智能水肥一体化施肥机.docx

智能水肥一体化施肥机一、背景及意义我国水资源数量短缺且时空分布不均，人均水资源量只有2000 多立方米，仅为世界人均水平的1/4,水资源供需矛盾十分突出，北 方地区尤为严重。农田灌溉是我国第一用水大户，2018年用水量为 3693亿立方米，占当年全社会总用水量的61.4%,约有一半的灌溉面 积仍然沿袭传统的粗放灌水方式，灌溉效率低下，节水潜力巨大。同 时，我国节水灌溉还存在着资金投入不足、建设标准偏低、工程管护 机制不健全等问题，在一定程度上影响着节水灌溉的持续快速发展。 因此，在高标准农田建设中同步实施高效节水灌溉，提高灌溉水利用 率，降低水资源使用量，不仅十分必要，而且尤为迫切。精确灌溉与 施肥是农业发展的主要方向，在国家大力发展可持续生态农业背景下, 亟需结合作物区域种植特点，创新发展多种先进施肥设备及技术，建 立节水节肥技术管理体系，切实、有效地提高水肥利用率。未来，水 肥一体化发展呈现出两大趋势，一是施肥设备趋向多功能、低能耗及 精准化，二是水肥一体化系统更加信息化与智能化。农业种植离不开 灌溉施肥。智能水肥一体化设备，实现灌溉自动控制和施肥自动控 制。通过灌溉施肥的自动控制，改善作物的生长环境，通过改善作 物的生长环境来提高作物的品质和质量，不仅响应了国家节水、保肥 和“一带一路”政策，还大大减少了人力资本。智能水肥一体化灌溉施肥机是将灌溉与施肥融为一体的农业新 技术，是农业现代化生产的必要手段。它根据作物不同生长期的需肥 需水特点和规律，结合土壤环境和养分含量状况，将可溶性固体肥料 或液体肥料定时定量，按比例直接提供给作物。设备将“水肥一体化+自动灌溉+物联网”技术集合在一起，通过 互联网与远程数据终端或数据平台进行数据交换，为灌溉施肥积累数 据，通过水肥一体化装置将基础肥料颗粒依据灌溉方案定时、定量, 连续不断地溶解于水，形成所需营养比例的肥料溶液，并通过灌溉管 道输送到田间作物根部，实现灌溉施肥水肥一体化，以水带肥、以肥 促水、因水施肥、水肥一体，从而达到水肥实时适量、科学灌溉。该设备可实现大田作物水分和养分的综合协调和一体化管理，有 效提高水肥利用效率，达到水肥定量、节约水肥的目的，又可大幅度 提高粮食产量，降低农民劳动力，从而提高我国农业综合生产能力, 进一步推动我国现代农业沿着绿色、可持续、高效低耗的方向快速发 展，为“乡村振兴”战略的实施贡献科技的力量和支撑。二、创新点设备在研发过程中以水肥一体化、智能精准灌溉施肥为主题，结 合我国国内以固态颗粒肥料为主的现状，及液体肥料的发展趋势，经 过不断的研究、试验、改进，在技术上形成了以下创新点：1 .滴灌施肥是一种施肥法，只施在根部，显著提高肥料利用率, 与常规施肥相比，可节省肥料用量3050%以上；.大量节省施肥劳力，比传统施肥方法节省90%以上；2 .施肥速度快，千亩面积的施肥可以在1天内完成；.实现节肥18. 6%/亩，省工0. 52个/亩，水资源利用率提高5%；3 .相比传统施肥，节肥18. 6%/亩，省工0.52个/亩，水利用率 提高5%,小麦亩均增产10%,玉米亩均增产15%。4 .设备通过智能化电脑控制，采用高精度螺旋进料器+变频控制,使颗粒肥料的计量误差W2% （以尿素和清水计量）；5 .单片机采用PID算法控制，使肥液的计量误差W2L/100L,提高了施肥和肥水比精准度。三、主要实施内容.智能水肥一体化施肥机的研发设备将“水肥一体化+自动灌溉+物联网”技术集合在一起，通过 实时自动采集作物生长环境参数和作物生育信息参数，构建模型耦合 作物与环境信息，智能决策作物的水肥需求，并配套施肥系统，实现 水肥一体精准施入，满足农作物对水分和养分的需求，实现水肥同步 管理和高效利用，最终达到水肥定量、节约水肥的目的。1 .智能水肥一体化施肥机的生产建立适于大田作物的智能水肥一体化施肥机加工制造生产线1 条，制定相关产品标准1套，形成规范的水肥一体化施肥机制造工艺 流程。产品满足以下技术指标：颗粒肥料斗装量：150kg；注肥压力：0. 5MPa；施肥能力：颗 粒肥施肥速度（尿素）5T80kg/h；液体肥施肥速度（清水）25-250L/h； 施肥精度：W2%；灌溉水计量范围：0-250 m3/h；单机控制面积： 100-500 亩。2 .智能水肥一体化施肥机应用与推广推广水肥一体化技术是“控水减肥”的重要途径，是实现农业可 持续发展的关键。通过农村大田应用推广，智能水肥一体化施肥机得 到大面积应用并逐渐成为规模化、现代化农业生产的必要技术手段， 形成适于我国现代化作业的新型灌溉施肥设备，产品应用覆盖在河北、 河南、山东、内蒙、新疆等10个省市自治区，推广使用面积在10000 亩以上。实现节肥18. 6%/亩，省工0.52个/亩，水利用率提高5%, 小麦亩均增产10%,玉米亩均增产15%o