系統簡介
水肥壹體化智能控制系統通過與灌溉系統相結合，實現智能化控制。系統由物聯網監控平臺、氣象數據采集終端、視屏監控、施肥壹體機、過濾系統、閥門控制器、電磁閥、田間水管線等組成。
圖為河南益民控股5G+智慧辣椒種植基地水肥壹體化系統控制中心
概述
水肥壹體化技術是將灌溉與施肥融為壹體的農業新技術。水肥壹體化是借助壓力系統(或地形自然落差)，將可溶性固體或液體肥料，按土壤養分含量和作物種類的需肥規律和特點，配兌成的肥液與灌溉水壹起，通過可控管道系統供水、供肥，使水肥相融後，通過管道、噴槍或噴頭形成噴灌、均勻、定時、定量，噴灑在作物發育生長區域，使主要發育生長區域土壤始終保持疏松和適宜的含水量，同時根據不同的作物的需肥特點，土壤環境和養分含量狀況，需肥規律情況進行不同生育期的需求設計，把水分、養分定時定量，按比例直接提供給作物。
系統原理圖
水肥壹體化系統通常包括水源工程、首部樞紐、田間輸配水管網系統和灌水器等四部分，實際生產中由於供水條件和灌溉要求不同，施肥系統可能僅由部分設備組成。
水肥壹體機
水肥壹體機系統結構包括：控制櫃、觸摸屏控制系統、混肥硬件設備系統、無線采集控制系統。支持pc端以及微信端實施查看數據以及控制前端設備；水肥壹體化智能灌溉系統可以幫助生產者很方便的實現自動的水肥壹體化管理。系統由上位機軟件系統、區域控制櫃、分路控制器、變送器、數據采集終端組成。通過與供水系統有機結合，實現智能化控制。可實現智能化監測、控制灌溉中的供水時間、施肥濃度以及供水量。變送器（土壤水分變送器、流量變送器等）將實時監測的灌溉狀況，當灌區土壤濕度達到預先設定的下限值時，電磁閥可以自動開啟，當監測的土壤含水量及液位達到預設的灌水定額後，可以自動關閉電磁閥系統。可根據時間段調度整個灌區電磁閥的輪流工作，並手動控制灌溉和采集墑情。整個系統可協調工作實施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實現節水、節電，減少勞動強度，降低人力投入成本。
施肥系統
水肥壹體化施肥系統原理由灌溉系統和肥料溶液混合系統兩部分組成。灌溉系統主要由灌溉泵、穩壓閥、控制器、過濾器、田間灌溉管網以及灌溉電磁閥構成。肥料溶液混合系統由控制器、肥料灌、施肥器、電磁閥、傳感器以及混合罐、混合泵組成。
4.1：輸配水管網系統
由幹管、支管、毛管組成。幹管壹般采用PVC管材，支管壹般采用PE管材或PVC管材，管徑根據流量分級配置,毛管目前多選用內鑲式滴灌帶或邊縫迷宮式滴灌帶；首部及大口徑閥門多采用鐵件。幹管或分幹管的首端進水口設閘閥，支管和輔管進水口處設球閥。
輸配水管網的作用是將首部處理過的水, 按照要求輸送到灌水單元和灌水器，毛管是微灌系統的最末壹級管道，在滴灌系統中，即為滴灌管，在微噴系統中，毛管上安裝微噴頭。
4.2：環境數據采集器
4.2.1氣象信息采集
環境數據采集器由低功耗氣象傳感器、低功耗氣象數據采集控制器和計算機氣象軟件三部分組成。可同時監測大氣溫度、大氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、雨量、風速、風向、氣壓、輻射、照度等諸多氣象要素；具有高精度高可靠性的特點，可實現定時氣象數據采集、實時時間顯示、氣象數據定時存儲、氣象數據定時上報、參數設定等功能。
4.2.2土壤墑情采集
土壤檢測儀可實現對土壤不同深度的溫度、濕度、EC、 PH等數據監控，通過5G信號傳輸至AI農大數據平臺，借助於大數據平臺的綜合建模分析，從而給出土壤土質的綜合評級，並語音播報。
4.3：無線閥門控制器
閥門控制器是接收由田間工作站傳來的指令並實施指令的下端。閥門控制器直接與管網布置的電磁閥相連接，接收到田間工作站的指令後對電磁閥的開閉進行控制，同時也能夠采集田間信息，並上傳信息至田間工作站，壹個閥門控制器可控制多個電磁閥。
電磁閥是控制田間灌溉的閥門，電磁閥由田間節水灌溉設計輪灌組的劃分來確定安裝位置及個數。
4.4：灌水器系統
微灌按微灌灌水流量小，壹次灌水延續時間較長，灌水周期短，需要的工作壓力較低，能夠較精確的控制灌水量，能把水和養分直接地輸送到作物根部附近的土壤中去。
系統功能
5.1：用水量控制管理
實現兩級用水計量，通過出口流量監測作為本區域內用水總量計量，通過每個支管壓力傳感采集數據實時計算各支管的輪灌水量，與閥門自動控制功能結合，實現每壹個閥門控制單元的用水量統計。同時水泵引入流量控制，當超過用水總量將通過遠程控制，限制區域用水。
5.2：運行狀態實時監控
通過水位和視頻監控能夠實時監測滴灌系統水源狀況，及時發布缺水預警；
通過水泵電流和電壓監測、出水口壓力和流量監測、管網分幹管流量和壓力監測，能夠及時發現滴灌系統爆管、漏水、低壓運行等不合理灌溉事件，及時通知系統維護人員，保障滴灌系統高效。
5.3：閥門自動控制功能
通過對農田土壤墑情信息、小氣候信息和作物長勢信息的實時監測，采用無線或有線技術，實現閥門的遙控啟閉和定時輪灌啟閉。根據采集到的信息，結合當地作物的需水和灌溉輪灌情況制定自動開啟水泵、閥門，實現無人職守自動灌溉，分片控制，預防人為誤操作。
5.4：PC展示平臺
通過物聯網水肥壹體化智能監測平臺，能夠為用戶提供傳感器數據、圖片遠程、采集、傳輸、儲存、處理及報警信息發送等服務。該平臺以集中式分區化的方式為用戶提供便捷、經濟、有效的遠程監控整體解決方案。通過物聯網智能監測平臺，用戶可以不受時間、地點限制對監控目標進行實時監控、管理、觀看和接收報警信息。
5.5：移動終端
建立手機系統，客戶直接采用微信客戶端就可以控制和查看實時數據，手機端具有手動啟動、關閉電磁閥，水泵等設備功能。
5.6：運維管理功能
包括系統維護、狀態監測和系統運行的現場管理；實現區域用水量計量管理、旱情和灌溉預報專家決策、信息發布等功能的遠程決策管理；以及對用水、耗電、灌水量、維護、材料消耗等進行統計和成本核算，對灌溉設施設備生成定期維護計劃，記錄維護情況，實現灌溉工程的精細化維護運行管理。
節水灌溉自動化控制系統能夠充分發揮現有的節水設備作用，優化調度，提高效益，通過自動控制技術的應用，更加節水節能，降低灌溉成本，提高灌溉質量，將使灌溉更加科學、方便，提高管理水平。