基于物聯(lián)網(wǎng)的雪桃智能水肥一體化應(yīng)用技術(shù)

鄭雪松 李樹森 王曉旭

摘要? ? 本文闡述了由節(jié)水灌溉、水肥綜合管理、物聯(lián)網(wǎng)、LoRa無線通訊集成的智能水肥一體化應(yīng)用技術(shù)。以黑尊雪桃種植項(xiàng)目為例，確定了節(jié)水灌溉設(shè)計(jì)參數(shù)、田間管網(wǎng)流量與壓力及設(shè)備選型原則與方法;根據(jù)農(nóng)業(yè)種植項(xiàng)目特點(diǎn)，運(yùn)用一體化設(shè)計(jì)的傳感器或控制器、LoRa無線通訊、有邊緣計(jì)算功能的網(wǎng)關(guān)及云平臺組成的物聯(lián)網(wǎng)采集傳輸控制系統(tǒng);以雪桃對水肥的需求規(guī)律和項(xiàng)目地土壤肥力為依據(jù)，設(shè)計(jì)了適合本項(xiàng)目的灌溉施肥制度，以期為更多農(nóng)場應(yīng)用智能水肥一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)降本增效提供參考。

關(guān)鍵詞? ? 雪桃;水肥一體化;物聯(lián)網(wǎng);典型配置;規(guī)劃設(shè)計(jì);LoRa通訊

中圖分類號? ? S126;TP39? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體不斷適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，已經(jīng)成為推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速增長的核心力量[1]。但新興農(nóng)業(yè)主體適應(yīng)生產(chǎn)力發(fā)展和市場競爭能力明顯不足：大部分采用傳統(tǒng)種植模式，沒有配套相應(yīng)的專業(yè)化、社會化服務(wù)[2];大部分農(nóng)業(yè)從業(yè)人員不具備規(guī)模化、現(xiàn)代化種植能力，且運(yùn)用先進(jìn)科技手段進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)占比小[3-4];由于銷售渠道不暢通，規(guī)?；N植的產(chǎn)出還不能達(dá)到穩(wěn)定收益。改變農(nóng)場生產(chǎn)管理方式、提升生產(chǎn)管理效率、降本增效是每個(gè)規(guī)模種植農(nóng)場的普遍需求。機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化升級、規(guī)?；?jīng)營的前提，尤其是在水、肥管理過程中[4]?！胺省笔谴蜷_水土系統(tǒng)生產(chǎn)效能的鑰匙，“水”是肥效發(fā)揮的關(guān)鍵。水肥一體化能夠提高水肥利用率，從而省水省肥[5-6];能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化操作甚至智慧決策，從而達(dá)到省工的目的[7-8];能夠滿足作物不同生長階段水分、養(yǎng)分需求，從而激發(fā)植物潛能增產(chǎn)提質(zhì)[9]。運(yùn)用智能水肥一體化技術(shù)，既有益于新型種植主體自身發(fā)展、實(shí)現(xiàn)降本增效，又能發(fā)揮社會帶動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村共同富裕[10]。應(yīng)溧水市黑尊雪桃種植基地要求，設(shè)計(jì)了智能水肥一體化項(xiàng)目，以期為該技術(shù)進(jìn)一步推廣提供參考。

1? ? 智能水肥一體化技術(shù)

智能水肥一體化技術(shù)是根據(jù)環(huán)境信息監(jiān)測設(shè)備獲悉的土壤水分和養(yǎng)分狀況及作物對水、肥料的需求規(guī)律，通過自動(dòng)化控制節(jié)水灌溉設(shè)備，將肥料和灌溉水一起適時(shí)適量、準(zhǔn)確地輸送到作物根部，供作物吸收?；诠?jié)水灌溉、植物營養(yǎng)和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的綜合應(yīng)用，智能水肥一體化是水、肥信息化、精準(zhǔn)化、自動(dòng)化、高工效管理的重要技術(shù)。

1.1? ? 水肥一體化技術(shù)

