在农业生产中，提高产量主要依靠农药化肥的大量投入，但是其中有大部分化肥和水资源没有被有效利用而随地弃置，导致大量养分损失并造成环境污染，对环境保护与水土保持构成严重威胁，对农业可持续性发展带来严峻挑战，直到智慧农业时代到临。智慧农业是农业生产的高级阶段，是基于物联网、云平台的现代农业新业态与新模式。智慧农业通过生产领域的智能化、经营领域的差异性以及服务领域的全方位信息服务，推动农业产业链改造升级;实现农业精细化、高效化与绿色化，保障农产品安全、农业竞争力提升和农业可持续发展。因此，智慧农业是我国农业现代化发展的必然趋势。

一、系统目标

通过实时监测土壤墒情（含水量、电导率EC、温度），结合作物生长模型，实现精准灌溉与施肥控制，达成：

• 节水20%~35% | 节肥15%~25% | 增产10%~18%

• 防止土壤盐碱化 | 降低人工管理成本

二、系统架构

A[墒情传感器] --> B[边缘网关] B --> C[云平台] C --> D[移动APP] C --> E[灌溉控制器] E --> F[水泵/电磁阀] E --> G[施肥机] C --> H[气象站数据]

三、硬件配置清单

四、核心功能实现

1. 智能决策模型

• 水分平衡算法
  灌溉量=作物需水量−有效降雨量−土壤有效水灌溉量=作物需水量−有效降雨量−土壤有效水
  结合FAO Penman-Monteith公式计算参考蒸散量（ET₀）

• 动态施肥控制
  根据EC传感器反馈，PID调节肥料注入速率：

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  目标EC值 = 基础EC + 阶段修正系数（苗期/开花/成熟）

2. 灌溉模式

3. 移动端管理

• 墒情热力图显示

• 异常报警推送（盐分超标/传感器故障）

• 远程手动控制（应急灌溉开关）

五、部署实施方案

1. 传感器布设规范

A[地块测绘] --> B[网格划分] B --> C[每5亩1个监测点] C --> D[分层埋设（20/40/60cm）] D --> E[坐标记录至GIS系统]

2. 施工流程

1. 基建准备：预埋供电线路（太阳能无需布线）

2. 设备安装：传感器垂直埋设，避免气泡影响

3. 系统调试：校准传感器（饱和泥浆法标定）

4. 策略配置：设置作物类型与生长阶段参数

3. 维护计划

• 每月清洁传感器探针

• 每季校准EC传感器（标准KCl溶液）

• 每年更换传感器防污滤膜

六、效益分析（以1000亩葡萄园为例）

七、成功案例

宁夏贺兰山东麓葡萄酒产区

• 部署规模：3200亩，64套监测终端

• 实现功能：

  • 滴灌系统自动分区分时控制

  • 根据土壤EC值动态调整钾肥比例

• 成果：

  • 葡萄糖度提升1.2Brix

  • 年节约水电成本87万元

  • 获评农业农村部"数字农业示范项目"

八、服务支持

• 数据服务：提供3年云端数据存储

• 农艺咨询：联合中国农科院定制作物模型

• 设备保修：传感器3年质保，终身维护