水肥融合一体化灌溉
时间：2026-02-26
涉川
一、方案概述
在现代农业规模化种植条件下，传统灌溉与施肥方式存在水肥利用率低、人工投入大、调控不精准等问题。水肥融合技术通过将灌溉系统与施肥系统集成，实现水肥同步输送与精准控制，是高标准农田和智慧农业建设的重要组成部分。本方案构建集水源监测、肥料配比控制、管网压力监测、土壤墒情反馈及 4G 无线通信于一体的水肥融合一体化灌溉监测系统，实现水肥自动配比、精准投放与远程监管，为节水节肥和增产增效提供技术支撑。
二、建设目标
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实现灌溉与施肥过程的自动化控制；
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建立水肥用量实时监测与统计机制；
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提高水肥利用效率，降低资源浪费；
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支撑分区精准灌溉与差异化管理；
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提升农业生产智能化水平。
三、系统组成
系统主要由以下子系统构成：
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水源与供水监测单元；
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施肥控制单元；
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管网输配监测单元；
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土壤墒情反馈单元；
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数据采集与控制主机；
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远程管理与分析平台。
四、系统总体架构
系统采用“感知层—控制层—通信层—平台层—应用层”的分层架构：
4.1 感知层
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流量计（水流量、肥液流量）；
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压力传感器；
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电磁阀；
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施肥泵；
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土壤水分传感器；
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土壤温度传感器。
4.2 控制层
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水肥一体化控制柜；
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自动比例施肥控制模块；
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阀门分区控制模块。
4.3 通信层
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4G 无线通信模块，实现数据主动上报；
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支持远程参数配置与控制指令下发。
4.4 平台层
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水肥融合管理平台；
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数据存储与分析系统；
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报表与统计模块。
五、监测与控制原理
5.1 水肥比例控制原理
通过流量传感器实时采集主管道水流量数据，控制系统根据设定的施肥比例自动调节施肥泵转速或电磁阀开启时间，实现肥液按比例注入灌溉系统。
5.2 分区灌溉控制原理
通过电磁阀分区控制模块，实现不同地块分时分区灌溉。结合土壤墒情监测数据，自动判断灌溉启动与停止条件。
5.3 数据反馈与闭环调节
系统根据土壤水分实时数据对灌溉策略进行动态调整，形成“监测—决策—执行—反馈”闭环控制机制。
六、数据采集与通信方式
各类传感器通过 RS485 或模拟量接口接入控制主机。主机按照设定周期采集水量、肥量、压力及土壤墒情数据，并通过 4G 网络主动上传至云端平台。系统支持本地缓存、断点续传和远程维护。
七、系统功能
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实时监测灌溉水量与施肥量；
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自动水肥比例调节；
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分区定时灌溉管理；
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土壤墒情反馈控制；
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用水用肥统计分析；
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异常报警与设备状态监测；
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数据报表自动生成与导出。
八、主要设备与典型技术参数
8.1 电磁流量计
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测量范围：0.1～10 m/s；
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精度：±0.5 %；
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输出方式：RS485。
8.2 施肥泵
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控制方式：变频调速；
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流量调节范围：可调；
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支持自动比例控制。
8.3 土壤水分传感器
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测量范围：0～100 %；
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精度：±3 %；
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支持多层布设。
8.4 控制主机
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通信方式：4G；
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支持远程控制与参数设置；
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具备本地数据存储功能。
九、系统实施流程
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农田规模与灌溉需求分析；
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管网布局与分区设计；
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水肥设备安装与接线；
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控制参数设置与系统调试；
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平台部署与功能验证；
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系统运行维护与优化。
十、应用价值
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提高水肥利用效率；
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实现精准灌溉与精准施肥；
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降低人工成本；
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支撑高标准农田数字化管理；
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提升农业产量与品质。
十一、适用范围
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高标准农田建设项目；
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大规模粮食作物种植区；
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经济作物种植基地；
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智慧农业示范区。
十二、相关标准与规范
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高标准农田建设技术规范；
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节水灌溉工程技术标准；
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农业物联网应用相关规范；
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水肥一体化技术指导文件。
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