一、項(xiàng)目背景
我國(guó)水資源總量不足，時(shí)空分布不均，干早缺水嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)發(fā)展。大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，實(shí)施化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)，推廣普及水肥一體化等農(nóng)田節(jié)水技術(shù)，全面提升農(nóng)田水分生產(chǎn)效率和化肥利用率，是保障國(guó)家糧食安全、發(fā)展現(xiàn)代節(jié)水型農(nóng)業(yè)、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。
水肥一體化技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的一項(xiàng)綜合管理技術(shù)措施之一。具有顯著的節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)能，省工、高效、環(huán)保等諸多特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，使的該技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到快速推廣應(yīng)用。水肥一體化的核心是實(shí)現(xiàn)灌溉和施肥同步進(jìn)行，不需要人工操作便可以自動(dòng)進(jìn)行灌溉。而想要發(fā)揮最大作用便離不開(kāi)科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，從實(shí)際情況看，水肥一體化實(shí)施要在進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，弄清農(nóng)田環(huán)境情況，根據(jù)農(nóng)田附近的水源、地形、作物情況等進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，從而節(jié)約安裝成本。
二、 解決方案
1、水肥一體化技術(shù)介紹
水肥一體化技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中水肥科學(xué)應(yīng)用的一個(gè)新概念，是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，水肥一體化就是借助壓力系統(tǒng)（或地形自然落差），將可溶性固體或液體肥料，按土壤養(yǎng)分含量和作物種類的需肥規(guī)律和特點(diǎn)，配兌成的肥液與灌溉水一起，通過(guò)可控管道系統(tǒng)供水、供肥，使水肥相融后，通過(guò)管道、噴槍或噴頭形成噴灌、均勻、定時(shí)、定量，噴灑在作物發(fā)育生長(zhǎng)區(qū)域，使主要發(fā)育生長(zhǎng)區(qū)域土壤始終保持疏松和適宜的含水量，同時(shí)根據(jù)不同作物的需肥特點(diǎn)、土壤環(huán)境、養(yǎng)分含量狀況以及需肥規(guī)律情況進(jìn)行不同生育期的需求設(shè)計(jì)，把水分、養(yǎng)分、定時(shí)定量、按比例直接提供給作物的一種新型農(nóng)業(yè)技術(shù)。
水肥一體化系統(tǒng)的工作原理：水肥一體化系統(tǒng)通過(guò)土壤濕度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)土壤中的水分，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到土壤水分低于標(biāo)準(zhǔn)值的時(shí)候，系統(tǒng)可以自動(dòng)打開(kāi)灌溉系統(tǒng)，為農(nóng)作物進(jìn)行灌溉，當(dāng)土壤水分達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以后，系統(tǒng)又可以自動(dòng)關(guān)閉灌溉系統(tǒng)，用戶只需要提前設(shè)定好土壤水分的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化灌溉。另外水肥一體化系統(tǒng)對(duì)于施肥的控制也是根據(jù)傳感器監(jiān)測(cè)的，通過(guò)土壤養(yǎng)分傳感器，監(jiān)測(cè)土壤中的氮磷鉀含量，當(dāng)檢測(cè)到土壤中的養(yǎng)分低于標(biāo)準(zhǔn)值，系統(tǒng)可以自動(dòng)打開(kāi)施肥系統(tǒng)，為土壤施肥，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化施肥。
