病虫害防治灌溉农药一体化在线控制方案

时间：2025-12-11 涉川

一、方案介绍

随着数字农业和智慧农田建设的推进，农田管理逐步实现自动化、精准化与可视化。传统病虫害防治采用人工施药，存在劳动强度大、喷施不均匀、药剂浪费、农药残留高及对人体不安全等问题。灌溉农药一体化系统通过“水肥药一体化”方式，将灌溉、施肥、施药三种功能融合，通过智能监测与在线控制，实现精准药剂注入、自动混配、定量喷施和远程控制，大幅提升农业病虫害治理效率。

本方案基于传感器监测、智能灌溉控制终端、农药比例注入器、4G云平台管理等技术，实现病虫害防治与灌溉同步进行，构建高效、安全、节水、节药的在线施药系统。

二、监测目标

监测土壤墒情、空气温湿度、气象条件等环境参数。
监测水压、水流量、药液浓度、药剂注入量与混配状态。
监测供水管网工作状态及系统压力稳定性。
实现灌溉与施药同步并可独立运行。
在线监测施药过程中的关键参数，确保药剂浓度符合设定标准。
通过云平台实现喷药计划管理、设备控制与历史数据记录。

三、需求分析

病虫害灌溉农药一体化系统应满足：

安全自动化注药，避免人工接触药剂；
能够与灌溉系统联动，实现水药混合喷施；
具备药剂比例调节功能，保证精准配比；
支持远程自动控制、手动控制、定时控制、周期控制；
支持农药罐液位监测与断药报警；
数据实时上传，能够生成可追溯的施药记录；
具备抗风、抗雨能力，可在户外稳定运行；
支持太阳能供电，减少布线成本；
能与农田气象站、虫情监测设备联动，实现预警驱动施药。

四、监测方法

土壤墒情传感器监测土壤含水率，为是否灌溉提供依据。
环境温湿度、风速、降雨监测用于判断施药适宜性。
压力与流量传感器监测灌溉管网状态，确保喷药均匀。
药剂注入器监测药液注入量，实时控制注入比例。
流量监测实现药水混合比例实时计算。
数据通过智能主机汇总后上传平台，进行系统调度。

五、应用原理

1. 水药混合原理

系统通过比例注入器或电控注药泵将药剂按设定比例注入灌溉主管道，随水流均匀输送至农田，实现同步施药。

2. 智能注药控制

基于灌溉流量实时调整注药泵的速度，使实际药剂流量与目标配比保持一致。

3. 灌溉同步控制

电磁阀打开后灌溉启动，同时触发注药模块自动运行，实现水药同步。停止灌溉时自动清洗管道。

4. 远程和自动控制

通过4G联网，平台可指挥系统实现定时施药、阈值施药、周期施药、作物生育期施药等策略。

5. 安全防护

系统具备药剂缺液报警、注药异常报警、压力过高/过低保护等功能，保证施药安全可靠。

六、功能特点

灌溉与施药一体化，全流程自动化运行；
药剂精准比例控制，提高防治效果；
全程实时监测药液流量、浓度与管网压力；
支持手机小程序和电脑远程管理；
支持自动、定时、循环、人工四种控制模式；
报警功能完善，包括液位低、注药异常、压力异常等；
自动管道冲洗功能，减少药液残留；
数据可追溯，满足农业监管需求；
可与虫情监测、病害预警系统联动，实现智能施药。

七、硬件清单

土壤墒情传感器
气象监测模块（温湿度、风速、降雨）
管道流量传感器
管网压力传感器
智能注药泵或比例注入器
电磁阀、喷灌支路执行器
农药储液罐液位传感器
智能灌溉控制主机（含4G通信）
太阳能供电模块
灌溉喷头或滴灌管路
云平台监控系统

八、硬件参数（量程、精度）

土壤含水率测量范围：0～100%（精度 ±3%）
流量测量范围：依据管径定制（精度 ±2%）
压力测量范围：0～1 MPa（精度 ≤0.5% F.S.）
注药泵流量控制精度：误差 ≤3%
药液罐液位测量精度：误差 ±1 cm
风速量程：0～30 m/s
通信方式：4G/NB-IoT/LoRa
工作温度范围：–20℃～+70℃
防护等级：IP65～IP67

九、方案实现

1. 现场布设

管道安装压力与流量传感器；
总管道安装注药泵或比例器；
各分区安装电磁阀；
农药罐配备液位传感器与防倒吸装置；
采集控制主机安装在防水控制箱中；
整套系统支持太阳能供电。

2. 控制逻辑

检测到病虫害预警 → 自动开启施药流程
风速过大、降雨 → 强制停止施药
药液浓度达到设定 → 持续稳定喷施
农药液位不足 → 停机+报警
灌溉停止时 → 自动冲洗管路

3. 平台功能

实时查看药剂注入量和灌溉量
记录施药历史（时间、药量、灌溉量）
支持作物生育期自动施药计划
越限报警推送至手机
大数据分析生成病虫害治理报告

十、数据分析

平台自动生成：

药剂使用曲线
灌溉与施药用水统计
病虫害防治效果分析记录
土壤湿度与作物生长关联分析
压力、流量运行曲线
药剂成本与节约率评估

十一、预警决策

系统具备专业预警功能：

药液不足报警
注药比例偏差报警
风速过大禁喷报警
水压异常报警
灌溉管路堵塞预警
泵运行异常预警
预警自动发送到平台、手机和管理人员。

十二、方案优点

防止过度用药，降低农药残留；
提高药剂利用率和喷施均匀度；
劳动强度低，安全无接触作业；
数据可追溯，符合绿色农业要求；
可结合虫情监测实现精准施药；
用水、用药均可节约 30%–50%；
全自动运行，适用于大田规模化管理。

十三、应用领域

大田作物病虫害防治
果园与果树滴灌施药
蔬菜大棚水肥药一体化
高标准农田建设项目
数字乡村农业信息化
农业园区智能喷灌系统
棉花、玉米、水稻、茶园、葡萄等作物精准施药

十四、效益分析

农药节省约 20%～40%
用水节省约 30%
作物病虫害治理效率提高 50% 以上
施药记录数字化，减少监管风险
人工成本降低 60% 以上
提高产量和品质，经济效益显著

十五、国标规范

《灌溉工程节水技术规范》
《农业行业水肥一体化技术规范》
《农药安全使用技术准则》
《智能灌溉系统技术要求》
《农业物联网系统技术规范》

十六、参考文献

水肥药一体化技术应用文献
病虫害智能防治相关研究报告
农田自动化灌溉系统设计资料

分享到