規(guī)模種植農(nóng)場水肥一體化技術(shù)應(yīng)用一般從嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓?jié)水灌溉設(shè)計(jì)開始，選擇性價(jià)比高的灌溉施肥設(shè)備組合和便于自動(dòng)化的水溶性肥料，輔以科學(xué)合理的微灌施肥制度，最終實(shí)現(xiàn)水、肥高工效管理。節(jié)水灌溉規(guī)劃設(shè)計(jì)包括基本資料搜集、技術(shù)參數(shù)初定、灌水器選型、管網(wǎng)布置與設(shè)計(jì)、管網(wǎng)水力計(jì)算和灌溉首部設(shè)備選型[11]。根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，選擇性價(jià)比高的灌溉首部、田間首部、田間管網(wǎng)及灌水器等節(jié)水灌溉設(shè)備或材料，且選擇與動(dòng)力裝置想匹配的變頻器[11]、自動(dòng)反沖洗過濾器[12]、全自動(dòng)配施肥機(jī)[13]、可遠(yuǎn)程遙控閥門等，并按照《微灌工程技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50485—2009）實(shí)施，便形成了智能水肥一體化技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施。

在對土壤測土、明確肥力狀況后，根據(jù)作物養(yǎng)分需求規(guī)律、土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力和肥料效應(yīng)特點(diǎn)，在合理使用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，提出氮、磷、鉀及中微量元素肥料的施用量、施用時(shí)期和施用方法，形成一套施肥技術(shù)體系，即為施肥制度[14]。適合水肥一體自動(dòng)化系統(tǒng)的肥料通常指水溶肥，其具有高純度、高溶解度和低含鹽量等特點(diǎn)[15]。最后根據(jù)作物的目標(biāo)產(chǎn)量、需水和需肥規(guī)律，分別制定灌溉制度和施肥方案，并進(jìn)一步整合成水肥綜合管理方案。

1.2? ? 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)指集物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)為一體的智能化信息管理與決策控制系統(tǒng)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集設(shè)備、無線通訊、上位機(jī)云處理中心及遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件4個(gè)部分組成。數(shù)據(jù)采集模塊由無線傳感器和電源組成;無線通訊主要指射頻裝置、農(nóng)業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)關(guān);上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括手機(jī)監(jiān)控軟件、PC端監(jiān)控軟件及Web監(jiān)測網(wǎng)頁[16]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能包含3個(gè)層次：感知層、傳輸層和應(yīng)用層。第1層是感知層，主要指傳感器等設(shè)備實(shí)時(shí)感知、快速識別并采集農(nóng)田環(huán)境、土壤、植物養(yǎng)分及生理信息等;第2層是傳輸層，可以遠(yuǎn)距離、無線傳輸感知層采集的數(shù)據(jù)信息;第3層是應(yīng)用層，依托云平臺或云計(jì)算進(jìn)行分析、決策、預(yù)警，結(jié)合農(nóng)業(yè)自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化管理[17]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在智能水肥一體化技術(shù)中應(yīng)用主要體現(xiàn)在遠(yuǎn)程作物長勢視頻監(jiān)測、遠(yuǎn)程土壤墑情測報(bào)、農(nóng)田氣象環(huán)境監(jiān)測、信息處理與顯示、智能配肥施肥、田間灌溉控制和遠(yuǎn)程管道壓力、流量監(jiān)控等。

1.3? ? 智能水肥一體化項(xiàng)目典型配置

1.3.1? ? 智能水肥一體化項(xiàng)目農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型配置。水肥一體智能化控制需要農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程設(shè)備相互配合。農(nóng)作物種植環(huán)境參數(shù)由傳感器采集，通過傳感器節(jié)點(diǎn)及無線傳感器通訊網(wǎng)（LoRa）傳遞給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)（網(wǎng)關(guān)），協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)再通過無線廣域網(wǎng)（GPRS或WiFi）傳送至互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器（云處理中心）。應(yīng)用層的客戶可以通過電腦或手機(jī)客戶端（APP）獲取數(shù)據(jù)。智能水肥一體化項(xiàng)目農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)見圖1。應(yīng)用層發(fā)現(xiàn)環(huán)境異常數(shù)據(jù)時(shí)作出灌溉、施肥決策建議，終端層可以在手動(dòng)或自動(dòng)2種模式下發(fā)送遠(yuǎn)程操作指令，由無線通信網(wǎng)送至水泵、電磁閥/電動(dòng)閥以及配施肥機(jī)等灌溉、施肥設(shè)備。灌溉施肥設(shè)備根據(jù)接受指令執(zhí)行相應(yīng)操作，調(diào)整環(huán)境參數(shù)達(dá)到目標(biāo)值。用戶可以通過客戶端對系統(tǒng)的目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行。