與常規(guī)施肥方法相比較，通過(guò)水肥一體化系統(tǒng)進(jìn)行施肥具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：
（1）節(jié)水：應(yīng)用水肥一體化技術(shù)，由傳統(tǒng)的澆地變成了澆作物。水肥一體化技術(shù)可減少水分的下滲和蒸發(fā)，提高水分利用率，微灌施肥與大水漫灌相比，節(jié)水率達(dá)50-70%。
（2）節(jié)肥：在水肥一體化技術(shù)條件下，溶解后的肥料被直接輸送到作物根系最集中部位，充分保證了根系對(duì)養(yǎng)分的快速吸收。在產(chǎn)量相近或相同的情況下，水肥一體化技術(shù)與傳統(tǒng)施肥技術(shù)相比節(jié)省化肥40%-50%。
（3）省工：大量節(jié)省施肥勞力，比傳統(tǒng)施肥方法節(jié)省90%以上。施肥速度快，千畝面積的施肥可以在1天內(nèi)完成；一個(gè)人可以輕松管理千畝農(nóng)場(chǎng)灌溉和施肥。
（4）增產(chǎn)：使用水肥一體化技術(shù)能夠精確地給植物提供養(yǎng)分，做到了植物養(yǎng)分利用率最大化，因此可以達(dá)到作物增產(chǎn)，增加經(jīng)濟(jì)效益的效果。
（5）改善作物品質(zhì)：采用水肥一體化技術(shù)可以做到在各種植物的不同生長(zhǎng)期提供作物所必需的各種養(yǎng)分，避免各種元素之間的拮抗反應(yīng)，做到各種元素的均衡，顯著地增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)，增強(qiáng)作物抵御不良天氣的能力；滴灌施肥由于精確的水肥供應(yīng)，作物生長(zhǎng)速度快，可以提前進(jìn)入結(jié)果期或早采收。
（6）減少病蟲(chóng)害：滴灌施肥可以減少病害的傳播，特別是隨水傳播的病害，如枯萎病。因?yàn)榈喂嗍菃沃旯喔鹊?。滴灌時(shí)水分向土壤入滲，地面相對(duì)干燥，降低了株行間濕度，發(fā)病也會(huì)顯著減輕，滴灌可以滴入農(nóng)藥，對(duì)土壤害蟲(chóng)、線蟲(chóng)、根部病害有較好的防治作用。
（7）充分利用土地：采用水肥一體化技術(shù)可以充分利用和開(kāi)發(fā)邊緣土地可利用邊際土壤種植作物，如沙地、高山陡坡地、輕度鹽堿地等。
（8）減少環(huán)境污染：采用水肥一體化技術(shù)可以最大化的利用氮元素，減少硝態(tài)氮的淋失，并且可以大大地減少硝酸鹽對(duì)地下水的污染，減少因施肥帶來(lái)的面源污染，減少農(nóng)藥使用降低對(duì)環(huán)境的污染。
（9）靈活施肥：靈活、方便、準(zhǔn)確地控制施肥時(shí)間和數(shù)量；滴灌施肥可以根據(jù)作物的需肥規(guī)律施肥。吸收量大的時(shí)候多施肥，吸收少時(shí)少施肥。很多作物封行時(shí)正是需肥高峰期，但人進(jìn)不了田間，無(wú)法追肥（如馬鈴薯、甘蔗、菠蘿等），而滴灌則不受限制，可以隨時(shí)追肥。
（10）減少雜草生長(zhǎng)：滴灌施肥只濕潤(rùn)根層，行間沒(méi)有水肥供應(yīng)，雜草生長(zhǎng)也會(huì)顯著減少。
（11）調(diào)節(jié)土溫：冬季土溫低，可以將水加溫，通過(guò)滴灌滴到根部，提高土溫。在溫室大棚有很強(qiáng)的應(yīng)用性。
（12）解決根部缺氧問(wèn)題：對(duì)于較粘重土壤，將滴灌管埋于一定土層深度，通過(guò)空氣壓縮機(jī)向土壤灌氣，解決根部缺氧問(wèn)題。
（13）避免高溫對(duì)根的傷害：由于滴灌容易做到精確的水肥調(diào)控，在土層深厚的情況下，可以將根系引入土壤底層，避免夏季土壤表面的高溫對(duì)根系的傷害。
2、水肥一體化系統(tǒng)組成
水肥一體化系統(tǒng)通常包括灌溉首部樞紐、環(huán)境墑情監(jiān)測(cè)和田間輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)等三部分，實(shí)際生產(chǎn)中由于供水條件和灌溉要求不同，施肥系統(tǒng)可能僅由部分設(shè)備組成。
3、首部樞紐系統(tǒng)
首部樞紐的作用是從水源取水、增壓，并將其處理成符合灌溉施肥要求的水流輸送到田間系統(tǒng)中去，主要包括加壓設(shè)備（水泵、動(dòng)力機(jī)）、過(guò)濾設(shè)備、施肥設(shè)備（水肥一體機(jī)）、控制與測(cè)量設(shè)備和自動(dòng)化控制設(shè)備等。首部樞紐擔(dān)負(fù)著整個(gè)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)、檢控和調(diào)控任務(wù)，是全系統(tǒng)的控制調(diào)度中心。
3.1加壓設(shè)備
