智能灌溉解决方案

4连
5号 1号 首部 系统
103 条田
4
20
86
75
410
86 个，初步设计使用一台 256 个用户[WiFi+Rj45+433+LoRa]智能网
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关，86 台近距离（200~500m）1 对 1 无线电磁阀控制器，一套自动化 控制系统配合实施（设计略图详见图 1） 。
图1
设计略图
<64 用户> <64 用户> <256 用户> <256 用户>
SNG-HG SNG-HW
智能网关（高配版） GPRS+433+LoRa(远） <2000 用户> 智能网关（高配版） WiFi+RJ45+433+LoRa(远） <2000 用户>
2、优点特性
除了电磁阀无线控制器具有的优点外还有如下几个优点 1）可以定时设置电磁阀开启和关闭的时间和时长 2）可以不通过应用端控制，可以根据历史记录和环境参数自己 开启和关闭设备开启（譬如电磁阀、风机等） 3）可以通过存储卡保存历史记录 4）可以通过开关量变送器帮助水肥一体机实现数据的无线采集 和电磁阀的开启和关闭。
编制单位：北京天正高科智能科技有限公司
二〇一七年七月五日
目录
1 综合说明 ................................................................................................................... 0
图 3 智能网关模型 表 1 型号参数
SNG-LG SNG-LW SNG-MG SNG-MW
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智能网关（基础版） GPRS+433 智能网关（基础版） WiFi+RJ45+433 智能网关（中配版） GPRS+433+LoRa（中） 智能网关（中配版） WiFi+RJ45+433+LoRa(中）
表 2 型号参数
NVC-101-R NVC-102-R NVC-101-L NVC-102-L
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无线电磁阀控制器 无线电磁阀控制器 无线电磁阀控制器 无线电磁阀控制器
1对1 1对2 1对1 1对2
近距离版 近距离版 中距离 loRa 版 中距离 loRa 版
200m-500m 200m-500m 2500m 2500m
2、优点特性
1） 2） 3） 4） 5） 6）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
低功耗，开关次数可达 2 万次 远距离无线传输，距离可达 500 米到 10 公里 抗干扰能力强，8 个频段自主选择 安装简单，管理灵活，在现场可灵活部署 实时掌控阀门的工作状态， 提高工作效率， 减少维护工作 故障预警和故障阀门定位， 让修理更加轻松高效， 保护资 产安全和环境安全
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五、云中心、系统功能
“云中心” 是基于现代农业和节水灌溉的自动化控制技术， 利用
“大数据、云计算、物联网、智能感知”技术，对作物用水、施肥统 一调控，实现作物定时、定量的精准灌溉，同时辅以土壤墒情监测和 气象信息监测，实现了节水、节肥、节力和节时四大功效。自动化节 灌较传统节灌节水 25%以上，节肥 16%以上。自动化开关阀不受时间 和人力约束，可以避开白天水量高蒸发期进行夜间灌溉，并做到在分 钟级内完成轮灌组的自动切换，大大缩短了灌水时长，节约了人工费 用，每万亩年节省劳动力在 20 人左右。系统可以帮助生产者很方便 的实现自动的无线电磁阀管理、水肥一体化管理、农田墒情监测、农 田气象监测、远程视频监控等。系统由云软件系统、手机 APP、智能 网关、无线电磁阀控制器、数据传感采集终端组成，通过与供水供肥 系统有机结合，实现智能化控制。可实现智能化监测、控制灌溉中的 供水时间、施肥浓度以及供水量。变送器（土壤水分变送器、流量变 送器等）将实时监测的灌溉状况，当灌区土壤湿度达到预先设定的下 限值时，电磁阀可以自动开启，当监测的土壤含水量及液位达到预设 的灌水定额后，可以自动关闭电磁阀系统。可根据时间段调度整个灌 区电磁阀的轮流工作，并手动控制灌溉和采集墒情。整个系统可协调 工作实施轮灌，充分提高灌溉用水效率，实现节水、节电，减少劳动 强度，降低人力投入成本 天正高科控制系统云中心可以做到记录所有的数据， 以及对现有 的数据进行智能分析。可通过 APP 定制所需的功能。IotAPP 设计可
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一、 综合说明
北京天正高科智能科技有限公司， 成立于 2008 年， 注册资金 1000 万元，通过 IS09000 质量体系认证。天正高科多年年一直致力于智能 物联网平台的开发和相关的行业应用，通过和 Intel、清华大学、北 京邮电大学、德州仪器、德国博世、意法半导体、美国 Semtech 公司 合作， 目前已经开发出国内领先的完全自主的智能物联网操作系统及 传输协议，并在此基础上不断完善行业应用。秉承“让未来更智能” 的公司理念， 我们希望通过我们的技术和平台给国内外的客户带来未 来智能生活的新体验。
1.1 项目概要 ........................................................................................................ 2 1.2 自动化控制灌溉系统工作原理 .................................................................... 3 1.3 无线智能灌溉优点 ........................................................................................ 4
3、无线智能灌溉优点
1）无需布线，节省施工费用 2）后续设备移动方便 3）减少人工投入，节约人工成本 4）节省水肥费用的开支
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5）土壤改良，达到增产曾优
二、智能网关 1、功能介绍
天正高科自主研发的专利产品 Smart Network gate（智能网 关） （模型图 3）主要功能为执行控制操作或分析数据，可以实现本地 化运算和控制， 在暂时性不能上传数据或者用户控制端不能使用的情 况下，可以根据历史的记录通过智能的自主学习和运算，达到自动控 制和开启相应的设备譬如电磁阀，水泵，风机等。需安装在有网线或 者 WiFi 的中控室内，方便与电脑和云中心进行数据交互（型号参数 见表 1） 。可采用市电或者太阳能供电。
