我国传统农业种植过程中，一方面“看天吃饭”的种植模式，未能实时预警异常环境信息和开展科学管理，造成产量极不稳定；另一方面，不合理的灌溉、施肥方式，造成水肥利用率低，带来成本高、收益低、环境污染等一系列问题。作物生产信息感知与节水减施增效关键技术是解决上述问题的有效途径。 （一）主要用途： 1、精准采集种植环境信息：通过一体化农情采集设备和科学布设物联网传感器，实时采集大田“四情”信息，为农业科学管理和大数据应用提供精确数据基础。 2、水肥一体远程节水灌溉：该技术支持均匀、定时、定量浸润作物根系生长区，应用智能水肥机和节水滴灌系统，通过无线灌溉控制器和APP进行远程灌溉管理，短时间内即可完成万亩农田/果园灌溉，达到节水节肥、降低劳动强度、提质增效目的。 （二）主要功能： 1、气象监测：实时监测农田空气温度、湿度、降雨量、风速、风向、气压、CO2浓度等信息，获取精准局部气象信息，满足现代农业单点多参数监控需求，有利于农业精准管理。 2、土壤监测：实时监测土壤水分、温度等，三层深度监测（支持定制），通过云平台智能分析土壤状况，为智能灌溉、土壤条件调整提供精准依据。 3、虫情监测：通过高清摄像机，定时采集种植现场图像，自动上传到远端的物联网监控服务平台，监测病虫害信息。 4、苗情监测：定时采集作物、植物生长发育状态和各类生物在自然状态下的动态、病虫害活动的图片。 5、灾情监测：由高清红外摄像系统、传输、控制、显示、存储五大部分组成，用户通过视频系统可以清晰直观的实时远程查看植物区作物和生长及病虫害情况。 6、智能灌溉：水肥融合后通过管道和滴头形成滴管，均匀、定时、定量浸润作物根系生长区。根据不同农作物的需肥特点、土壤环境、养分含量状况，以及农作物不同生长期需水、需肥规律情况，进行智能灌溉。 7、自动报警：当温湿度、气象等数据异常时，自动推送报警信息。 8、远程操控：支持全天24小时连续在线监测，可通过App查看以及进行设备操控。 9、无线通信、太阳能供电：支持LORA和GPRS无线通信，太阳能供电。 （三）适用范围： 该技术可应用于荔枝、龙眼、柑橘、花卉、火龙果、蔬菜等经济作物种植监测，以及农田灌溉、果园灌溉、温室栽培、园林绿化等所有节水灌溉和种植监测领域。目前，已成功应用在全国145个农业龙头企业和专业合作社，包括新会陈皮村、柑人汇合作社、西荔王果蔬专业合作社、梅州“客家农夫”产业基地、佛山康喜莱蔬菜专业合作社、连正农业发展有限公司、利泰农业公司、广东蓝海科技农业、梅州鸿源生态农业、华农互联农业、田田绿新农业、内蒙古通辽市东升村等种植园区和种植农户提供智慧种植服务，累计带动2000多农户，近三年覆盖面积达3.7万亩。

（一）技术要点 ①本技术通过有线/无线传感器等感知设备，与互联网相结合，实现温室大棚、农田、果园环境的温度、湿度、光照、土壤水分等数据采集、融合与处理，并通过操作终端，实现智能化识别和管理。 ②温室内外环境监控信息采集，包括室内外气温、光照、二氧化碳、土壤水分等，可根据需求调整信息采集传感器类型。 ③实现所有田块、地块土壤墒情监测，为水肥一体化自动控制系统提供参考依据。 ④提供三种监测方式供选择：自动监测、定期监测和立即监测。其中，自动监测可设定自动监测时间；定期监测可设定监测站每天监测土壤水分次数，以及每次监测的时间；立即监测通过墒情监测站接受用户指令，立即执行数据采样，方便用户在特殊情况下，即时获取数据资料。 ⑤本技术采用无线通信与有线通信相结合的方式，实现监测数据集中采集、分析、远程发布和信息自动推送（可通过短信、Email等方式）。 （二）比较优势 ①综合应用多传感器多通道数据采集、GPS定位、信息融合、嵌入式等技术，研发适于华南地区种植业的农情信息快速获取关键技术及设备，实时采集田间土壤成分/养分信息、土壤特征信息、作物生长小气候信息、视频与图像信息、和地理空间定位信息等，实现农情信息的一体化快速获取，为智能环境调控设备的自动化控制提供可靠依据。 ②通过构件化的SOA 架构实现面向服务的领域构建库平台，将一个大的应用系统分解为成千上百个小的业务流程，每个业务流程可以用构件组合而成。当业务需求发生变化时，通过构件的重新组成，方便、快速地改变业务流程或实现新的业务需求，从而实现支撑服务平台的可扩展性和可配置性。

近些年，该技术装备在新会陈皮村、柑人汇合作社、西荔王果蔬专业合作社、梅州“客家农夫”产业基地、佛山康喜莱蔬菜专业合作社等100多个基地得到广泛应用，证明产品实际使用情况良好，运行稳定、数据可靠，能够实现长时间监测及智能灌溉、促进增产增收、节水节肥等预期效果。