加壓設(shè)備的作用是滿足灌溉施肥系統(tǒng)對(duì)管網(wǎng)水流的工作壓力和流量要求。加壓設(shè)備包括水泵及向水泵提供能量的動(dòng)力機(jī)。水泵主要有離心泵、潛水泵等，動(dòng)力機(jī)可以是柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)等。在井灌區(qū)，如果是小面積使用灌溉施肥設(shè)備，最好使用變頻器。在有足夠自然水源的地方可以不安裝加壓設(shè)備，利用重力進(jìn)行灌溉。
（1）泵房
加壓設(shè)備一般安裝在泵房?jī)?nèi)，根據(jù)灌溉設(shè)計(jì)要求確定型號(hào)類別，除深井供水外，一般都需要建造一座相應(yīng)面積的水泵用房，并能提供一定的操作空間。水泵用房一般是磚混結(jié)構(gòu)，也存在活動(dòng)房形式，主要功能是避雨防盜，方便灌溉施肥器材的擺放。
（2）水泵
水泵的選取對(duì)整個(gè)灌溉系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。水泵選型原則是：在設(shè)計(jì)揚(yáng)程下，流量滿足灌溉設(shè)計(jì)流量要求；在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，水泵的工作效率要調(diào)幅，而且經(jīng)常在最高效率點(diǎn)的右側(cè)運(yùn)行為最好，便于運(yùn)行管理。
在選擇水泵時(shí)，首先要確定流量，在設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算出整個(gè)灌溉系統(tǒng)所需的總的供水量，確保水源的供水量能夠滿足系統(tǒng)所需的水量。按照設(shè)計(jì)水泵的設(shè)計(jì)流量選擇稍大于所需水量即可。如果已知所用灌水器的數(shù)量，也可以根據(jù)灌水器的設(shè)計(jì)流量，計(jì)算出整個(gè)灌溉系統(tǒng)所需要的供水量。這里所得的系統(tǒng)流量為初定值。之后按照制定的灌溉制度選擇管路水力損失最大的管路，根據(jù)灌水器的設(shè)計(jì)流量從管路的末端依次推算出主干管進(jìn)口處的流量，該流量即為所需水泵的設(shè)計(jì)流量。其次是水泵揚(yáng)程的確定。水泵揚(yáng)程的計(jì)算需要計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)管路水頭損失最大的管路水頭損失值，按照下列公式計(jì)算水泵所需的揚(yáng)程。
離心泵：H泵 = h泵 + ΔZ + f進(jìn)
潛水泵：H泵 = h1 + h2 + h3
式中，H泵為系統(tǒng)總揚(yáng)程；h泵為水泵出口所需最大壓力水頭；ΔZ為水泵出口軸心高程與水源水位的平均高差；f進(jìn)為進(jìn)水管的水頭損失；h1為井口所需最大壓力水頭；h2為井下管路水頭損失；h3為井的動(dòng)水位到井口的高程差。
（3）負(fù)壓變頻供水
通常溫室和大田灌溉都是用水泵將水直接從水源中抽取加壓使用，無(wú)論用水量大小，水泵都是滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，所以當(dāng)用水量較小時(shí)，所耗的電量與用水量大時(shí)一樣，容易造成極大的浪費(fèi)。
負(fù)壓變頻供水設(shè)備能根據(jù)供水管網(wǎng)中瞬時(shí)變化的壓力和流量參數(shù)，自動(dòng)改變水泵的臺(tái)數(shù)和電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓變量供水的目的。水泵的功率隨用水量變化而變化，用水量大，水泵功率自動(dòng)增大；用水量小，水泵功率自動(dòng)減小，能節(jié)電50%，從而達(dá)到高效節(jié)能的目的。
負(fù)壓變頻供水設(shè)備由變頻控制柜、離心水泵、真空引水罐、遠(yuǎn)傳壓力表、引水筒、底閥等部件組成。電機(jī)功率一般為5.5千瓦、7.5千瓦、11千瓦，一臺(tái)變頻控制水泵數(shù)量從一控二到一控四，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際用水量確定。其中11千瓦組合一定要注意電源電壓。
變頻恒（變）壓供水設(shè)備控制柜，是對(duì)供水系統(tǒng)中的泵組進(jìn)行閉環(huán)控制的機(jī)電一體化成套設(shè)備。該設(shè)備采用工業(yè)微機(jī)可變程序控制器和數(shù)字變頻調(diào)整技術(shù)，根據(jù)供水系統(tǒng)中瞬時(shí)變化的流量和相應(yīng)的壓力，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速和運(yùn)行臺(tái)數(shù)，從而改變水泵出口壓力和流量，使供水管網(wǎng)系統(tǒng)中的壓力按設(shè)定壓力保持恒定，達(dá)到提高供水品質(zhì)和高效節(jié)能的目的。
