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黑龙江东部节水设备有限公司

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走进北疆水果玉米种植基地,支持援疆农业项目

2021-07-08 14:52:00

5月下旬,正值北疆北屯地区玉米播种的季节。在这蠢蠢欲动,生机勃勃的时节,东水研发中心技术人员踏上新疆北屯水果玉米种植基地体验之行。


调研目标

近年来,水果玉米种植受到生产成本上涨,劳动力紧缺,国际价格波动的影响,水果玉米种植的收益一直不稳定,土壤的肥料、药害污染和气候的旱、涝导致水果玉米的产量和含糖量一直不高。针对以上问题提出改进措施,以推动新疆北屯市水果玉米项目节水灌溉技术的现代化水平。

整个系统将围绕智慧灌溉、水肥一体化为核心进行示范应用,充分挖掘现代节水在实际使用中的优势。更好的体现农业科技现代化优势。

首部管理房前池

首部管理房过滤器组

水肥一体化膜下滴灌

针对新疆北屯市水果玉米项目地的实际情况,建设一套综合利用自动化技术、传感器技术及人工智能方法,通过对作物生长状况及环境的监测数据来科学预测灌溉时间与灌溉量的信息节水系统,并实现以下目标:


1

根据原有粗略的施肥方式提出升级物联网水肥一体机,实现水肥一体化技术设计目标要求,保证灌溉、施肥的均匀度;

2

根据气象数据的变化,灵活调整灌溉水量,使有限的水资源得到最合理的分配;

3

增加物联网灌溉控制器,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约人力成本;

水肥一体化技术升级

原有施肥方式:将肥料在废旧桶中进行混合,然后投入小型潜水泵,将肥料打入过滤器前主管道。

存在的问题:

(1) 混肥环境差,肥桶容量小,使用废旧铁易被腐蚀,也影响环境美观效果;

(2) 肥桶内肥料搅拌不均匀,施肥均匀度低固体肥料溶解不充分残渣较多,经过过滤器时大部分颗粒被过滤掉,浪费严重;

(3) 多重肥料混在一起产生反应,肥效减低;

(4) 潜水泵工作频率不稳定,不能控制施肥速率,施肥均匀度低;

(5) 进行酸碱度调节时,没有参照依据,容易过量;

(6) 需要现场人工大量复杂操作,时刻在现场看管,浪费人工;

原有混肥桶

拟升级物联网水肥机施肥方案:

物联网水肥一体机是应用于温室或大田灌溉系统的一个设计独特、结构精巧、操作简单和模块化的自动灌溉及施肥控制的成套设备。

物联网水肥一体机工作原理:可通过EC/PH值及流量监控、在先进的可编程控制器控制下,通过机器上的多组射流注肥器准确地把均匀搅拌后的肥料养分或弱酸等注入灌溉主管网中,执行施肥过程。

产品拥有手动/自动两种模式,登录界面支持管理员密码登录,防止任意操作。产品采用 GPRS/4G 模式上传数据,提供免费的监控云平台,微信平台实时查看,支持 APP 远程查看与控制。

原理示意图

物联网水肥一体化机

施肥搅拌装置

山西运城苹果树施肥

福建安溪铁观音茶树施肥

增设田间小型气象站

气象监测终端到系统终端组成部分分别为:气象传感器、气象站支架部分、太阳能电板和蓄电池部分、采集器和传输模块部分、后台电脑端。
气象传感器:传感器部分的主要作用是监测气象要素信息,通过安装雨量筒、气象百叶盒、风速风向传感器等设备,来监测风速、风向、PM2.5、光照、二氧化碳、气压、雨量、空气温度、空气湿度、雨雪等多种气象因素。

原理示意图

采集要素示意图

气象监测云平台:气象监测云平台主要作用是用于数据的展现和存储,可实时监测,历史数据查询,超限远程报警、将数据Excel、PDF文件形式导出等功能,提供可视化图形输出,数据分析。

大气运动和天气气候演变具有各种韵律或周期的特征,天气气候演变过程的前后期也有一定的关联性。与广域的天气预报相比,使用农业气象站对农业种植环境进行区域性的气象监测,其准确率通常要高于天气预报。这些监测到的气象数据,是研究农业气象条件对农作物不同生长阶段的不同影响具有重要的意义。

增设田间墒情监测站

土壤墒情监测系统内含土壤温度水分传感器、土壤PH传感器、土壤氮磷钾传感器,能够实现对土壤温度、水分、PH、氮磷钾含量等参数长时间的连续监测,并将数据实时上传至土壤墒情监测平台,供管理者科学的制定相关调度方案,决定是否需要施肥灌溉等操作。

传感器实物图

传感器实物图

传感器实物图


应用案例

茶园气象监测

梨园气象、墒情监测

使用物联网灌溉控制器


控制系统目标

(1) 实现灌溉,节省水、肥、杀虫剂、人工等,基本消除在灌溉过程中人为因素对作物造成的不利影响,提高操作的准确性和高效性,以达到科学管理的目的。

(2) 地块自成独立的灌溉系统,能够实现自动控制和手动控制灌溉。

(3) 在管理区能够直观地监视各地块的灌水情况,并能控制灌溉。

(4) 监测灌溉系统的主要工作参数,保证系统运行安全可靠。

(5) 便于记录各项灌溉数据,可以监测墒情、天气等数据,以便于总结丰产灌水经验。

(6) 各地块的自动化系统要便于后期的组合升级。


设计原理

自动化控制系统由一台PC机与1个灌溉控制器相连,PC机设置在管理区,灌溉控制器设置在泵房内,田间分布有24个无线地址解码器RTU(以下简称“RTU”),RTU接收PC机或灌溉控制器的控制指令,驱动控制分布在地面管网出水口的电磁阀开关,同时PC机或灌溉控制器可以控制井泵的启闭来加压供水,从而实现滴灌系统的自动灌溉。

本项目配备有小型气象站和施肥装置,通过小型气象站采集项目区的风速、风向、雨量、光照辐射、大气温度、相对湿度及土壤湿度等气象数据,通过PC机将采集的数据分析整理,管理人员可以根据这些数据配合农艺的需要及时调整灌溉时间和轮灌周期,使农作物始终保持很好的生长状态。

原理示意图


原有手动式球阀

自动控制电磁阀井

灌溉控制器

此行感悟

通过新疆北屯玉米种植基地考察可以得出,智慧灌溉技术可以推动我国边远地区农业向着自动化、智能化方向发展。利用智慧灌溉水肥一体化技术的调节,能够使得干旱地区高标准玉米的产量以及质量得到很大的提升。


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