智能农业云终端在智慧水田灌溉中的应用
时间：2025-04-24
涉川
-
方案介绍
随着农业向数字化、智能化、集约化发展，传统水田灌溉方式正逐步向智慧灌溉模式演进。智慧水田灌溉以传感器监测、远程控制、云平台管理为核心，通过部署智能农业云终端，实现灌溉设备的远程控制与状态反馈，结合物联网平台进行环境监测、智能决策、自动控制，达到节水节能、提效增产的目的。本方案以智能农业云终端为核心，通过连接物联网平台、PLC控制器、水泵控制柜等智能设备，实现对水田灌溉全过程的远程监管和自动控制，助力打造高效、绿色、可持续的现代水稻种植体系。
-
监测目标
-
实时采集水田区的环境数据（如水位、土壤湿度、气象因子等）
-
远程控制水泵启停、阀门开合，实现精准灌溉
-
建立灌溉计划模型，支持定时定量浇灌与预警管理
-
构建多终端、多设备协同的智慧灌溉系统
-
需求分析
-
农业用水占比高，急需提高水资源利用率
-
水田大多分布广、用工难度高，远程控制成为刚需
-
农时紧凑，需快速响应灌溉需求
-
传统灌溉手动操作效率低、成本高，缺乏数据支撑
-
适应政策导向，推进“智慧农业”、“数字乡村”建设
-
监测方法
-
在水田关键区域部署水位计、土壤湿度传感器等前端感知设备
-
数据通过RS485通信接入智能农业云终端并通过4G网络上传至平台
-
云平台统一汇总各区域数据并形成灌溉调控决策
-
PLC控制器接收云平台指令控制水泵变频启动与阀门动作，实现自动化灌溉
-
用户通过手机App或电脑网页实时监控水田状况并手动或自动控制灌溉设备
-
应用原理
-
智能农业云终端基于ARM926EJ高性能处理器，配合RS485接口完成前端数据采集
-
云终端内置4G通信模块，支持数据远传与远程控制命令接收
-
PLC控制器解析Modbus RTU协议下发指令控制水泵与变频系统
-
物联网平台具备大数据分析与远程联控能力，实时反馈设备状态与环境数据
-
用户可随时随地通过可视化界面进行监测、调度、报警处理
-
功能特点
-
支持远程监控与控制，实现手机APP与电脑网页同步操作
-
支持多种传感器接入，实现对水田环境的全面感知
-
平台可视化图表、报表功能，便于数据分析与管理
-
云终端具备超宽温、低功耗、抗干扰能力，适用于野外严苛环境
-
控制系统可靠性高，防护等级达IP54
-
支持自动、手动、定时等多种灌溉模式切换
-
硬件清单
-
智能农业云终端（含4G模块、RS485接口）
-
PLC控制器（支持Modbus RTU、定址范围1~254）
-
水泵控制柜（内置变频器、电源保护装置）
-
水泵、电磁阀、供水系统
-
物联网平台服务器（本地部署或云平台）
-
前端传感器（选配：水位计、土壤湿度、气温、雨量等）
-
硬件参数（量程、精度）
|
设备名称
|
核心参数说明
|
|---|---|
|
智能农业云终端
|
CPU：300MHz，内存64MB DDR2，通信接口：SMA、RS485，功耗≤3W
|
|
PLC控制器
|
Modbus RTU协议，波特率9600bps，IP54防护，工作温度-20~50℃
|
|
水泵控制柜
|
尺寸1800800400mm，材质镀锌板，结构固定式，含变频器
|
|
通信协议
|
Modbus RTU，SIM标准卡，远程4G数据上报
|
-
方案实现
-
第一步：安装部署智能农业云终端、PLC控制器与水泵控制柜
-
第二步：接入前端传感器与水泵、电磁阀等控制设备
-
第三步：配置参数地址、波特率、平台账户权限等信息
-
第四步：上线测试数据采集、远程控制、自动调度等功能
-
第五步：定期巡检与系统维护，保障长期稳定运行
-
数据分析
-
平台可实时统计各水田区域的灌溉频次、水量、运行时长
-
生成多维度趋势图，如灌溉耗水变化、水泵启停记录
-
系统可按日、周、月导出灌溉作业报表
-
支持数据接口向农情系统、气象系统对接，实现融合调控
-
预警决策
-
设定上下限阈值（如土壤湿度过干、泵运行异常）实现自动报警
-
支持短信、微信、平台APP等多渠道告警通知
-
平台记录异常历史，支持追溯、分析与优化调度方案
-
联动预警与自动控制，如故障状态下水泵自动停机、设备锁定
-
方案优点
-
安装灵活，兼容性强，适配多品牌控制与传感设备
-
平台化集中管理，多区域水田可统一调度控制
-
降低人工巡视与操作成本，提升管理效率
-
精准节水、避免灌溉浪费，助力绿色农业发展
-
可扩展其他智慧农业功能模块，如病虫害预警、气象服务、农机调度
-
应用领域
-
水稻主产区的大中型农场灌溉调控
-
乡村振兴智慧水利与节水灌区建设
-
高标准农田项目智能灌溉模块
-
农业示范园区与科技先导区数字农业系统
-
农机合作社与农业物联网工程集成服务平台
-
效益分析
-
平均可节水25%以上，提升灌溉效率约40%
-
人工运维成本下降50%以上
-
减少过量灌溉对土壤板结与养分流失的影响
-
数据可用于农业补贴申请、质量溯源与农技服务佐证
-
适用于政府“数字乡村”“智慧农田”政策支持场景
-
国标规范
-
GB/T 20287-2006 农田灌溉规范
-
GB/T 42020-2022 智慧农业 通用技术要求
-
NY/T 3228-2018 智慧农业数据通信规范
-
GB/T 32430-2015 农业物联网通用技术体系框架
-
《国家农业农村信息化发展规划（2021—2025年）》
-
参考文献
-
《数字农业与智能灌溉技术研究》中国农业出版社
-
《物联网在水田灌溉中的集成应用实践》中国水利学会期刊
-
《智能水泵系统设计与远程控制实现》电气自动化期刊
-
案例分享
广西某大型水稻基地智慧水田建设项目
项目部署智能农业云终端80台，覆盖近1500亩水稻种植区，通过物联网平台实现24小时数据监测、智能水泵远程控制，单季节约人工成本5万元，灌溉效率提升38%，并通过智能灌溉数据对接农业大数据平台，参与地方“智慧农业工程”验收项目，获得市级科技创新奖。
上一篇：土壤颗粒、酸碱与有机质测定方案