压力：0.2MPa ~ 0.6MPa
     • 接口直径：1/2寸、3/4寸
     • 材质：耐腐蚀PP材料

   • 压力传感器：

     • 测量范围：0~1.6MPa
     • 输出信号：420mA、010V
     • 精度：±0.25% F.S.
     • 防护等级：IP67

   • 流量计：

     • 测量范围：0.3~15m³/h
     • 精度：±0.5% F.S.
     • 输出信号：脉冲输出、4~20mA
     • 适用管径：DN25~DN100
     • 温度范围：-10°C ~ 60°C

3. 传感器及监测设备

   • 土壤湿度传感器：

     • 测量范围：0%~100%体积含水量
     • 分辨率：0.1%
     • 精度：±2%
     • 输出信号：RS485、4~20mA
     • 防护等级：IP68
     • 工作温度：-40°C ~ 85°C

   • 土壤养分传感器：

     • 测量参数：氮（N）、磷（P）、钾（K）
     • 测量精度：±5% FS
     • 输出信号：RS485/Modbus RTU
     • 工作电压：DC 12V/24V
     • 接口类型：M12 4芯

   • 环境传感器（温度、湿度、光照）：

     • 温度测量范围：-40°C ~ 85°C
     • 湿度测量范围：0%~100% RH
     • 光照测量范围：0~200,000 lux
     • 输出信号：4~20mA、RS485
     • 防护等级：IP65

4. 通讯及数据平台

   • 4G无线通讯模块：

     • 网络制式：4G LTE、GPRS/EDGE、Wi-Fi
     • 数据传输速度：上行10Mbps，下行150Mbps
     • 支持协议：TCP/IP、MQTT、HTTP
     • 防护等级：IP67
     • 功耗：≤1W

   • 数据存储模块：

     • 存储容量：32MB，可扩展至128MB
     • 数据保存周期：10年
     • 支持U盘存储导出，格式：CSV

   • GPS定位模块：

     • 定位精度：±3m
     • 冷启动时间：< 30秒
     • 支持协议：NMEA-0183
     • 输出频率：1Hz

5. 灌溉设备

   • 滴灌设备：

     • 滴头流量：2 L/h、4 L/h、8 L/h
     • 滤网规格：150目
     • 压力要求：0.1MPa ~ 0.35MPa
     • 材质：抗紫外线PE材料

   • 喷灌设备：

     • 喷头射程：10m ~ 30m
     • 工作压力：0.2MPa ~ 0.6MPa
     • 喷洒角度：可调0°~360°
     • 材质：耐腐蚀ABS、铜

系统功能

1. 精准施肥灌溉：传感器实时监测作物需求，调控肥水比例，实现精准施肥与灌溉。

2. 自动化管理：设定每日灌溉时间，自动执行灌溉，减少人工干预。

3. 远程监控与控制：4G模块实现远程管理，实时查看系统状态，远程启动或停止灌溉。

4. 故障预警：通过压力传感器、流量计等设备监控系统运行状态，自动发送异常报警信息。

5. 数据存储与分析：系统记录作物生长数据，支持U盘导出和云端存储，优化灌溉方案。

应用场景及安装案例

1. 温室大棚灌溉：在现代化温室内，水肥机可以实现自动化控制，根据传感器反馈的湿度、光照、土壤数据，精准调整水肥供应，确保作物健康生长。

2. 果园应用：在果树种植中，水肥一体化系统根据不同作物的需肥量和生长期，自动调整肥料供应，优化灌溉时间和水量，提高果品质量和产量。

3. 大田种植：在大田小麦、玉米等作物种植中，系统可通过区域划分实现多块田地的自动灌溉施肥，提高生产效率。

4. 经济作物基地：例如茶叶、烟草种植，系统通过精准控制水肥供给，保持土壤养分平衡，大幅提高经济作物的品质。

系统优势

1. 精准控制：基于传感器的实时监测，水肥供应精准到每个作物单元，减少水肥浪费。

2. 高效节约资源：通过自动化管理，减少了传统人工操作中的水肥浪费，极大节约了农业资源。

3. 数据支持决策：通过传感器反馈和数据分析，优化未来的灌溉和施肥策略，提升农作物产量和质量。

4. 便捷操作：支持远程操作和监控，随时随地掌握作物灌溉施肥情况。