本地化智能自动化灌溉（替换进口方案）

一、方案介绍

本方案基于“精准用水、节能环保”的原则，采用本地化智能灌溉控制技术，融合土壤湿度感知、雨量感应、电磁阀自动控制等核心功能，适用于农田、园林、苗圃等对水资源调配精度要求较高的场景。

二、监测目标

实时监测土壤湿度变化；

感知是否有降雨发生；

自动化控制灌溉电磁阀；

实现“按需灌溉，雨停即灌，水足即停”。

三、需求分析

每个灌溉控制单元需具备独立决策能力；

控制器与传感器配套使用，实现自主控制，无需依赖云端；

供电方式需采用低功耗电池（12V/24V），以适应野外部署；

全场需控制 11 个电磁阀（7个De90、2个De75、2个De50）；

系统需防雨、防尘、抗干扰，适应复杂野外环境。

四、监测方法

土壤湿度传感器埋设于根系分布层，实时上报含水量；

雨量传感器安装于开阔区域，判断降雨状态；

灌溉控制器接收数据后做出决策，自动启闭电磁阀。

五、应用原理

控制器通过采集土壤湿度值，与设定阈值进行比较；

湿度低于阈值，控制器开启对应电磁阀；

湿度达到设定上限或雨量传感器检测到降雨，则自动关闭阀门；

实现“先测后灌、雨停即灌”的闭环控制。

六、功能特点

全无线独立控制，分区管理；

低功耗设计，支持电池更换；

支持本地设置和远程查看（预留扩展接口）；

自主运算，无需依赖云端判断；

支持断点续灌，保障作物灌溉完整性；

雨天禁灌，避免浪费水资源。

七、硬件清单

八、硬件参数

土壤湿度传感器

量程：0~100%（体积含水率）

精度：±3%

响应时间：<1s

输出方式：Modbus RS485/电压/电流（定制）

雨量传感器

类型：光学雨量技术、干接点输出

分辨率：0.2 mm

精度：±4%

触发条件：任意微降雨触发

灌溉控制器

电源：12V/24V DC电池

通讯： RS485（当前本地控制无需通讯）

控制路数：1路控制1个电磁阀

防护等级：IP65

九、方案实现

1. 每个区域部署独立控制单元；

2. 控制器定期采集土壤湿度，实时监听雨量；

3. 湿度不足、无降雨，开启电磁阀；

4. 达湿度阈值或有降雨，立即关闭阀门；

5. 系统运行日志可存储于本地EEPROM，供调试与后期分析。

十、数据分析

本地控制器保存历史湿度、开关记录；

可按月分析灌溉行为与土壤波动趋势；

依据数据进行人工干预或优化设置；

十一、预警决策

湿度长期过低提醒；

雨量异常变化提醒；

电池电量低于10%提醒；

控制器自检异常上报（如拓展远程模块可支持）。

十二、方案优点

高度本地化，免除布线和云端依赖；

独立单元部署灵活，适应复杂地形；

成本相对集中式系统更低；

易维护、低能耗、长寿命设计；

可拓展远程通讯模块实现远程统一监管。

十三、应用领域

农田精准灌溉

果园滴灌控制

城市绿化带自动灌溉

山区苗圃保水系统

温室定量灌溉

十四、效益分析

十五、国标规范参考

GB/T 20485-2006 土壤水分测量方法

GB/T 28784-2012 雨量测量仪通用技术条件

GB/T 18919-2002 农业节水灌溉技术规范

GB/T 36181-2018 智能灌溉系统技术导则

十六、参考文献

1. 《智能农业传感与控制技术》, 赵春江 主编

2. 《精细农业信息化技术体系研究》, 中国农业大学出版社

十七、案例分享

案例：四川眉山柑橘园自动灌溉系统（2024）

项目总面积约70亩，采用本方案配置；

现场部署11套独立控制单元；

运行6个月内节水约42%，果品含糖量提升显著；

系统运行稳定，用户好评率超过95%。