دليل نظام الري الزراعي الذكي للتحكم في المياه والأسمدة باستخدام أجهزة الاستشعار

يعمل نظام الري الزراعي الذكي على تحويل الري من جدول زمني ثابت إلى عملية تحكم محسوبة. ويقرر النظام متى يتم الري، ومدة الري، ومتى يتوقف عن طريق قراءة رطوبة التربة، والطقس، ومرحلة المحصول، وأحيانًا حالة المغذيات. بالنسبة للمزارع ومقاولي الري، فإن هذا يغير إدارة المياه من التشغيل القائم على الخبرة إلى التشغيل المدعوم بالبيانات.

إن مفهوم المشروع المقدم واضح ومباشر: عندما تكون التربة جافة جدًا، يزيد النظام من الري؛ وعندما تكون التربة رطبة بدرجة كافية، فإنها تقلل الري أو توقفه. من الناحية الهندسية، تأتي القيمة من الحلقة المغلقة بين أجهزة الاستشعار ووحدة التحكم والصمامات والمضخات وخط الأنابيب الميداني.

خلفية المشروع والطلب الزراعي

تستخدم الزراعة حصة كبيرة من المياه المتاحة، ولا تزال كفاءة الري مشكلة رئيسية في العديد من المناطق. يمكن أن يؤدي الري في أوقات محددة إلى إهدار المياه بعد هطول الأمطار، في حين أن المراقبة اليدوية قد تغفل الإجهاد المائي في منطقة الجذر. ويقلل الري الذكي هذه الفجوة عن طريق قياس حالة الحقل مباشرة.

يضيف تكامل الأسمدة المائية طبقة أخرى. بدلاً من استخدام الماء والأسمدة بشكل منفصل وفقًا للعادة، يمكن للنظام مراقبة رطوبة التربة والطلب على مغذيات المحاصيل وحالة التسميد، ثم التحكم في المضخات أو معدات الجرعات. وهذا يحسن الاتساق ويقلل من كثافة اليد العاملة.

موضع النظام والمكونات الرئيسية

نظام عملي يشمل أجهزة استشعار رطوبة التربة، ودرجة حرارة التربة الاختيارية، وأجهزة استشعار pH و، وبيانات الطقس، ووحدة التحكم أو RTU، وصمامات الملف اللولبي، والتحكم في المضخة، والترشيح، وخطوط الأنابيب، ومعدات التنقيط أو الرش ومنصة الإدارة. لا يلزم أن يكون النظام معقدًا في اليوم الأول، ولكن يجب أن تسمح البنية بالتوسع حسب المنطقة.

وحدة التحكم الميدانية هي نقطة القرار. يتلقى بيانات الاستشعار، ويقارنها مع الحدود أو البرامج، ويبدأ الري ويسجل النتيجة. بالنسبة للدفيئة، قد يقوم النظام أيضًا بالتنسيق مع التحكم في المناخ. بالنسبة للمزارع المفتوحة، يعتبر هطول الأمطار ورطوبة التربة أكثر أهمية.

توافق الاتصالات والبروتوكول

RS485 و RTU تكون مفيدة عندما تكون أجهزة استشعار التربة، EC / يجب أن تعمل أجهزة استشعار pH وخزائن التحكم معًا. يمكن للبوابة قراءة البيانات متعددة النقاط وتحميلها عبر 4G أو Ethernet. يجب على المشتري تأكيد عنوان المستشعر ومسافة الكابل وكمية الصمام ونوع إخراج وحدة التحكم ومتطلبات المنصة قبل الطلب.

يعد الاتصال اللاسلكي شائعًا أيضًا في المزارع الموزعة على نطاق واسع، ولكن يجب تقييم الموثوقية الميدانية. يحدد عمر البطارية والشحن بالطاقة الشمسية وتغطية الإشارة والتخزين المحلي أثناء انقطاع الشبكة ما إذا كان النظام سيظل مفيدًا طوال الموسم.

