高标准农田建设智能灌溉控制
时间:2025-04-18
涉川
方案介绍
为贯彻落实国家关于高标准农田建设的战略部署,实现“旱能灌、涝能排、节水高效、智能管控”的目标,本方案围绕农业水资源集约利用、智能控制和远程管理三个核心环节,设计一套基于现代物联网技术的智能灌溉控制系统。系统通过远程操作、自动调控和数据分析,实现农田灌溉从“经验驱动”向“数据决策”转变,全面提升农田用水效率与管理能力。
监测目标
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实现对农田灌溉全过程的自动化控制和远程可视化管理。
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采集关键环境数据(如土壤湿度、气象信息),辅助智能决策灌溉。
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实现水泵启停、阀门控制、分区轮灌的远程管理与数据回传。
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建立灌溉记录、故障报警、运行状态可追溯系统。
需求分析
当前高标准农田普遍面临以下几个问题:
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灌溉用水管理粗放,存在过量浇水或缺水滞后问题。
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水泵运行依赖人工巡检,响应不及时,能耗高。
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管网系统未实现分区精准控制,灌溉效率不高。
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缺乏数据平台支撑,灌溉决策依赖经验,难以科学管理。
因此,需要构建一套集“自动控制+远程管理+智能联动+数据分析”为一体的智能化灌溉系统,满足精准灌水、节水高效、安全运行的现代农业需求。
监测方法
本系统采用以下方式对灌溉系统进行智能化管理:
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安装土壤湿度传感器,对墒情进行定点定层监测;
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布设气象传感设备,对温湿度、降雨等信息进行实时感知;
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在水泵站安装智能控制柜,实现水泵远程启停及变频调控;
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采用无线远控电磁阀或总线式电动阀,完成管道灌区的分区控制;
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所有设备统一接入4G物联网数据采集主机,远程上传至云平台进行集中管理。
应用原理
智能灌溉系统基于物联网架构构建,依托传感器采集土壤与环境数据,通过4G通信模块将数据上传至云平台。系统平台根据设定的阈值或灌溉计划下发控制指令,自动启停水泵与控制阀门,完成各灌区的定时、定量、定区灌水操作。平台可实时显示系统运行状态,支持远程操作与自动报警。
功能特点
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远程控制:用户可通过网页平台或手机小程序远程控制水泵和灌区阀门启停。
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自动灌溉:可根据时间、墒情或天气设置自动灌溉逻辑。
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轮灌管理:系统支持多个灌区按设定时间、顺序依次轮灌。
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智能联动:与气象站、土壤监测联动,实现智能决策灌溉。
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告警机制:水泵异常、通信故障、用水超量等问题自动推送报警信息。
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运行记录:系统自动记录每次灌溉时长、水泵状态与阀门开关信息。
硬件清单
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智能水泵变频控制柜
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水泵主机(离心泵、潜水泵等)
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无线智能电磁阀或电动阀
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土壤湿度传感器(选配)
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小型气象站或雨量记录仪(选配)
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4G远程通讯采集主机
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太阳能供电系统或交流电系统
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云平台及远程操作小程序
硬件参数(量程、精度)
设备类型
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测量/控制范围
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精度
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土壤湿度传感器
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0~100%
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±2%
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土壤温度传感器
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-40~+80℃
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±0.5℃
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电磁阀控制模块
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电压DC12/24V
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响应时间<2秒
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变频水泵控制器
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0~50Hz频率调节
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恒压精度±0.5Bar
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数据采集主机
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4G通信、最多接64路设备
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通信成功率>98%
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气象传感器(可选)
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温湿、雨量、风速等
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精度符合农业标准要求
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方案实现
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在田间水源出水口设置水泵控制柜,实现启停和水压调节;
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在灌区布设无线电磁阀,通过远程或自动控制方式对各支管灌水;
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所有数据通过4G采集主机汇总上传至云平台;
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平台分析实时数据,并根据灌溉计划自动控制或人工干预操作;
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用户可通过手机APP或网页远程监控系统状态、查看报警、修改参数。
数据分析
系统平台对灌溉数据进行归档和分析,包括:
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每个灌区用水量、灌溉频率、灌水时长;
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墒情曲线、气象变化与灌溉关系分析;
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异常数据分析,如长期未灌溉、用水突增等;
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可视化报表输出,支持图表导出、历史对比、按地块统计。
预警决策
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当土壤湿度低于预警阈值或连续干旱时,系统自动提醒灌溉;
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系统支持水泵、电源、通信故障报警;
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支持短信、微信、APP等多渠道报警推送;
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可设定气象预测触发灌溉延迟机制(如雨前暂停灌溉)。
方案优点
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部署灵活,支持多种灌溉方式(滴灌、喷灌、沟灌、渗灌);
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无需大量布线,采用太阳能供电与无线通信,适应多种地形环境;
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控制精度高,数据采集及时,远程运维便捷;
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减少人力,提高效率,助力农业向数字化、绿色化发展。
应用领域
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高标准农田建设项目区
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粮食作物主产区农田
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设施农业(大棚、果园、茶园)
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农业科技园区与试验田
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节水农业推广区与扶贫示范工程
效益分析
类别
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效益说明
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节水效益
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精准控制灌溉量,节水率可提升至30~50%
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增产效益
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合理灌溉提升土壤活性与作物抗逆性,产量提升5~15%
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管理效益
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遥控管理降低人工巡视、节省人力成本
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环保效益
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降低灌溉水电耗,减少地表径流污染风险
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政策效益
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满足农业农村部高标准农田项目验收与智慧农业建设标准要求
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案例分享
在某县2023年高标准农田提升项目中,本智能灌溉系统成功应用于2万亩核心农田区域,通过设置6套变频水泵站、128套智能电磁阀及4G通讯主机,实现了分区智能轮灌、远程控制和数据自动分析。系统上线后当地用水效率提升36%,灌溉人工减少80%,项目荣获省级农业现代化示范项目奖。
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