1.3.2? ? 智能水肥一體化項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施典型配置。智能水肥一體化項(xiàng)目典型配置主要分為灌溉首部、田間首部、田間管網(wǎng)、灌水器等部分[18]。灌溉首部系統(tǒng)包括變頻器、水泵、配施肥機(jī)、過濾設(shè)施、功能閥門、安全保護(hù)及量測設(shè)備，是全系統(tǒng)的水、肥壓力、流量、安全等的控制調(diào)配中心。其作用是從水源取水加壓并注入肥料（農(nóng)藥），過濾后按時(shí)、按量輸送進(jìn)管網(wǎng)，擔(dān)負(fù)整個(gè)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)、量測和調(diào)控任務(wù)[19]。田間管網(wǎng)系統(tǒng)包括PVC或PE管材及其配件、閘閥、泄水井等，其作用是將灌溉首部處理過的有壓水流分配到每個(gè)灌水單元和灌水器[20]。田間首部系統(tǒng)包括閥門、空氣閥、過濾器等，其作用是對即將進(jìn)入灌水單元的有壓水流進(jìn)一步過濾，確保有壓水流的壓力符合設(shè)計(jì)，有排氣和防止形成負(fù)壓的作用[19]。常見的灌水器有滴頭、滴灌管帶、滴箭、微噴頭等，它能將作物生長所需肥水均勻、準(zhǔn)確地直接輸送到作物根部土壤，使作物根部土壤經(jīng)常保持在最佳水、肥狀態(tài)[21]。

2? ? 黑尊雪桃智能水肥一體化項(xiàng)目滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1? ? 基地和作物概況

黑尊基地屬于南京市黑尊果蔬有限公司，位于東屏鎮(zhèn)長樂村，占地76.5 hm2。園區(qū)地形以丘陵為主，地勢落差10 m。耕層厚度為14.1 cm;土壤以暗棕壤壤土為主，土壤容重γ=1.38 g/cm3，田間持水量平均為θmin=26.38%，pH值為6.3，土壤含有機(jī)質(zhì)1.05%、銨態(tài)氮41.4 mg/L、硝態(tài)氮14.6 mg/L、磷25.4 mg/L、鉀73.8 mg/L，鈣、鎂比為0.6，鎂、鉀比為3，凍土層厚 4 cm。多年平均降水量1 037 mm，年內(nèi)降雨多集中在6—9月汛期，占全年總降雨量的60%～70%。園區(qū)內(nèi)主要種植雪桃，行間距為4 m（含50 cm排水溝）×2 m。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)有一不規(guī)則露天蓄水池，面積約為11 500 m2，蓄水深可達(dá)2 m。蓄水池水源來自臥龍水庫支流，補(bǔ)給和水質(zhì)情況良好，符合農(nóng)業(yè)灌溉用水要求。

雪桃對氮、磷、鉀的需求比例為1.0∶0.5∶1.0。幼年樹需控制氮肥施用;盛果期后增施氮肥以強(qiáng)樹勢，且需鉀量明顯增加。每生產(chǎn)100 kg桃果約需氮0.46 kg、磷0.29 kg、鉀0.74 kg。施肥時(shí)可參考上述數(shù)據(jù)，并根據(jù)土壤分析、植株診斷與肥料的利用率確定施肥的數(shù)量與比例[22]。

2.2? ? 滴灌設(shè)計(jì)參數(shù)確定

根據(jù)技術(shù)規(guī)范[18]及項(xiàng)目區(qū)經(jīng)濟(jì)條件，滴灌工程灌溉設(shè)計(jì)保證率取90%，灌水均勻度為90%，灌水小區(qū)內(nèi)灌水器設(shè)計(jì)允許流量偏差率qv=20%。日均設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度Ea=6 mm/d，灌溉水利用系數(shù)取η=0.90，土壤設(shè)計(jì)濕潤比P=40%，計(jì)劃濕潤層深度Z=50 cm，水泵最大工作時(shí)數(shù)td=22 h。