المعلمات الفنية

سيناريوهات التطبيق والقيمة الهندسية

مزرعة الحبوب أو الخضروات في الحقول المفتوحة

تحدي الموقع:يتغير الطلب على المياه مع هطول الأمطار ونسيج التربة ومرحلة المحاصيل.

مخطط تكامل النظام:قم بتركيب أجهزة استشعار رطوبة التربة بواسطة كتلة ميدانية تمثيلية وصمامات تحكم حسب منطقة الري.

قيمة المستخدم:يمكن للمزرعة الري وفقًا لعجز منطقة الجذر بدلاً من التقويم الثابت.

التسميد في الدفيئة

تحدي الموقع:تحتاج محاصيل الدفيئة إلى رطوبة ثابتة وإيصال المواد الغذائية تحت درجات الحرارة والضوء المتغيرة.

مخطط تكامل النظام:يجمع بين رطوبة التربة، واستشعار EC و مع التحكم في التسميد وسجلات المنصة.

قيمة المستخدم: يعمل مشغلوعلى تقليل الخلط اليدوي والحفاظ على إمكانية تتبع قرارات الري.

ري البساتين

تحدي الموقع:تتميز محاصيل الأشجار بجذور أعمق ورطوبة غير متساوية في التربة عبر الكتل.

مخطط تكامل النظام:استخدم مراقبة رطوبة التربة متعددة الأعماق أو على مستوى الكتلة باستخدام صمامات المنطقة.

قيمة المستخدم:يمكن للمديرين ضبط الري بالكتل بدلاً من سقي البستان بأكمله بنفس الطريقة.

المشروع التجريبي لتوفير المياه

تحدي الموقع: تحتاج مشاريعإلى أدلة قابلة للقياس على توفير المياه وتحسين الجدولة.

مخطط تكامل النظام:استخدم أجهزة الاستشعار وسجلات وحدة التحكم وسجلات التدفق لتوثيق أحداث الري.

قيمة المستخدم:يحصل المالك على بيانات لإعداد التقارير والتدريب والتوسع لاحقًا.

دليل الاختيار

• حدد نوع المحصول وعمق الجذر وطريقة الري وكمية المنطقة قبل اختيار المستشعرات.

• استخدم رطوبة التربة كمعلمة تحكم أساسية؛ أضف EC و عندما تتطلب قرارات التسميد ذلك.

• تأكد مما إذا كان يجب على وحدة التحكم تشغيل المضخات أو الصمامات أو قنوات الأسمدة أو توفير الإنذارات فقط.

• تحقق من ضغط الأنابيب والترشيح وتدفق الصمام قبل الاعتماد على التحكم الآلي.

• اطلب مخططات الأسلاك ومستندات Modbus ولقطات شاشة النظام الأساسي وإجراءات التشغيل.

• احتفظ بالتجاوز اليدوي للمضخات والصمامات لأن الصيانة الميدانية لا تزال بحاجة إلى التحكم المحلي.

ملاحظات هندسية تمنع الإفراط في المواصفات

لا ينبغي بيع نظام الري الذكي فقط كقائمة طويلة من المعدات. إذا كانت المزرعة لديها نظام ري بالتنقيط بسيط ومحصول واحد، فإن وجود قنوات كثيرة للأسمدة قد يجعل العملية أكثر صعوبة. إذا كانت المزرعة تحتوي على العديد من المحاصيل والمناطق، فقد تصبح وحدة التحكم الصغيرة بمثابة عنق الزجاجة. التصميم الجيد يطابق التعقيد مع قدرة الإدارة الفعلية للمستخدم.

إن اختبار القبول المهم هو حدث ري حقيقي. يجب على المشغل رؤية الصمام الصحيح مفتوحًا، وبقاء الضغط ثابتًا، وتحديث رطوبة التربة بشكل صحيح، وتخزين المنصة لسجل الري. يكتشف هذا الاختبار العديد من مشاكل الأسلاك والتسمية والهيدروليكية قبل تسليم النظام.

