一、方案背景
传统农业灌溉存在水资源浪费(利用率仅 30%-40%)、肥料施用粗放(利用率不足 50%)、人工成本高、作物生长不均等问题,制约农业规模化、高效化发展。尤其在经济作物种植中,水肥供应的精准度直接影响产量与品质,传统模式已难以满足现代农业节本、增效、绿色 的核心需求。
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二、系统整体架构
本系统采用感知层 - 传输层 - 平台层 - 应用层 四层架构,构建全链路智能管控体系:
1. 感知层(数据采集终端)
环境感知:部署土壤温湿度传感器、pH 值传感器、EC 值(土壤肥力)传感器,实时采集土壤墒情与养分数据;
作物感知:通过温湿度传感器、光照度传感器,监测大棚环境情况;
气象感知:集成风速、风向、降水量、光照强度、空气温湿度传感器,获取田间微气象数据;
设备状态感知:流量传感器、压力传感器、电磁阀状态检测器,实时反馈灌溉施肥设备运行参数。
2. 传输层(数据通信网络)
采用LoRa+4G/5G+WiFi 多网络融合方案:LoRa 负责田间传感器数据低功耗传输(覆盖半径 1-3 公里),4G/5G 实现远程数据交互与控制指令下发,WiFi 支持本地运维调试;
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3. 平台层(智能决策核心)
数据存储与分析:采用云服务器存储历史数据(土壤、气象、作物、设备数据),通过大数据算法分析作物水肥需求模型,结合作物品种、生育期、土壤类型等参数,生成个性化灌溉施肥方案;
智能决策:基于边缘计算算法,不断优化水肥配比与灌溉时机,例如根据光照强度调整灌溉频率,根据土壤 EC 值动态调整肥料浓度;
远程控制中心:集成设备管理、参数设置、故障报警、数据可视化等功能,支持电脑端、手机 APP、小程序多端登录操作。
4. 应用层(执行终端设备)
水肥混合系统:智能水肥一体机(支持多种肥料配比),通过精准计量泵控制水、肥流量,实现水肥均匀混合;
灌溉执行系统:滴灌、喷灌、微喷等多种灌溉方式可选,搭配电动电磁阀、流量控制阀,按决策方案精准灌溉;
辅助设备:太阳能供电板(适配偏远地块)、过滤系统(防止管道堵塞)、视频监控(实时查看田间情况)。
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三、核心功能
1. 精准灌溉施肥
按作物需求自动调节水肥浓度、灌溉量、灌溉时间,避免大水漫灌“盲目施肥;
支持手动模式、自动模式、定时模式切换,满足不同场景需求(如追肥期手动微调)。
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2. 远程监控与控制
实时查看土壤温湿度、pH 值、EC 值,气象数据(温度、湿度、降水量),设备运行状态(水泵、电磁阀工作状态);
远程设置灌溉参数(灌溉时间、间隔、水量)、肥料配比(氮磷钾比例),一键启动 / 停止灌溉任务;
数据可视化展示,直观呈现土壤墒情变化、作物水肥需求趋势。
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3. 故障报警与运维提醒
设备故障自动报警(如水泵故障、管道漏水、传感器异常),通过短信、APP 推送等方式通知;
定期提醒设备维护(如过滤器清洗、传感器校准),延长设备使用寿命;
历史数据追溯,支持查询任意时间段的灌溉记录、水肥使用量,便于成本核算与种植方案优化。
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4. 自适应场景适配
支持大田作物(小麦、玉米)、经济作物(蔬菜、水果、花卉)、设施农业(大棚、温室)等多种场景部署;
可根据土壤类型(砂质土、壤土、黏土)、作物品种(番茄、黄瓜、苹果、葡萄)、生育期(苗期、花期、结果期)自定义参数,适配不同种植需求。
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四、应用价值
1. 经济价值
节本增效,水资源节约 50% 以上,肥料节约 30% 以上,人工成本降低 60% 以上;物产量提升 10%-20%,品质改善(如水果含糖量提高、蔬菜色泽鲜亮),产品附加值提升。
2. 生态价值
减少肥料流失,降低土壤板结、水体污染风险,助力绿色农业发展;节约水资源,缓解农业用水紧张问题,符合节水优先 战略。
3. 管理价值
实现规模化种植统一管控,降低管理难度,适合家庭农场、合作社、大型种植基地;数据化管理,为种植决策提供科学依据,避免经验主义带来的风险。
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五、实施流程与保障
1. 实施流程
现场勘查:调研地块面积、地形、土壤类型、作物品种、水源条件,制定个性化部署方案;
设备安装调试:传感器布局、管道铺设、设备安装,系统联调测试;
人员培训:指导用户操作平台(APP / 电脑端)、设备维护、常见故障排查;
试运行与优化:1-2 个月试运行,根据实际种植情况调整参数,优化决策模型;
长期运维:提供 3 年质保,终身技术支持。
2. 保障体系
技术保障:专业研发团队持续优化系统功能,升级算法模型;
产品保障:核心设备(传感器、水肥一体机、电磁阀)均通过行业认证,质量可靠;
服务保障:7×24 小时在线客服,快速响应故障报修,本地服务商可提供上门服务。
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