2.3? ? 灌水器和毛管布置方式的選擇

根據(jù)雪桃需水要求、種植方式及灌水器水力特性，采用內(nèi)鑲貼片式壓力補(bǔ)償?shù)喂喙堋５喂喙苤睆紻0=15.58 mm，內(nèi)徑D=13.8 mm，滴頭間距Se=0.5 m，滴頭流量qd=2 L/h。其工作壓力范圍為0.05～0.30 MPa，平坡條件下最長鋪設(shè)距離為193 m。要求過濾精度為120目。

2.4? ? 灌溉制度及工作制度設(shè)定

2.4.1? ? 最大凈灌水定額mmax。計(jì)算公式如下。

2.5? ? 田間首部與管網(wǎng)設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目地地形、地勢和區(qū)域內(nèi)道路，共設(shè)置11個(gè)田間首部。田間首部含6.67 cm二級120目半自動(dòng)手搖過濾器、6.67 cm電磁減壓閥、3.33 cm排氣閥和壓力表組成。單個(gè)田間首部最大服務(wù)面積為3.35 hm2，最小服務(wù)面積為0.5 hm2。

管網(wǎng)按干、分干、支管、毛管4級管道布設(shè)。干管沿園區(qū)道路雙邊布設(shè);分干管與干管連接;支管輸水到地頭，毛管垂直于支管按作物種植行布設(shè)，每4 m布置一道。干管選用Φ110 UPVC，壁厚2.7 mm;分干管選用Φ90 UPVC，壁厚為2.8 mm和Φ75 UPVC，壁厚為2.3 mm;支管選用Φ63 UPVC，壁厚為2.0 mm.距離水源最遠(yuǎn)小區(qū)主管長881 m，支管最長220 m。所有輪灌區(qū)內(nèi)滴灌管最長鋪設(shè)距離為130 m，符合所選滴灌管最長鋪設(shè)距離要求。

2.6? ? 田間管網(wǎng)的水力計(jì)算

以最不利輪灌區(qū)為例，主管長度為881 m，支管長度為220 m，毛管的間距為4 m，滴灌管鋪設(shè)距離為80 m。支管采用Φ63，內(nèi)徑為59 mm PVC管。支管控制的毛管為55條，流量為Qg=17 600 L/h。干管可同時(shí)為2條支管供水，其流量為35 200 L/h。滴灌管的工作壓力范圍為0.05～0.30 MPa，進(jìn)口壓力推薦為0.1 MPa。

2.6.1? ? 管道沿程水力損失。計(jì)算公式如下：

2.7? ? 首部系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黑尊雪桃水肥一體化項(xiàng)目水源為露天蓄水池，其中水體呈淺綠色，存在明顯有機(jī)物。根據(jù)水源情況選用砂石介質(zhì)過濾器和疊片過濾器組合，且過濾精度均為120目。項(xiàng)目設(shè)計(jì)最大灌溉流量為64 m3/h。按照流量要求選擇3個(gè)進(jìn)出口為80 mm單體介質(zhì)過濾器，壓差不高于0.05 MPa;選擇4個(gè)進(jìn)出口為50 mm疊片過濾器，壓差不高于0.024 MPa。

水泵的參數(shù)選擇可按滴灌所需流量作為設(shè)計(jì)流量，確定各級管道管徑計(jì)算出各級管道水頭損失后，按下式計(jì)算水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程：

H泵=h泵出口+h過濾+h其他首部設(shè)備+ΔZ（10）

經(jīng)計(jì)算，H泵=43.6 m。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，流量和揚(yáng)程選用離心泵，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為45 m、流量為32 m3/h。

雪桃種植過程中需要含氨基酸水溶肥、大量元素水溶肥（高鉀型和高磷鉀型）及尿素硝酸銨溶液進(jìn)行桶混[14]，故選擇四通道施肥機(jī);其施肥泵揚(yáng)程為50 m，施肥速率為1 m3/h。

3? ? 項(xiàng)目物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1? ? 環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