منطق التحكم في الري يجب على المشترين تحديد

يجب أن يحدد مشروع الري الذكي من أو ما المسموح له ببدء الري. تريد بعض المزارع التحكم التلقائي الكامل بناءً على عتبات رطوبة التربة. ويريد آخرون أن يوصي النظام بالري بينما يوافق المشغل على الأمر. يؤثر الاختلاف على اختيار وحدة التحكم وتصميم الإنذار وأذونات المستخدم.

يجب أن يحدد النظام أيضًا ما يحدث بعد هطول الأمطار. إذا استعادت رطوبة التربة بشكل طبيعي، فيجب تأخير الري. إذا كان السطح فقط رطبًا وبقيت التربة العميقة جافة، فقد تظل مستشعرات منطقة الجذر بحاجة إلى الري. ولهذا السبب يعتبر عمق المستشعر وعمق جذر المحصول قرارات هندسية، وليست تفاصيل تركيب بسيطة.

قائمة مراجعة قبول مشروع الري

• يتطابق كل اسم صمام في المنصة مع كتلة الحقل الفعلية.

• يظل تدفق المضخة والضغط مستقرين عندما تكون المنطقة المصممة مفتوحة.

• تتغير قيم رطوبة التربة بشكل معقول بعد الري.

• يتوفر التجاوز اليدوي للصيانة والتشغيل في حالات الطوارئ.

• تتضمن سجلات الري وقت البدء، ووقت التوقف، والمنطقة، والتدفق أو المدة، وحالة الإنذار.

• يتم اختبار جرعات الأسمدة، إذا كانت متضمنة، من خلال ردود فعل EC أو pH الحقيقية.

حيث يخلق الري الذكي قيمة حقيقية

تكون القيمة أقوى عندما تكون المياه محدودة، أو العمالة باهظة الثمن، أو قيمة المحاصيل مرتفعة، أو تكون أخطاء الري مكلفة. بالنسبة للحقول الصغيرة ذات القيمة المنخفضة، قد يكون إنذار المستشعر البسيط كافيًا. بالنسبة للدفيئات الزراعية والبساتين والمزارع التجريبية الكبيرة، عادةً ما تبرر سجلات التحكم في المنطقة والمنصات وجود نظام أكثر اكتمالاً.

كتابة مواصفات الري المفيدة

يجب على المشتري كتابة مواصفات الري حول المناطق والقرارات. بدلاً من المطالبة بنظام الري الذكي فقط، يجب أن توضح الوثيقة نوع المحصول ونوع التربة وطريقة الري وعدد المناطق وسعة المضخة وجهد الصمام وضغط الأنابيب وما إذا كان التسميد متضمنًا. وهذا يمنع المورد من عرض أسعار على خزانة التحكم التي لا يمكن أن تتطابق مع المكونات الهيدروليكية الميدانية.

يجب كتابة الحدود كقيم تشغيل، وليست قيم دائمة. غالبًا ما تحتاج عتبات رطوبة التربة إلى التعديل بعد دورة الري الأولى نظرًا لاختلاف سعة الحقل وعمق جذور المحاصيل وسلوك التربة المحلية. يترك المشروع العملي مجالًا لضبط العتبة وتدريب المشغلين.

يجب توفيرها قبل عرض الأسعار

للاستفسار عن مشروع الري، يجب على المشتري تقديم المساحة المزروعة ونوع المحصول وطريقة الري وكمية المنطقة ومصدر المياه وقدرة المضخة وقطر الأنبوب وجهد الصمام وما إذا كانت جرعات الأسمدة مطلوبة. إذا كانت هذه التفاصيل مفقودة، فيمكن للموردين فقط اقتباس نظام تحكم تقريبي، ويصبح خطر التعديل الميداني لاحقًا أعلى.