控制柜適用于各種無(wú)高層水塔的封閉式供水場(chǎng)合的自動(dòng)控制，具有壓力恒定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)、高效節(jié)能、運(yùn)行可靠、使用功能齊全及完善的保護(hù)功能等特點(diǎn)。
3.2過(guò)濾設(shè)備
過(guò)濾設(shè)備的作用是將灌溉水中的固體顆粒（砂石、肥料沉淀物及有機(jī)物）濾去，避免污物進(jìn)入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)和灌水器堵塞。
過(guò)濾設(shè)備根據(jù)所用的材料和過(guò)濾方式可分為網(wǎng)式過(guò)濾器、疊片式過(guò)濾器、砂石過(guò)濾器、離心分離器等。在選擇過(guò)濾設(shè)備時(shí)要根據(jù)灌溉水源的水質(zhì)、水中污物的各類、雜質(zhì)含量，結(jié)合各種過(guò)濾設(shè)備的規(guī)格、特點(diǎn)及本身的抗堵塞性能，進(jìn)行合理的選取。
（1）網(wǎng)式過(guò)濾器
網(wǎng)式過(guò)濾器是微灌系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種簡(jiǎn)單而有效的過(guò)濾設(shè)備，它的過(guò)濾介質(zhì)有塑料、尼龍篩網(wǎng)或不銹鋼篩網(wǎng)。
網(wǎng)過(guò)濾器主要由篩網(wǎng)、殼體、頂蓋等部分組成。篩網(wǎng)的孔徑大?。淳W(wǎng)目數(shù)）決定了過(guò)濾器的過(guò)濾能力。由于通過(guò)過(guò)濾器篩網(wǎng)的污物顆粒會(huì)在灌水器的孔口或流道內(nèi)相互擠在一起而堵塞灌水器，因而一般要求所選用的過(guò)濾器濾網(wǎng)的孔徑大小應(yīng)為所使用的灌水器孔徑的1/10～1/7。
（2）疊片式過(guò)濾器
疊片式過(guò)濾器是由大量的很薄的圓形片重疊起來(lái)，并鎖緊形成一個(gè)圓柱形濾芯，每個(gè)圓形疊片的兩個(gè)面分布著許多濾槽，當(dāng)水流經(jīng)過(guò)這些疊片時(shí)，利用盤(pán)壁和濾槽來(lái)攔截雜質(zhì)污物。這種類型的過(guò)濾器過(guò)濾效果要優(yōu)于網(wǎng)式過(guò)濾器，其過(guò)濾能力在40～400目之間可用于初級(jí)和終級(jí)過(guò)濾，但當(dāng)水源水質(zhì)較差時(shí)不宜作為初級(jí)過(guò)濾，否則清洗次數(shù)過(guò)多，反而帶來(lái)不便。
（3）離心過(guò)濾器
離心過(guò)濾器又稱為旋流水砂分離過(guò)濾器或渦流式水砂分離器，是由高速旋轉(zhuǎn)水流產(chǎn)生的離心力，將砂粒和其他較重的雜質(zhì)從水體中分離出來(lái)，它內(nèi)部沒(méi)有濾網(wǎng)，也沒(méi)有可拆卸的部件，保養(yǎng)維護(hù)很方便。這類過(guò)濾器主要應(yīng)用于高含砂量水源的過(guò)濾，當(dāng)水中含沙量較大時(shí)，應(yīng)選擇離心過(guò)濾器為主過(guò)濾器。它由進(jìn)水口、出水口、旋渦室、分離室、儲(chǔ)污室和排污口等部分組成。
離心式過(guò)濾器的工作原理是當(dāng)壓力水流從進(jìn)水口以切線方向進(jìn)入旋渦室后做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，水流在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)，在旋流室內(nèi)呈螺旋狀運(yùn)動(dòng)，水中的泥沙顆粒和其他固體物質(zhì)在離心力的作用下被拋向分離室殼壁上，在重力作用下沿壁面漸漸向下移動(dòng)，向儲(chǔ)污室中匯集。在儲(chǔ)污室內(nèi)斷面增大，水流速度下降，泥沙顆粒受離心力作用減小，受重力作用加大，最后深沉下來(lái)，再通過(guò)排污管排出過(guò)濾器。而在旋渦中心的凈水速度比較低，位能較高，于是作螺旋運(yùn)行上升經(jīng)分離器頂部的出水口進(jìn)入灌溉管道系統(tǒng)。
（4）砂石過(guò)濾器
砂石過(guò)濾器又稱介質(zhì)過(guò)濾器。它是利用砂石作為過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾的，一般選用玄武巖砂床或石英砂床，砂礫的粒徑大小根據(jù)水質(zhì)狀況、過(guò)濾要求及系統(tǒng)流量確定。砂石過(guò)濾器對(duì)水中的有機(jī)雜質(zhì)和無(wú)機(jī)雜質(zhì)的濾出和存留能力很強(qiáng)，并可不間斷供水。當(dāng)水中有機(jī)物含量較高時(shí)，無(wú)論無(wú)機(jī)物含量有多少，均應(yīng)選用砂石過(guò)濾器。砂石過(guò)濾器的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)濾能力強(qiáng)，適用范圍很廣，不足之處在于占的空間比較大、造價(jià)比較高。它一般用于地表水源的過(guò)濾，使用時(shí)根據(jù)出水量和過(guò)濾要求可選擇單一過(guò)濾器或兩個(gè)以上的過(guò)濾器組進(jìn)行過(guò)濾。
