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大田种养循环节水系统是集农业科技上的高、精、尖技术和计算机自动控制技术于一体的先进的农业生产设施,是现代农业科技向产业转化的物质基础,可以在线监测农田环境的气候因子、土壤环境因子,结合作物生理生态特点,精准把握灌溉时机和灌溉量,减少无效灌溉量,节约农业用水。
方案概述
中国是种植大田为大宗的农业大国,大田种植从原始人畜耕作到机械耕种是农业发展的一大进步,但基于大田分布广泛、人工成本高、耗时长、耕作信息采集残缺、不及时等特点,新型物联网种植的出现,使现代农业实现了又一次质的飞跃。
厦门欣仰邦研发的大田种养循环节水系统针对农业大田种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点,利用物联网技术,采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站,远程在线采集土壤墒情、气象信息、视频信息等,实现墒情(旱情)自动预报、灌溉用水量智能决策、远程、自动控制灌溉设备等功能,最终达到精耕细作、准确施肥、合理灌溉的目的。
系统框架
感知采集层
大田信息采集可分为地面信息采集和地下或水下的信息采集两部分:
地面信息采集
1)使用地面温度、湿度、光照、光合有效辐射传感器采集信息可以及时掌握大田生长情况,当大田因这些因素生长受限,用户可快速反应,采取应急措施;
2)使用雨量、风速、风向、气压传感器可收集大量气象信息,当这些信息超出正常值范围,用户可及时采取防范措施,减轻自然灾害带来的损失。如:强降雨来临前,打开大田蓄水口。
地下或水下信息采集
1)检测地下或水下土壤温度、水分是为了实现合理灌溉,杜绝水源浪费和大量灌溉导致的土壤养分流失。
2)检测土壤PH值等信息,是为了全面检测土壤养分含量,准确指导水田合理施肥,提高产量,避免由于过量施肥导致的环境问题。
控制系统
根据土壤湿度变化以及灌溉、停止时长,自动调节控制灌溉电磁阀工作状态,实现灌溉系统的自动化,智能化。
传输层
可选用RS485、以太网/光纤、GPRS/3G、LORA、zigbee、WIFI、卫星等方式,将数据上传到指定的服务器。
RS485是基于串口通讯技术将总线节点上的数据传输到服务器,不加中继的情况下,适合于1000米内的有线通讯,光纤通讯是一种利用光与光纤传递
资讯的一种方式,具有抗干扰能力强,实时性好等特点,适合于远距离有线通讯。
GPRS通讯是一种基于包的无线通讯服务,无距离限制,适用于安装地点有手机信号覆盖,服务器能够连接互连网的情况。
zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗、近距离无线组网通讯技术,适用于短距离无线通讯,具体距离受障碍物限制。
WIFI数据为基于802.11b/g协议的2.4GHZ无线信号,在WIFI信号覆盖范围内可采取此方式。
LORA是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方式,功耗低,具有超强的穿墙功能以及抗干扰能力,可实现可视距离2KM以上的信号传输卫星通讯利用卫星作为中继而进行的通信,在卫星电波覆盖范围内,无距离限制、不易受陆地灾害的影响、费用较高。
应用平台
★ 全天候实时在线监测:可以对现场任意监测点的数据,进行实时在线显示,同时可以设置数据上传的方式。
★ 可视化数据分析功能:系统能够在管理平台对数据进行分析,形成实时曲线,并可以以柱形图、饼状图等直观的方式呈现,也可以按Excel表格相关格式输出,并提供下载、报表打印。
★ 软件自动化管理:支持软件平台开机启动、定时关机,并支持日志记录功能,可记录所有操作记录。
★ 远程精细化控制:可根据栽培作物品种、生长周期的不同,灵活设定农田灌溉自动控制目标,确保农作物在合适的环境下生长,增加作物产量。
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