（一）水肥一体灌溉设备（系统）: 1、CPU: SIEMENS  SIMATIC S7-200 SMART CPU SR60； 2、A/D: SIMATIC S7-200 SMART EM AE08； 3、人机界面: 10'触摸屏，图型化中文操作界面； 4、标配4通道肥罐输入（可定制扩展,最大支持8通道肥罐输入）； 5、标配12通道前端灌溉电阀控制输出(可定制扩展,最大支持32通道前端灌溉电阀控制输出)； 6、每个施肥通道工作容量：在3.0bar的压力下实现30-300 升/小时的肥料溶液或酸液处理; 7、用户灌溉施肥程序定义：16组； 8、EC测量：支持； 9、pH测量：支持； 10、流量测量：支持； 11、远程计算机桌面控制：支持； 12、手机控制：支持。   （二）土壤墒情监测设备（系统）: 1、通信：LORA无线通信，LORA调制，最远可达2Km；蜂窝网络（可选），GPRS / 4G； 2、测量范围：湿度0～60%，温度-50-100℃； 3、分辨率：温度0.1%，湿度0.1℃； 4、供电方式：DC 12V 、DC 24V； 5、电流 ＜25mA； 6、响应时间 ＜10秒； 7、测量稳定时间 5秒； 8、工作温度-5℃～55℃； 9、其他特征：采用优质塑料管，可防老化，更耐土壤中酸碱盐的腐蚀;用环氧树脂做为密封材料，可长期浸泡水中而不会发生渗漏;测量精度高，性能可靠，受土壤含盐量影响较小，适用于各种土质;采用抗冲击包装，运输存储更安全；具有电源线、地线、信号线多向防误接保护。   （三）农情信息采集设备（系统）： 1、空气温度：测量范围-50~100℃；分辨率：0.1℃； 2、空气湿度：测量范围0~100%RH；分辨率：0.1%RH； 3、大气压：测量范围 10~1100hpa；分辨率：0.1hpa； 4、风速：测量范围0~70m/s；分辨率：0.1m/s； 5、风向：测量范围0~360°；分辨率：1°； 6、日累计雨量：测量范围0~999mm；分辨率：0.1mm； 7、通信：LORA无线通信，LORA调制，最远可达2Km； 8、工作环境：温度-20℃～60℃；湿度：0~95%RH（无凝结）； 9、电源参数：供电电压12V； 10、供电方式：太阳能+锂电池供电。

（一）技术成熟程度 该技术于2019年入选广东省农业主推技术，其中涉及技术均已获得计算机软件著作权登记证书，部分取得发明/实用新型/外观涉及等专利证书，并得到广东省农业农村厅、广东省高新技术企业协会、广东省农业技术推广奖评审委员会、广州市人民政府等的认可和奖项授予。 经反复研究测试，解决了市场上类似产品存在的主要问题：①发展农业环境监测多源信息融合、海量信息管理、智能信息服务技术，可对实时获取包括水产、温室、土壤等各类农情信息进行优化处理，保障不同的农业生产环境调控设备联动控制的稳定性和可靠性； ②集成无线传感器网络、通信网络和互联网技术，保持实时在线互联，充分保证数据集中采集和远程上报的安全性，同时满足系统全局性与整体性要求，能够根据未来进行功能扩充，保持可持续性； ③构建可对所有采集的各种类型数据进行全面分析感知的监控系统，在系统中可实现对整个区域的智能化所有物的故障排查、配置和管理机制，同时还可对本区域所有异常情况发出警告，保证整个监控系统的稳定可靠及实时维护性。 采用优质材料，保障技术稳定性。本技术采用优质塑料管，可防老化，更耐土壤中酸碱盐的腐蚀;密封材料为环氧树脂，可长期浸泡水中而不会发生渗漏;测量精度高，性能可靠，受土壤含盐量影响较小，适用于各种土质;采用抗冲击包装，运输存储更安全；具有电源线、地线、信号线多向防误接保护。 （二）产品市场接受度 1、优势显著，应用前景广阔 本技术具有节水节肥、降低劳动强度、提高种植产出效益、缓解农业生产环境污染、保障农产品质量等众多优势。农业大数据统计显示：使用该技术，每亩地每年节省用水60-70%，节省劳动力投入300 元以上，节省肥料、农药投入700 元以上，增效30%以上。2018年推广0.6万亩，共节本增效348万元。在我国应对农业劳动力老化、发展节水农业灌溉和现代农业过程中，应用前景广阔。 2、产品实用性强，市场化程度高 近三年累计推广规模3.7万亩，累计带动农户2000户，平均增产60公斤每亩。目前推广应用单位包括西荔王果蔬专业合作社、梅州三圳九岭“客家农夫”产业基地、佛山康喜莱蔬菜专业合作社、连州市现代化农业生产示范基地等145个现代农业基地。 （三）市场竞争力 本技术具有功耗低，方便安装、操作及维护简单等特点，且获得广东省农业农村厅、广东省高新技术企业协会、广州市人民政府等的支持和认可，推广应用广泛，具有较强的市场竞争力。同时通过成果转化与示范应用，掌握了先进的作物生产信息感知与节水减施增效关键技术及装备研制控制方法，建立了先进可行的示范推广工作模式，积累了丰富的推广经验和技术基础，在产品质量和市场推广上都具备竞争优势。