水肥自动灌溉首部供水系统应用

时间：2025-04-14 涉川

一、方案介绍

水肥一体化是当前高效农业发展的关键技术之一，通过首部加压、过滤、施肥与输配系统，实现灌溉与施肥同步进行、精准控制。为解决传统灌溉存在的人力成本高、水肥利用率低、用量不科学、运行不智能等问题，本方案构建了一套以恒压变频主泵控制、双级过滤系统、智能水肥一体机、无线阀门控制系统为核心的自动化水肥一体化首部供水系统。

系统实现了从首部到田间的全过程智能控制、精准施肥和自动灌溉，具备远程访问、分区灌溉、参数可调、气象数据对接等优势，是推动农业节水增产、节肥增效的现代农业核心装备。

二、系统架构组成

首部动力系统：高流量恒压主水泵+恒压变频控制柜；
过滤系统：自动反冲洗砂石过滤器+自动叠片过滤器；
智能水肥控制系统：集成文丘里吸肥、触控终端、远程控制等功能；
肥料投加系统：大容量肥料桶+自动搅拌装置；
输配系统：高强度PE主管网+滴灌管+电磁阀+管件辅材；
远程控制模块：无线阀控器+云平台接口+手机APP控制。

三、系统参数配置（核心设备）

1. 主水泵与恒压变频控制柜

主水泵流量：50 m³/h，扬程：32m；
控制柜电压范围：AC 323V~528V，额定功率：15KW；
频率调节范围：0~50Hz，调速比达1:200；
控制精度：±0.5%；冷却方式：风冷；
多重保护机制：过载、过热、缺相、短路、电流矢量控制等；
防护等级：IP20，适应室外柜体垂直安装；
实现恒压运行、水锤抑制、软启软停功能。

2. 自动过滤系统

砂石过滤器：双罐结构，直径700mm，流量60 m³/h；
- 进出水口DN100，自动反冲洗，水平法兰连接；
叠片过滤器：3寸双单元设计，流量60 m³/h；
- 出口/入口DN100，排污DN80，法兰连接，反冲洗自清洁。

3. 智能水肥一体机

三路独立文丘里吸肥通道，每路吸肥0~600L/h；
可同时投配三种组分肥料，配比精准可调；
电源：AC380V三相四线制；
集成施肥泵功率1.1KW，扬程50m；
触控操作：10寸工业级液晶触控屏，响应时间<3ms；
控制核心：Cortex-M3内核，主频最高108MHz，具备远程控制、数据采集、联动控制功能；
接口拓展：支持4G、WIFI、以太网、远程施肥、混肥、搅拌、阀控联动；
模块支持：气象、土壤墒情数据接入，联动执行控制逻辑；
安装方式：并联或串联安装，支持多灌区独立或集中控制。

4. 肥料桶及搅拌系统

容积500L，材质耐腐蚀；
配套0.75KW搅拌电机；
支持智能联动搅拌，确保肥液均匀性。

5. 输配管道系统

主干管PE DN100；
支管网：DE90、DE63、DE50；
滴灌管：DE16 内镶贴片式，流量0.8L/h，间距10cm，壁厚0.3mm；
电磁阀匹配规格：DE50、DE63、DE90；
所有管件及阀门配件支持高压抗老化要求，适应多种种植环境。

6. 无线阀门控制系统

供电：3.7V 2000mAh锂电+6V 1.2W太阳能；
通信：ISM 433/470MHz，≥2KM空旷通信距离；
支持远程启停、灌区轮灌控制；
工作温度：-40~85℃，待机功耗低至5μA；
安装：标配1.2米不锈钢阀控器支架，现场部署简单灵活。

四、系统功能特点

1. 全流程自动化控制

从加压、水过滤、施肥投加、灌区分阀，到施肥配比、气象联动、云端设置，全系统自动化控制运行。

2. 远程管理平台接入

支持4G/以太网通信接入；
实现远程查看施肥情况、水泵启停、阀门状态、运行日志等操作；
平台支持图形化管理界面与手机APP远程控制。

3. 精准水肥管理

支持不同比例水肥方案设定；
每路吸肥独立精准控制；
多灌区分时轮灌，自定义灌溉计划、施肥周期与灌区配方。

4. 智能扩展能力强

可无缝接入气象站、土壤传感器、摄像头等物联网感知设备；
支持平台统一数据调取与分析。

5. 系统稳定与易维护

电控系统多级保护；
所有管件均可快速拆卸；
部件耐腐蚀耐高压，适合大田与经济作物种植基地常年部署。

五、应用场景

高标准农田建设项目
智慧农业示范园区
果园/蔬菜/中药材/设施农业基地
灌区信息化改造工程
旱区高效节水灌溉系统
农村土地整治/设施配套项目

六、项目效益分析

维度	具体效益说明
节水效益	根据土壤墒情精准灌溉，节水30%以上，缓解农区水资源紧张问题
节肥效益	实现定时定量精准施肥，减少肥料浪费，降低成本20%以上
增产效益	水肥配比科学稳定，作物长势更好、产量更稳，产量可提升10%-20%
管理效益	实现远程集中控制、无人值守，减少人力投入与运维成本
智能化效益	可接入农业平台，配合气象传感器实现联动控制，实现智能农场精细管理目标

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