2、自动化控制灌溉系统工作原理
天正高科智能灌溉系统工作原理：系统由无线电磁阀控制器、智 能网关为主要组成部分，设备之间利用免费的 LoRa 传输协议进行通 讯， 在云平台管理软件或手机端 APP 将开启或关闭阀门的信号通过智 能网关控制系统传输到阀门控制系统， 再由阀门控制系统实施某轮 灌区的阀门开启或关闭， 以此来实现无线自动化农业灌溉的自动化 控制（详见图 2） 。 整个系统犹如一个智能机器人，智能网关就是大脑中枢，通过中 枢神经（LoRa 传输协议）负责指挥手脚（无线电磁阀）执行开启或关 闭阀门的控制，也有本地化运算和控制功能，类似于记忆功能，在无 法接收到控制信号的时候， 智能网关这个中枢大脑会根据以往的作业 规则实施执行动作。
充电。 无线电磁阀控制器常温可达 2 万次开关 （型号参数详见表 2） 。
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图 4 无线电磁阀控制器
无线电磁阀控制器 IP 防护等级为 68，完全防止外物及灰尘侵 入，防止沉没时水的浸入。组网形式为自组网，控制器共有 3 节锂
亚电池，2 节负责阀门开启闭合控制，1 节负责全时段接收由网 关直接发送或者相邻控制器传输的控制命令，由于传输数据极 小，电池使用为全寿命，无需更换。
4 传输协议 ................................................................................................................... 8 5 云中心、系统功能 ................................................................................................... 8 6 预算 ......................................................................................................................... 10
7） 8）
可远程和现场设置电磁阀自动开关时间 提供电池电量查看功能，做到远程开启，随手掌控
四、传输协议介绍
天正高科自主研发的专利通讯方式：LoRa 通讯协议，特点是远 距离、低功耗，数据安全，传输稳定，具有更好的兼容性。协议采用 三级加密方式。自组网，多级中继（65536 级） 。抗干扰，多频道 8 个 远行频道自由切换。 相对于 ZigBee 传输方式的不同点：第一：稳定性，ZigBee 设备 组中间需要中继，如果中继有问题数据中断传输。第二：穿透性， ZigBee 穿透性非常差， 有墙阻隔和树林的遮挡就能影响信号传输。 第 三：传输距离，ZigBee 在空旷地带最远只能达到 100 米。使用环境和 场景有限。而 LoRa 在有障碍的地带最远也可传输 15KM。第四：功耗 方面，ZigBee 属于高功耗，LoRa 只要电池更换及时的情况下最大可 以达到十年。
基于智能控制的农业自动化灌溉系统 无线解决方案
项目概述：新疆 X 连 5#首部 1#系统 103 条田
3 无线电磁阀控制器 ................................................................................................... 6
3.1 功能介绍 ........................................................................................................ 6 3.2 优点特性 ........................................................................................................ 7
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与国际水平相比， 我国的自动化农业灌溉生产水平相对落后， 而天正高科智能灌溉系统所采用的无线控制水平已达到了国际同类 水平， 与世界上最具规模、 最著名的雨鸟 （Rainbird） 、 托罗 （Toro） 、 多若特（Dorot）等灌溉公司也相继要取得合作。
图2
智能灌溉系统工作原理
三、无线电磁阀控制器 1、功能介绍
天正高科自主研发的专利产品 Wireless Valve conteoller(无 线电磁阀控制器） （模型见图 4） 主要功能为接收智能网关控制系统传 输到阀门的执行任务， 无线电磁阀控制器接收到命令后给电磁阀脉冲 头一个通电信号，在通电的一瞬间可以实现电磁阀的开启和关闭。再 由阀门控制系统实施某轮灌区的阀门开启或关闭， 以此来实现无线自 动化农业灌溉的自动化控制。 安装在 9V 脉冲电磁阀的上部， 用 0.5mm 线缆连接，以阀门箱作为保护。供电方式是锂亚电池，3.6V，不能
1、项目概要
103 条田属于 4 连队 5#首部，1#系统泵房控制面积 410 亩，共设 分干管数量 4 条，出水桩 20 个，需要布设自带 9V 脉冲 75mm 电磁阀
棉 花
连队
泵房名称
控制 条田 名称
分干 管数 量
出 水 桩
需要电 池阀数 量(个）
电池阀 尺寸 （mm)
控制面 积 （亩）
备注一 1 号系统 4 条分干管， 每条分干管 带 5 个出水 桩，每个出 水桩地面部 分配 4 个电 池阀。因为 采用长短管 灌溉。有 6 个电磁阀是 边角地，所 以单加 6 个 电磁阀。
2 智能网关 ................................................................................................................... 4
2.1 功能介绍 ........................................................................................................ 5 2.2 优点特性 ........................................................................................................ 6