قرار المشروع الأسئلة الشائعة

س1: ما الذي يتحكم فيه نظام الري الزراعي الذكي فعليًا؟

A: يتحكم في توقيت الري ومدته باستخدام بيانات الاستشعار ومنطق التحكم والصمامات والمضخات وأحيانًا معدات جرعات الأسمدة.

س2: ما هو المستشعر الأكثر أهمية؟

ج: رطوبة التربة هي المستشعر الأساسي لأنه يوضح ما إذا كانت منطقة الجذر بحاجة إلى الماء. تتم إضافة التربة EC و عند الحاجة إلى إدارة المغذيات أو الملوحة.

س3: هل يمكن للنظام توفير المياه؟

ج: يمكنه تقليل الري غير الضروري عندما يتم تركيب المستشعرات بشكل صحيح وتتوافق العتبات مع احتياجات المحاصيل. تعتمد النتيجة على التربة والمحصول وطريقة الري ونظام التشغيل.

س4: هل يختلف تكامل الأسمدة المائية عن أتمتة الري؟

ج: نعم. وتتحكم أتمتة الري في توصيل المياه، في حين يتحكم تكامل المياه والأسمدة أيضًا في جرعات الأسمدة وإدارة المحاليل الغذائية.

س5: هل يتطلب النظام RS485 ؟

ج: يوصى باستخدام RS485 عند توصيل أجهزة استشعار متعددة أو وحدات تحكم صناعية. يمكن استخدام العقد اللاسلكية عندما يكون توصيل الكابلات صعبًا.

س6: كيف يجب تصميم مناطق الري؟

ج: يجب أن تتبع المناطق نوع المحصول وسعة خطوط الأنابيب وحالة التربة وكتل الإدارة، وليس فقط مساحة الأرض. يجب أن تكون المنطقة صغيرة بما يكفي لنظام المضخة والصمام لتوفير ضغط مستقر وتوزيع موحد للمياه.

س7: ما الذي يجب على المشترين التحقق منه قبل الشراء؟

ج: تحقق من مصدر المياه وتدفق المضخة والترشيح والضغط وكمية الصمام وتغطية الاتصالات ومسؤولية الصيانة. تحدد هذه العوامل ما إذا كان نظام التحكم يمكنه بالفعل ري الحقل كما هو مصمم أم لا.

س8: هل يمكن للنظام أن يعمل بدون إنترنت؟

ج: يمكن أن يعمل التحكم المحلي إذا كانت وحدة التحكم تدعمه. هناك حاجة إلى الإنترنت بشكل أساسي للعرض عن بعد والتنبيهات وسجلات النظام الأساسي.

س9: ما الذي يجب تضمينه في تسليم المشروع؟

ج: يجب تسليم مواقع المستشعرات وأسماء الصمامات وإعدادات العتبة ومخططات الأسلاك وتسجيل الدخول إلى المنصة وسجلات التشغيل وتعليمات الصيانة.

س10: ما هي المعلومات التي يجب تضمينها في استفسار الري؟

ج: يجب أن يتضمن الاستفسار نوع المحصول ومساحة الحقل وطريقة الري وكمية المنطقة ومصدر المياه وقدرة المضخة وجهد الصمام وما إذا كان التسميد مطلوبًا. تساعد هذه التفاصيل المورد على مطابقة وحدة التحكم مع النظام الهيدروليكي.

ملخص

يكون نظام الري الزراعي الذكي ذا قيمة عندما يتم تصميم المستشعرات والمكونات الهيدروليكية ومنطق التحكم معًا. أقوى مشروع ليس هو الذي يحتوي على معظم الأجهزة، ولكنه هو المشروع الذي تتطابق فيه بيانات التربة وقدرة المضخة وتجميع الصمامات والطلب على المحاصيل. يمكن لمكونات مستشعر NiuBoL ومراقبة الري أن تدعم المزارع ومشاريع الدفيئة والتكاملات التي تحتاج إلى تحكم قابل للقياس في المياه والأسمدة.