農(nóng)田環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)由環(huán)境采集專用傳感器及其附件構(gòu)成，且全部采用一體化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。一體化無線采集節(jié)點(diǎn)傳感器采集空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向和雨量，土壤溫度、濕度和pH值等環(huán)境參數(shù)。每一輪灌區(qū)設(shè)置2套土壤監(jiān)測傳感器。無線多要素氣象站1臺安裝于種植園區(qū)中心位置。各種傳感器名稱及規(guī)格參數(shù)如表1所示。

3.2? ? 網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通訊系統(tǒng)由一體化無線采集傳感器或無線控制節(jié)點(diǎn)內(nèi)射頻裝置、網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，LoRa、3G/4G無線廣域網(wǎng)絡(luò)組成。根據(jù)農(nóng)業(yè)應(yīng)用場景，推薦LoRa無線網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸距離為2～5 km。

智能網(wǎng)關(guān)即LoRa網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn)，主要功能為：通過GPRS、WiFi、RJ45通訊網(wǎng)絡(luò)上傳信息或接受云中心指令;通過低功耗LoRa無線通訊協(xié)議與傳感器設(shè)備和控制設(shè)備相連;能夠分析數(shù)據(jù)或執(zhí)行控制命令;也可以在暫時(shí)不上傳數(shù)據(jù)或者用戶控制端不使用的情況下，根據(jù)各類傳感器采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史記錄通過自主學(xué)習(xí)和運(yùn)算，自動(dòng)控制和開啟相應(yīng)設(shè)備。本項(xiàng)目中智能網(wǎng)關(guān)通訊推薦傳輸距離為2～5 km，可連最大節(jié)點(diǎn)數(shù)256個(gè)。采用太陽能電池供電，每地塊布置1套。

3.3? ? 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黑尊雪桃基地面積大且地形不平坦，故選擇無線電磁閥控制器與脈沖型電磁閥組合。無線電磁閥控制器選擇WVC系列，自帶電池可實(shí)現(xiàn)對脈沖電磁閥超過3萬次的開關(guān)控制，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測電池電量。無線傳輸距離推薦2～5 km，IP68防護(hù)等級，可兼容國內(nèi)外不同品牌電磁閥。脈沖式電磁閥選擇伯爾梅特IR-110-N1-2W型高流量閥門，其采用玻璃纖維增強(qiáng)尼龍材料，閥體全通徑設(shè)計(jì)，無阻隔閥口，通路上無導(dǎo)向閥桿或支撐肋。關(guān)閉時(shí)無震動(dòng)或水錘，且動(dòng)作平緩;無隔膜變形和腐蝕現(xiàn)象。

選擇WPC-L型無線水泵控制器，可以通過LoRa無線傳輸模式與智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通訊，空曠區(qū)域傳輸距離3～5 km?？芍С?.5～60.0 kW水泵1～4臺同時(shí)工作。系統(tǒng)既可以通過LoRa遠(yuǎn)程控制，也可以通過本地控制，還可與無線壓力傳感器進(jìn)行智能聯(lián)動(dòng)，并在水泵缺水、缺相、過載或空載時(shí)進(jìn)行故障預(yù)警。

3.4? ? 種植管理平臺

用戶可以使用2種管理平臺：電腦Web端和手機(jī)APP。2種管理平臺均為可視化操作界面，可以實(shí)現(xiàn)整體控制和參數(shù)設(shè)置，包括環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布、歷史數(shù)據(jù)、預(yù)警系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制和系統(tǒng)設(shè)置等。數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布功能將系統(tǒng)采集到的數(shù)值通過折線圖的形式展示時(shí)間分布狀況，通過場圖形式展示空間分布狀況。歷史數(shù)據(jù)可以提供歷史一段時(shí)間的數(shù)值;預(yù)警系統(tǒng)可自定義設(shè)置安全數(shù)據(jù)范圍，并將異常信息反饋給用戶。系統(tǒng)設(shè)置可對整套設(shè)備、區(qū)域信息、子賬號（多個(gè)管理員）、賬號信息等進(jìn)行統(tǒng)一管理。用戶還可以添加設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。Web 端管理界面如圖2所示，手機(jī)APP管理界面如圖3所示。

