无线灌溉方案

一、系统概述

1.1 方案背景

我国自古以来就是农业大国，农业作为一个知识密集型的产业,已经逐渐从一个单一产业发展到涉及非常多方面的综合化产业，大多数农业生产主要依靠人工经验尽心管理，缺乏系统的科学指导。因规模太过庞大，效率低下和工人劳动强度等问题逐渐出现，传统工业式的农业生产模式已经逐渐不能满足当前社会生活的需求。

另外中国作为农业大国，每年农业用水量约占总用水量的65％。但其灌溉用水的利用率仅40％。与节水先进国家70％~80％的高利用率相比差距明显。

灌溉是重要的农业种植管理模式，合理的灌溉能够帮助作物生长补充所需水分，能够促进作物的健康生长，从而实现增产提质的效果。不过，长期以来，许多农户都以自身经验为参考，开展的农业灌溉十分盲目。

1.2 方案概述

系统通过分析自动监测系统的前端采集的土壤、气候、植物相关数据，处理数据结果并作出灌排决策，由灌溉控制器发射无线控制信号控制电磁阀的开关和持续时间，并实时监测管道压力及流量等信息，对农田作物进行精准水肥灌溉。

传统水肥灌溉设备在田间不同区域分别灌溉控制时,需要将每个电磁阀以有线方式分别连接到控制器上，这种布线方式受田间日常耕作影响大，一旦线缆破损则影响整套灌溉系统工作且检查维修比较麻烦，大田布线施工及材料成本也较高。自动灌溉控制系统将改变这一传统方式，实现灌溉控制器和电磁阀之间的无线连接。这一创新能够解决传统灌溉系统有线控制的弊端，为农业灌溉提供更加经济、实用和高效的自动灌溉控制系统，给农业精细化灌溉提供完整解决方案。

1.3 无线灌溉拓扑图

二、系统简介

2.1 方案组成

2.1.1 无线灌溉控制器

2.1.1.1 功能特点

■ 采用 LoRa 无线扩频通信技术，传输距离可达视距 3000m。

■ 搭配 LORA 网关使用，可在平台上实现手动、自动、定时等操作。

■ 提供电池供电与 10~30V 直流宽电压范围供电等供电方式。

■ 池供电，可实现每天控制 3-4 次，续航 3-4 年。

■ 外壳坚固、防水、防盗。

2.1.1.2 技术参数

通信方式	LoRa 扩频通信
最远通信距离	视距 3000m
继电器输出（选配）	负载能力：3A 30V-DC/255V-A
脉冲输出（选配）	±9V （持续时间：20ms/80ms）
供电（选配）	DC10-30V 或锂亚电池供电
控制响应时间	小于 2S
设备配置	NFC，提供中性配置软件
防水等级	IP65

2.1.1.3 结构图

2.1.1.4 产品尺寸

2.1.2 LORA无线灌溉

2.1.2.1 LORA温湿度采集器

2.1.2.1.1 功能特点

■ 高精度温湿度采集。

■ 采用 LORA 扩频通信技术，传输距离远，抗干扰能力强，功耗低。

■ 通信距离最远可达视距 3000 米。

■ 电池可更换。通用 3.6V 锂亚电池。

■ 连接 LORA 网关后可通过我司农业四情平台远程监测实时数据。

■ 可对自身的电量，信号，实时数据进行实时监测并通过 LORA 无线通信方式上传。

■ IP65 防护等级，可于室外使用。

2.1.2.1.2 技术参数

供电	内置电池（DC3.6V锂亚电池）
续航时间	搭配我公司提供电池，5min上传一次数据可连续使用3年
A准精度	湿度		±2%RH(60%RH,25℃)
	温度		±0.4℃（25℃）
B准精度（默认）	湿度		±3%RH(60%RH,25℃)
	温度		±0.5℃（25℃）
变送器电路工作温湿度	-40℃~+60℃，0%RH~80%RH
探头工作温度	探头代号：-B宽温探头			-40℃~+120℃
	其余探头代号			-40℃~+80℃
探头工作湿度	0~100%RH
长期稳定性	湿度			≤1%RH/y
	温度			≤0.1℃/y
响应时间	探头代号
	其他	湿度			≤8s(1m/s风速)
		温度			≤25s(1m/s风速)
	-B	湿度			≤6s(1m/s风速)
		温度			≤18s(1m/s风速)
输出信号	LoRa无线信号
传输距离	室内市区			可穿3-4堵混凝土墙
	室外			视距3000m

2.1.2.2 LORA温度采集器

2.1.2.2.1 功能特点

■ 产品采用高灵敏度感温元件，传感器具有测量精度高，抗干扰能力强。

■ 采用 LORA 扩频通信技术，传输距离远，抗干扰能力强，功耗低。

■ 通信距离最远可达视距 3000 米。

■ 电池可更换。通用 3.6V 锂亚电池。

■ 连接 LORA 网关后可通过我司农业四情平台远程监测实时数据。

■ 可对自身的电量，信号，实时数据进行实时监测并通过 LORA 无线通信方式上传。

■ IP65 防护等级，可于室外使用。

2.1.2.2.2 技术参数

供电	内置电池（3.6V锂亚电池）
续航时间	19000mAh锂亚电池，5min上传一次数据可连续使用3年
变送器电路工作温度	-40℃~+60℃，0%RH~80%RH
A精准度	± 0.4℃（25℃）
B精准度（默认）	± 0.5℃（25℃）
探头工作温度	-40℃~+80℃
探头工作湿度	0~100%RH
长期稳定性	温度	≤ 0.1℃/y
温度显示分辨率	0.1℃
温度刷新时间	1s
输出信号	LoRa无线信号
传输距离	室内市区	可穿3-4堵混凝土墙
	室外	视距3000m