砂石過(guò)濾器主要由進(jìn)水口、出水口、過(guò)濾器殼體、過(guò)濾介質(zhì)砂礫和排污孔等部分組成。其工作原理是當(dāng)水由進(jìn)水口進(jìn)入過(guò)濾器并經(jīng)過(guò)砂石過(guò)濾床時(shí)，因過(guò)濾介質(zhì)間的孔隙曲折而又小，水流受阻流速減小，水源中所含雜質(zhì)就會(huì)被阻擋而沉淀或附著到過(guò)濾介質(zhì)表面，從而起到過(guò)濾作用，經(jīng)過(guò)濾后的干凈水從出水口進(jìn)入灌溉管道系統(tǒng)。當(dāng)過(guò)濾器兩端壓力差超過(guò)30～50千帕?xí)r，說(shuō)明過(guò)濾介質(zhì)被污物堵塞嚴(yán)重，需要進(jìn)行反沖洗。反沖洗是通過(guò)過(guò)濾器控制閥門(mén)，使水流產(chǎn)生逆向流動(dòng)，將以前過(guò)濾阻攔下來(lái)的污物通過(guò)排污口排出。
3.3過(guò)濾器的選型
過(guò)濾器在微灌系統(tǒng)中起著非常重要的作用，不同類型的過(guò)濾器對(duì)不同雜質(zhì)的過(guò)濾能力不同，在設(shè)計(jì)選型時(shí)一定要根據(jù)水源的水質(zhì)情況、系統(tǒng)流量及灌水器要求選擇既能滿足系統(tǒng)要求，且操作方便的過(guò)濾器類型及組合。過(guò)濾器選型一般有以下步驟：
第一步，根據(jù)灌溉水雜質(zhì)種類及各類雜質(zhì)的含量選擇過(guò)濾器類型。地面水（江河、湖泊、塘庫(kù)等）一般含有較多的砂石和有機(jī)物，宜選用砂石過(guò)濾器作為一級(jí)過(guò)濾，如果雜質(zhì)體積比較大，還需要用攔污柵作初級(jí)攔污過(guò)濾；如果含沙量大，還需要設(shè)置沉沙池作初級(jí)攔污過(guò)濾。地下水（井水）雜質(zhì)一般以砂石為主，宜選用離心式過(guò)濾器作為一級(jí)過(guò)濾。無(wú)論是砂石過(guò)濾器還是離心式過(guò)濾器，都可以根據(jù)需要選用篩網(wǎng)式過(guò)濾器或疊片式過(guò)濾器作為二級(jí)過(guò)濾。對(duì)于水質(zhì)較好的水源，可直接選用篩網(wǎng)式或疊片式過(guò)濾器。下圖總結(jié)了不同類型過(guò)濾器對(duì)去除澆灌水中不同污物的有效性。
注：控制過(guò)濾器指二級(jí)過(guò)濾器。A為第一選擇方案；B為第二選擇方案；C為第三選擇方案。
第二步，根據(jù)灌溉系統(tǒng)所選灌水器對(duì)過(guò)濾器的能力要求確定過(guò)濾器的目數(shù)大小。一般來(lái)說(shuō)，微噴要求80～100目過(guò)濾，滴灌要求100～150目過(guò)濾。
第三步，根據(jù)系統(tǒng)流量確定過(guò)濾器的過(guò)濾容量。
第四步，確定沖洗類型：在有條件的情況下，建議采用自動(dòng)反沖洗類型，以減少維護(hù)和工作量。特別是勞力短缺及灌溉面積大時(shí)，自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器應(yīng)優(yōu)先考慮。
第五步，考慮價(jià)格因素：對(duì)于具有相同過(guò)濾效果的不同過(guò)濾器來(lái)說(shuō)，選擇過(guò)濾器時(shí)主要考慮價(jià)格高低，一般砂介質(zhì)過(guò)濾器是最貴的，而疊片或篩網(wǎng)過(guò)濾器則是相對(duì)便宜的。
3.4控制和測(cè)量設(shè)備
為了確保灌溉施肥系統(tǒng)正常運(yùn)行，首部樞紐中還必須安裝控制裝置、保護(hù)裝置、量測(cè)裝置，如進(jìn)排氣閥、逆止閥、壓力表和水表等。
（1）控制部件
控制部件的作用是控制水流的流向、流量和總供水量，它是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)灌水方案，有計(jì)劃地按要求的流量將水流分配輸送至系統(tǒng)的各部分，主要有各種閥門(mén)和專用給水部件。
1）給水栓
給水栓是指地下管道系統(tǒng)的水引出地面進(jìn)行灌溉的放水口，根據(jù)閥體結(jié)構(gòu)形式可分為移動(dòng)式給水栓、半固定式給水栓和固定式給水栓。
2）閥門(mén)
閥門(mén)是噴灌系統(tǒng)必用的部件，主要有閘閥、蝶閥、球閥、截止閥、止回閥、安全閥、減壓閥等。
