农田施肥量在线监测控制方案
时间：2025-05-12
涉川
一、方案介绍
本方案结合水肥一体化系统，通过部署电导率（EC）传感器、流量计、智能配肥控制终端、4G无线通信模块等，实现对施肥过程中肥液浓度、施肥流量、用肥总量、施肥时间等核心参数的精准监测与智能控制，配套远程平台，可实现远程配方调节、自动配肥、异常报警和数据可视化，为农业种植精细化、节水节肥与农产品质量提升提供技术支撑。
二、监测目标
实时监测施肥液体浓度（EC值）、pH值与流量
实现精准控制肥料注入量与流速
自动生成用肥记录、作物施肥档案
提供远程控制功能，支持多配方施肥计划管理
辅助施肥策略优化、成本分析与环境友好施肥管理
三、需求分析
存在问题 解决目标
施肥不均、浓度不明 实时监测EC/pH，精准调控施肥浓度与用量
肥料浪费/环境污染 科学设定肥料注入比例，提升肥效，减少排放
人工管理粗放 远程控制施肥、平台设定施肥计划、自动化执行
缺乏数据支持与记录 自动生成施肥日志，方便追溯与管理
四、监测方法
安装在线EC电导率传感器与流量计，实时采集施肥过程的溶液浓度与流速
使用水肥一体化配肥泵控制肥料注入量，由智能控制终端根据设定比例调配肥液
通过RTU采集终端将监测数据及控制指令上传至平台，并支持远程施肥启停及配方切换
结合作物类型与生育阶段，制定差异化施肥方案并自动执行
五、应用原理结构（简要）
前端感知层：EC/pH传感器 + 流量计 + 胶管压力传感器
控制执行层：水肥一体化混肥机 + 多通道定量泵/电磁阀控制模块
采控终端：智能RTU，采集并上传数据，执行控制命令
通讯层：4G通信模块，上传平台并接收控制指令
平台层：远程施肥调控平台，支持数据可视化、智能控制与历史追溯
六、功能特点
实时监测施肥液EC值、pH值与流量等关键参数
多种肥料通道控制，可设定施肥时间、比例与总量
智能施肥计划设定，支持按地块/作物/日期分批管理
手机小程序/网页平台远程查看施肥情况与历史数据
自动报警：肥液浓度偏差、流量异常、缺肥缺水报警
数据导出：按批次、区域、作物生成用肥报表与分析图表
七、硬件清单
序号 设备名称 功能描述
1 EC电导率传感器 实时监测肥液浓度
2 pH传感器（可选） 检测酸碱度，辅助调控适宜值
3 农用流量计（脉冲/485型） 实时记录施肥流量
4 施肥控制终端（RTU） 采集控制+4G通信，远程下发控制命令
5 水肥一体化注肥泵系统 注肥精度高，多通道控制
6 电磁阀/比例阀组件 精准开关与比例注肥执行机构
7 云平台+手机小程序 数据分析、施肥设定、报警展示
八、关键硬件参数
设备 量程/参数范围 精度
EC传感器 0–20 mS/cm（自动温补） ±2% FS
pH传感器 0–14 pH ±0.1 pH
流量计（DN25） 0.3~10 m³/h（视管径而定） ±2% FS
注肥泵系统 每通道最大50L/h（多通道组合） 控制精度±5%
RTU采控终端 Modbus支持8通道，4G全网通 存储容量8万条以上
九、方案实现步骤
现场勘测与作物信息登记（地块编号、施肥类型）
安装感知设备（EC/pH/流量计）与注肥执行装置
RTU接入各传感器并完成通信调试
平台设置作物生长期施肥计划（按比例/总量控制）
测试控制系统运行与数据上传，启用自动施肥模式
十、数据分析
用肥统计：记录每块地每日、每次施肥的肥料用量与施肥时间
浓度曲线监控：观察施肥过程中EC/pH浓度变化趋势
配方适配分析：根据作物反馈数据调整肥料比例设定
肥效评估：结合产量与施肥历史，形成施肥-产出关联分析图
支持导出Excel报表、图片式图表、对比分析报告等形式
十一、预警决策
浓度异常报警：肥液浓度与设定值偏差超±10%触发报警
流量不足报警：检测注肥管路堵塞或泵异常
缺液预警：肥液桶缺料检测，提前补充提示
系统异常报警：泵站无响应、电磁阀失灵、RTU离线等自动上报
告警方式：手机推送、短信预警、网页提示
十二、方案优点
实现施肥的“精准、可控、可视、可追溯”全过程管理
减少人工施肥劳动强度，提升施肥效率
降低肥料浪费，节省种植成本
提升作物品质与产量，有助于绿色认证与品牌农业发展
与智慧灌溉系统无缝集成，实现水肥一体智能化管理
十三、应用领域
设施农业（大棚、温室）精准施肥系统
大田作物集中施肥管理工程
水肥一体化节水示范区与高标准农田项目
果园、茶园、蔬菜种植基地等需差异化施肥场景
农业农村局、现代农业园区智能农业配肥系统建设项目
十四、效益分析
类型 具体说明
经济效益 平均肥料节省15~30%，人工节约50%以上
农业效益 提高作物肥料吸收效率，产量提升5~15%
管理效益 自动化数据管理，支持追溯与分区管理
环境效益 控制过量施肥与残留，防止地下水污染与土壤板结
十五、国家标准与规范
《水肥一体化施肥技术规程》（NY/T 3446-2019）
《设施农业水肥一体化设备选型与配置技术导则》（NY/T 2412-2013）
《农田灌溉用水质量标准》（GB 5084-2021）
《智能农业系统通用技术规范》（GB/T 36632-2018）
十六、案例分享
案例：云南某智慧茶园施肥监控系统建设
部署水肥一体化配肥系统共12套，覆盖120亩茶园。系统设置7种茶树生育期施肥配方，通过平台远程管理，每月节省肥料15%，并提升茶叶品质与均匀性。用户反馈施肥精度高、人工工作量大幅下降，成功申报绿色农业项目奖补。
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