4? ? 雪桃水肥一體化管理方案制定

依據(jù)雪桃需水規(guī)律、土壤墑情并調(diào)查當(dāng)?shù)毓喔攘?，確定全生育期的灌水次數(shù)、灌水時(shí)期、一次灌水時(shí)間、定額以及整生育期的灌溉總量。根據(jù)雪桃的需肥規(guī)律、地塊的肥力水平及目標(biāo)產(chǎn)量確定總施肥量、氮磷鉀養(yǎng)分的比例及基肥與追肥的比例。

雪桃栽培全生育期滴灌7～11次，灌水總量為1 920～2 520 m3/hm2，隨水施肥3～4 次。根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量30 t/hm2測算，施氮肥144 kg/hm2、磷肥192 kg/hm2、鉀肥277.5 kg/hm2。收獲后基肥采用復(fù)合肥（15-9-21）750～1 125 kg/hm2（表 2）。

滴灌施肥按照“先水后肥、肥隨水走、水肥兼顧的”原則，先滴清水10 min;之后啟動(dòng)施肥機(jī)，注入肥液進(jìn)行滴灌施肥;施肥完成后繼續(xù)滴灌清水20～30 min沖洗管道，以防管道阻塞，并且保證肥料全部施入土壤，并滲到要求深度，提高肥效。

5? ? 結(jié)語

水肥一體化技術(shù)的精準(zhǔn)應(yīng)用需根據(jù)作物、耕種環(huán)境確定適宜的土壤墑情參數(shù)、灌溉技術(shù)參數(shù)、施肥參數(shù)等信息[24]。首先，考慮每個(gè)輪灌單元的流量、壓力及田間管網(wǎng)安全要求，使輪灌單元灌水效果滿足設(shè)計(jì)期望;其次，根據(jù)雪桃需水、需肥規(guī)律及土壤實(shí)際肥力，才能設(shè)計(jì)科學(xué)的灌溉、施肥方案;最后，借助傳感器、監(jiān)控設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備和無線通信網(wǎng)絡(luò)，感知、監(jiān)控、分析農(nóng)場生產(chǎn)過程，最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)施肥（施肥方案推薦、施肥水平分析）。

LoRa通訊是低功率廣域網(wǎng)的一項(xiàng)核心技術(shù)，是一種基于線性調(diào)頻擴(kuò)頻的調(diào)制技術(shù)。該技術(shù)擁有通信距離廣、功耗低的特點(diǎn)，解決了人們在傳輸距離與電池壽命間的兩難選擇[24]，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)種植管理領(lǐng)域應(yīng)用提供了新方案[25]?；贚oRa技術(shù)應(yīng)用，避免了通過有線模式傳輸環(huán)境采集數(shù)據(jù)，從而也避免了現(xiàn)場布線困難和較高的安裝維護(hù)成本。為了在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上保證網(wǎng)絡(luò)通信和加強(qiáng)對終端節(jié)點(diǎn)的運(yùn)營管理，本項(xiàng)目所選的網(wǎng)關(guān)增加了邊緣計(jì)算功能?？赏ㄟ^平臺定義的協(xié)議實(shí)現(xiàn)自身管理，如登陸注冊、管理權(quán)限、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)監(jiān)測等;同時(shí)具有本地脫網(wǎng)控制和遠(yuǎn)程控制2種模式。

傳感器或控制器節(jié)點(diǎn)一體化設(shè)計(jì)，所有部件集成在一起，實(shí)現(xiàn)了IP68防護(hù)等級，在使用現(xiàn)場安裝維護(hù)都非常方便。所有節(jié)點(diǎn)均采用遠(yuǎn)距離的LoRa無線通訊技術(shù)，可以O(shè)TA在線升級、監(jiān)測電量信號強(qiáng)度，并具有數(shù)據(jù)緩存等功能。傳感器均采用鋰電池低功耗長期工作，1節(jié)電池即可使用2年;布置更靈活，且極大減少了施工、使用和維護(hù)成本。創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用是智能水肥一體化實(shí)踐的重要技術(shù)支撐。

6? ? 參考文獻(xiàn)

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