在同一灌溉系統(tǒng)中，不同的閥門(mén)起著不同的作用，使用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況選用不同類型的閥門(mén)，下圖列出了各類閥門(mén)的作用及特點(diǎn)，在選擇時(shí)供參考。
水肥一體機(jī)功能
智能水肥一體機(jī)主要的功能有兩個(gè)，自動(dòng)灌溉和自動(dòng)施肥。完全不用依靠人力自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。
（1）自動(dòng)施肥
智能水肥一體機(jī)對(duì)于施肥是根據(jù)傳感器決定的，通過(guò)土壤氮磷鉀傳感器獲取到的數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤的養(yǎng)分情況，為施肥提供參考依據(jù)，當(dāng)土壤養(yǎng)分低于設(shè)定設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)就能自動(dòng)打開(kāi)水肥一體機(jī)進(jìn)行施肥操作，當(dāng)土壤養(yǎng)分達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)又可以自動(dòng)關(guān)閉水肥一體機(jī)設(shè)備。
（2）自動(dòng)灌溉
智能水肥一體機(jī)對(duì)于灌溉和施肥原理是一樣的，通過(guò)土壤水分傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分信息，當(dāng)土壤水分低于設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)灌溉設(shè)備，當(dāng)土壤中水分?jǐn)?shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)又會(huì)自動(dòng)個(gè)關(guān)閉灌溉設(shè)備。無(wú)論是灌溉還是施肥，都是依靠水肥一體機(jī)中的自動(dòng)控制單元來(lái)全自動(dòng)控制的，無(wú)需人力參與。
水肥一體機(jī)類型
我公司水肥一體機(jī)根據(jù)可同時(shí)施肥種類的數(shù)量分為：?jiǎn)瓮ǖ?、三通道、四通道及其它定制通道?shù)。
水肥一體機(jī)接入方案
直通式：以水肥機(jī)內(nèi)增壓泵作為輸水動(dòng)力，適用于現(xiàn)有灌溉西無(wú)水泵的情況。
旁通式：現(xiàn)有灌溉系統(tǒng)已有水泵的情況下，可以采用旁通式接入法。
4、環(huán)境墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
系統(tǒng)通過(guò)智能傳感器設(shè)備不僅能采集作物土壤的溫濕度、PH值、EC值及氮、磷、鉀等環(huán)境數(shù)據(jù)，而且還能通過(guò)本體感知傳感器來(lái)智能獲取作物的生長(zhǎng)快慢和生理狀態(tài)。通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)分析，可判斷出農(nóng)作物在此生長(zhǎng)階段對(duì)水肥的需求，從而指導(dǎo)用戶更加科學(xué)合理地調(diào)控生產(chǎn)環(huán)境，以達(dá)到作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。
根據(jù)作物品種類型，公司農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專家將選擇合適的傳感器進(jìn)行安裝部署，主要類型如下：
環(huán)境感知傳感器：
本體感知傳感器
5、輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)
輸配水管網(wǎng)系統(tǒng)的作用是將首部處理過(guò)的水，按照要求輸送到灌水單元和灌水器，包括干管、支管和毛管三級(jí)管道。毛管是微灌系統(tǒng)的最末一級(jí)管道，其上安裝或連接灌水器。在滴灌系統(tǒng)中，毛管即為滴灌管，在微噴系統(tǒng)中，毛管上安裝微噴頭。灌水器是利用壓力系統(tǒng)按照作物需水要求，通過(guò)配水管道系統(tǒng)將水和作物生長(zhǎng)所需肥水養(yǎng)分以均勻地、準(zhǔn)確地直接輸送到植物、作物根部的土壤表面或土層中，使作物根部的土壤經(jīng)常保持在最佳水、肥、氣狀態(tài)的灌水用器。
常用的灌溉有噴灌、微噴灌和滴灌，微噴灌和滴灌簡(jiǎn)稱微灌。目前生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用廣泛且具有比較完整理論體系的主要是微灌技術(shù)。