2.1.2.3 LORA光照采集器

2.1.2.3.1 功能特点

■ 采用LORA扩频通信技术，传输距离远，抗干扰能力强，功耗低。

■ 电池可更换。通用3.6V锂亚电池。

■ 连接LORA网关后可通过我司农业四情平台远程监测实时数据。

■ 可对自身的电量，信号，实时数据进行实时监测并通过LORA无线通信方式上传。

■ 采用高灵敏度的感光探头，信号稳定，精度高。

■ 测量范围宽、线形度好。

■ 通信距离最远可达视距3000米或穿透4堵墙。

2.1.2.3.2 技术参数

供电	内置电池（3.6V锂亚电池）
续航时间	搭配我司提供电池，5min上传一次数据可连续使用3年-GZWS，5min 上传一次数据可连续使用2年
精度	湿度	±3%RH(5%RH~95%RH,25℃)
	温度	±0.5℃（25℃）
	光照强度	±7%(25℃)
光照强度量程	0-20万Lux
长期稳定性	温度		≤0.1℃/y
	温度		≤1%/y
	光照强度		≤5%/y
响应时间	温度		≤18s(1m/s 风速)
	湿度		≤6s(1m/s 风速)
	光照强度		0.1s
输出信号	LoRa无线扩频信号
精度	±7%(25℃)
	室内市区		可穿3-4堵混凝土墙
	室外		视距3000m

2.1.2.4 LORA土壤采集器

2.1.2.4.1 功能特点

■ 土壤采集器采用 LORA 扩频通信技术，传输距离远，抗干扰能力强，功耗低。

■ 采集器通信距离最远可达视距 3000 米。

■ 采集器电池可更换。通用 3.6V 锂亚电池。

■ 采集器连接网关后可通过我司农业四情平台远程监测实时数据。

■ 采集器可对自身的电量，信号及传感器的实时数据进行实时监测并通过 LORA 无线通信方式上传。

■ 采集器防护等级 IP65，可于室外使用。

■ 传感器测量精度高，响应速度快、互换性好。

■ 传感器受土壤含盐量影响较小，可适用于各种土质。

■ 传感器完全密封，耐酸碱腐蚀，可埋入土壤或直接投入水中进行长期动态检测。

2.1.2.3.2 技术参数

供电	DC 3.6V锂亚电池
续航时间	搭配我公司提供电池，5min上传一次数据可连续使用3年
采集器电路工作温度	采集器电路工作温度
采集器输出信号	LoRa无线信号
采集器传输距离	室内市区	可穿3-4堵混凝土墙
	室外	视距3000m
采集器防护等级	IP65
传感器工作温度	-40℃~+60℃
传感器内核芯片耐温	传感器内核芯片耐温
传感器土壤水分参数	量程	0-100%
	分辨率	0.1%
	精度	0-50%内±2%，@（棕壤，30%,25℃）； 50-100%内±3%，@（棕壤，60%,25℃）
传感器土壤温度参数	量程	-40~80℃
	分辨率	分辨率：0.1℃
	精度	±0.5℃（25℃）
传感器防护等级	IP68
传感器探针材料	防腐特制电极
传感器密封材料	黑色阻燃环氧树脂
传感器默认线缆长度	2m，线缆长度可按要求定制
传感器外形尺寸	4515123mm

2.1.2.5 LORA网关

2.1.2.5.1 功能特点

■ 直流 10~30V 宽电压供电。现场可采用电源适配器供电或太阳能供电系统供电。
■ 金属钣金外壳，自带屏蔽，抗干扰能力强，现场运行更加稳定。

■ 具有通信、运行指示灯，现场可轻松判断设备问题。

■ 采用 LORA 扩频通信技术，多信道通信，增强链路通讯稳定性，增加穿透及传输能力。

■ 与我司 LORA 阀门控制器搭配，可实现 2S 内开关阀门的控制响应。

■ 最多可同时接我司 32 路采集（具体采集器型号可查看附录 2）及 32 路控制。通信过程采用特有加密技术确保不被监听，确保控制可靠，杜绝误动作。

■ 上传协议开放，我司提供多款平台供用户选择，用户也可自己开发的平台。

■ 具有远程升级功能，可现场进行功能定制远程升级。

2.1.2.5.2 技术参数

参数名称	范围或接口	说明
通信接口	RJ45网口	通过网口方式上传数据，仅ETH版
	4G	通过4G方式上传数据，仅4G版
	LORA	LoRa扩频通信
	RS-485接口	预留接口
供电范围	DC 10~30V	直流宽电压供电
设备配置	NFC	可使用中性手机APP“碰一碰NFC配置”配置网关参数
功耗	1W