微灌系統(tǒng)的分類
（1）根據(jù)輸配水管道是否移動(dòng)及毛管在田間的布置方式分類
可以將微灌系統(tǒng)分為地面固定式微灌系統(tǒng)、地下固定式微灌系統(tǒng)、移動(dòng)式微灌系統(tǒng)和間歇式微灌系統(tǒng)4種形式。
1）地面固定式微灌系統(tǒng)
毛管布置在地面，干管、支管埋入地下，在整個(gè)灌水季節(jié)首部樞紐固定不動(dòng)，毛管和灌水器也不移動(dòng)的系統(tǒng)稱為地面固定式微灌系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要用于灌水次數(shù)頻繁、行距較寬、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的果園。地面固定式微灌系統(tǒng)一般使用流量為4～8升/小時(shí)的單出水口滴頭或流量為2～8升/小時(shí)的多出水口滴頭，也可以用微噴頭。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是安裝、拆卸、清洗毛管和灌水器比較方便，易于管理和維修，便于檢查土壤濕潤(rùn)和測(cè)量滴頭流量變化的情況，也易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)是毛管和灌水器容易損壞和老化，還會(huì)影響到其他農(nóng)事作業(yè)，設(shè)備的利用率也較低。在丘陵山區(qū)，地面坡度陡，地形復(fù)雜的地區(qū)一般安裝固定式微灌系統(tǒng)。
2）地下固定式微灌系統(tǒng)
近年來(lái)，隨著微灌技術(shù)的改進(jìn)和提高，微灌的堵塞現(xiàn)象減少，采用了將毛管和灌水器（主要是使用滴頭）或滲灌管全部埋入地下的系統(tǒng)。與地面固定式系統(tǒng)相比，地下微灌系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是免除了毛管在作物種植和收獲前后安裝和拆卸的工作，不影響其他農(nóng)事作業(yè)，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。缺點(diǎn)是不能檢查土壤濕潤(rùn)和灌水器堵塞情況，設(shè)備利用率低，一次投資較高。
3）移動(dòng)式微灌系統(tǒng)
按移動(dòng)毛管的方式不同，移動(dòng)式微灌系統(tǒng)可分為機(jī)械移動(dòng)和手工移動(dòng)兩種。與固定式微灌系統(tǒng)相比，移動(dòng)式微灌系統(tǒng)節(jié)省了大量毛管和滴頭或微噴頭，從而降低了微灌工程的投資，缺點(diǎn)是需要?jiǎng)诹Χ唷?/span>
4）間歇式微灌系統(tǒng)
間歇式微灌系統(tǒng)又稱脈沖式微灌系統(tǒng)。工作方式是系統(tǒng)每隔一定時(shí)間灌水一次，灌水器的流量比普通的流量大4～10倍。間歇式微灌系統(tǒng)使用的灌水器孔口較大，減少了堵塞，而且間隔灌水避免了地面徑流的產(chǎn)生和深層滲漏損失。缺點(diǎn)是灌水器制造工藝要求較高。
（2）根據(jù)灌水器的不同分類
可將微灌系統(tǒng)分為微噴灌、滴灌、涌泉灌溉和滲灌4種形式。
1）微噴灌
微噴灌是通過(guò)低壓管道將有壓水流輸送到田間，再通過(guò)直接安裝在毛管上或與毛管連接的微噴頭或微噴帶將灌溉水噴灑在土壤表面的一種灌溉方式。灌水時(shí)水流以較大的流速由微噴頭噴出，在空氣阻力的作用下粉碎成細(xì)小的水滴降落在地面或作物葉面，其霧化程度比噴灌要大，流量比噴灌小，比滴灌大，介于噴灌與滴灌之間。
2）滴灌
滴灌由于滴頭流量小，水分緩慢滲入土壤，因而在滴灌條件下，除緊靠滴頭下面的土壤水分處于飽和狀態(tài)外，其他部位均處于非飽和狀態(tài)，土壤水分主要借助毛管張力作用入滲和擴(kuò)散，若灌水時(shí)間控制得好，基本沒(méi)有下滲損失，而且滴灌時(shí)土壤表面濕潤(rùn)面積小，有效減少了蒸發(fā)損失，節(jié)水效果非常明顯?？刹捎玫喂噙M(jìn)行灌溉的作物種類很多，如葡萄、桃、梨、香蕉、蘋(píng)果、草莓、板栗、柑橘、荔枝、龍眼等果樹(shù)。滴灌技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已不僅僅是一種高效灌水技術(shù)，它與其他施肥、覆膜等農(nóng)技措施相結(jié)合，已成為一種現(xiàn)代化的綜合栽培技術(shù)。
3）涌泉灌溉
涌泉灌溉是通過(guò)安裝在毛管上的涌水器形成的小股水流，以涌泉方式濕潤(rùn)作物附近土壤的一種灌水形式，也稱為小管出流灌溉。涌泉灌溉的流量比滴灌和微噴灌大，一般都超過(guò)土壤的入滲速度。為了防止產(chǎn)生地面徑流，需要在涌水器附近挖一小水坑或滲水溝以分散水流。涌泉灌溉尤其適合于果園和植樹(shù)造林林木的灌溉。
4）滲灌
滲灌技術(shù)是繼噴灌、滴灌之后的又一節(jié)水灌溉技術(shù)。滲灌是一種地下微灌形式，是在低壓條件下，通過(guò)埋于作物根系活動(dòng)層的灌水器（微孔滲灌管），根據(jù)作物的生長(zhǎng)需水量定時(shí)定量地向土壤中滲水供給作物。滲灌系統(tǒng)全部采用管道輸水，灌溉水是通過(guò)滲灌管直接供給作物根部，地表及作物葉面均保持干燥，作物棵間蒸發(fā)減至最小，計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤含水率均低于飽和含水率，因此，滲灌技術(shù)水的利用率是目前所有灌溉技術(shù)中最高的。滲灌主要適用于地下水較深、地下水及土壤含鹽量較低，灌溉水質(zhì)較好、濕潤(rùn)土層透水性適中的地區(qū)。
滲灌技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：地表不見(jiàn)水、土壤不板結(jié)、土壤透氣性好、改善生態(tài)環(huán)境、節(jié)約肥料、系統(tǒng)投資低等。統(tǒng)計(jì)資料表明，滲灌水的田間利用率可達(dá)95%，滲灌比漫灌節(jié)水75%、比噴灌節(jié)水25%。但缺點(diǎn)是毛管容易堵塞，且易受植物根系的影響，植物根系具有很強(qiáng)的穿透力，尤其是植物根系具有趨水性，即根系的生長(zhǎng)會(huì)朝水分條件較好的方向伸展，因而隨著時(shí)間的延續(xù)，植物根系會(huì)在滲灌毛管附近更密集，且有些植物根系會(huì)鉆進(jìn)滲灌管的毛細(xì)孔內(nèi)破壞毛管。
三、智能灌溉施肥系統(tǒng)平臺(tái)
智能灌溉施肥系統(tǒng)，能夠執(zhí)行精確的施肥控制過(guò)程，是一款直接連接到灌溉主管路前端或通過(guò)旁通管路連接到灌溉區(qū)域的施肥系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以與任何灌溉系統(tǒng)或任何灌溉首部簡(jiǎn)單而快速的相連接，可用于已建成的農(nóng)田灌溉和溫室灌溉中。
功能特點(diǎn)：
（1）信息采集
a.溫度、濕度、光照、光合有效輻射、雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等設(shè)備監(jiān)控和采集作物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)，并提供相對(duì)應(yīng)措施?？梢约皶r(shí)掌握農(nóng)作物生長(zhǎng)情況，當(dāng)農(nóng)作物因這些因素生長(zhǎng)受限，用戶可快速反應(yīng)，采取應(yīng)急措施；
b.使用雨量、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓傳感器可收集大量氣象信息，當(dāng)這些信息超出正常值范圍，用戶可及時(shí)采取防范措施，減輕自然災(zāi)害帶來(lái)的損失。
c.檢測(cè)土壤溫度、水分、水位是為了實(shí)現(xiàn)合理灌溉，杜絕水源浪費(fèi)和大量灌溉導(dǎo)致的土壤養(yǎng)分流失。
d.檢測(cè)氮磷鉀、溶氧、PH值信息，是為了全面檢測(cè)土壤養(yǎng)分含量，準(zhǔn)確指導(dǎo)水田合理施肥，提高產(chǎn)量，避免由于過(guò)量施肥導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題。
（2）作物生長(zhǎng)區(qū)域視頻監(jiān)控
視頻監(jiān)控是指安裝攝像機(jī)通過(guò)同軸視頻電纜將圖像傳輸?shù)娇刂浦鳈C(jī)，實(shí)時(shí)得到植物生長(zhǎng)信息，在監(jiān)控中心或異地互聯(lián)網(wǎng)上即可隨時(shí)看到作物的生長(zhǎng)情況，以做好病蟲(chóng)害防治及園區(qū)大棚監(jiān)控。
（3）報(bào)警系統(tǒng)
系統(tǒng)可以指定用戶在主機(jī)系統(tǒng)上對(duì)每一個(gè)傳感器配置設(shè)定合理范圍，當(dāng)水源、地面、地下或水下信息超出設(shè)定范圍時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)可將田間信息通過(guò)手機(jī)短息和彈出到主機(jī)界面兩種方式告知用戶。用戶可通過(guò)視頻監(jiān)控查看田間情況，然后采取合理方式應(yīng)對(duì)田間具體發(fā)生狀況。
（4）智能控制
智能控制中心通過(guò)接收的數(shù)據(jù)來(lái)分析田間作物的環(huán)境情況，并且可以控制灌溉設(shè)備進(jìn)行下一步的動(dòng)作。
（5）軟件平臺(tái)
軟件端主要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查看、自動(dòng)化控制及各類預(yù)警功能。
四、案例展示
