我國是農作物生產大國，同時也是水肥消耗大國，然而對于水肥來說，有效利用率并不十分令人滿意。傳統的自然灌溉，水分利用率只有40%左右。大量的未被利用的水把施用的肥料帶走，嚴重浪費資源和能源，也引發了農業生態環境的污染。

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融合為一體的農業新技術。水肥一體機是借助壓力系統（或地形自然落差），將可溶性固體或液體肥料，按土壤養分含量和作物種類的需肥規律和特點，配兌成的肥液與灌溉水一起，通過可控管道系統供水、供肥，使水肥相融后，通過管道、噴槍或噴頭形成灌溉、均勻、定時、定量，噴灑在作物發育生長區域，使主要發育生長區域土壤始終保持疏松和適宜的含水量，同時根據不同的作物的需肥特點，土壤環境和養分含量狀況，需肥規律情況進行不同生育期的需求設計，把水分、養分定時定量，按比例直接提供給作物。那么水肥一體化技術帶來了哪些好處？

節水省肥：采用滴灌式結構，把液體肥與水兌好后，均勻地輸送到植株根部，大幅減少肥料和灌溉水使用量。

省時省工：取代傳統人工勞動，降低人力和時間成本。

水肥均衡：根據作物生長規律，讓作物“細酌慢飲”

一、水肥一體化系統原理圖

水肥一體化系統通常包括水源工程、首部樞紐、田間輸配水管網系統和灌水器等四個部分，實際生產中由于供水條件和灌溉要求不同，施肥系統可能僅由部分設備組成。

水源系統：江河、渠道、湖泊、井、水庫均可作為水源，只要水質符合灌溉要求，均可作為灌溉的水源。為了充分利用各種水源進行灌溉，往往需要修建引水、蓄水和提水工程，以及相應的輸配電工程，這些統稱為水源系統。

首部樞紐系統：其首部樞紐系統主要包括水泵、過濾器、壓力和流量監測設備、壓力保護裝置、施肥設備（水肥一體機）和自動化控制設備。首部樞紐擔負著整個系統的驅動、檢控和調控任務，是全系統的控制調度中心。

二、水肥一體機

通過控制系統自動進行管控，控制器會按照用戶設定的配方、灌溉過程參數自動控制灌溉量、肥量、等水肥過程的重要參數，實現對灌溉、施肥的定時、定量控制，省水省肥，高效高產。水肥一體化智能灌溉系統可以幫助生產者很方便的實現自動的水肥一體化管理。

灌區電磁閥的輪流工作，并手動控制灌溉和采集墑情。整個系統可協調工作實施輪灌，充分提高灌溉用水效率，實現節水、節電，減少勞動強度，降低人力投入成本。

施肥系統

水肥一體化施肥系統原理由灌溉系統和肥料溶液混合系統兩部分組成。灌溉系統主要由灌溉泵、穩壓閥、控制器、過濾器、田間灌溉管網以及灌溉電磁閥構成。肥料溶液混合系統的控制器、肥料罐、施肥器、電磁閥、傳感器以及混合罐、混合泵組成。

輸配水管網系統

由干管、支管、毛管組成。干管一般采用PVC管材，支管一般采用PE管材或PVC管材，管徑根據流量分級配置，毛管目前多選用內鑲式滴灌帶或邊縫迷宮式滴灌帶；首部及大口徑閥門多采用鐵件。干管或分干管的首端進水口設閘閥，支管和輔管進水口處設球閥。

輸配水管網的作用是將首部處理過的水，按照要求輸送到灌水單元和灌水器，毛管是微灌系統的末一級管道，在滴灌系統中，即為滴灌管，在微噴系統中，毛管上安裝微噴頭。

無線閥門控制器

閥門控制器是接收由田間工作站傳來的指令并實施指令的下端。閥門控制器直接與管網布置的電磁閥相連接，接收到田間工作站的指令后對電磁閥的開閉進行控制，同時也能夠采集田間信息，并上傳信息至田間工作站各個閥門控制器可控制多個電磁閥。

電磁閥是控制田間灌溉的閥門，電磁閥由田間節水灌溉設計輪灌組的劃分來確定安裝位置及個數。

灌水器系統

微灌按微灌灌水流量小，一次灌水延續時間較長，灌水周期短，需要的工作壓力較低，能夠較精確的控制灌水量，能把水和養分直接地輸送到作物根部附近的土壤中去。

三、系統功能

用水量控制管理

實現兩級用水計量，通過出口流量監測作為本區域內殂水總量計量，通過每個支管壓力傳感采集數據實時計算各支管的輪灌水量，與閥門自動控制功能結合，實現每一個閥門控制單元的用水量統計。同時水泵引入流量控制，當超過用水總量將通過遠程控制，限制區域用水。

運行狀態實時監控

通過水位和視頻監控能夠實時監測滴灌系統水源狀況，及時發布缺水預警：

通過水泵電流和電壓監測、出水口壓力和流量監測、管網分干管流量和壓力監測，能夠及時發現滴灌系統爆管、漏水、低壓運行等不合理灌溉事件，及時通知系統維護人員，保障滴灌系統高效運行。

閥門自動控制功能

通過對農田土壤墑情信息、小氣候信息和作物長勢信息的實時監測，采用無線或有線技術，實現閥門的遙控啟閉和定時輪灌啟閉。根據采集到的信息，結合當地作物的需水和灌溉輪灌情況制定自動開啟水泵、閥門，實現無人值守自動灌溉，分片控制，預防人為誤操作。

PC展示平臺和移動終端APP

通過物聯網水肥一體化智能監測平臺，能夠為用戶提供傳感器數據、圖片遠程、采集、傳輸、儲存、處理及報警信息發送等服務。該平臺以集中式分區化的方式為用戶提供便捷、經濟、有效的遠程監控整體解決方案。通過物聯網智能監測平臺，用戶可以不受時間、地點限制對監控目標進行實時監控、管理、觀看和接收報警信息。

建立系統，客戶直接采用客戶端就可以控制和查看實時數據，具有手動啟動、關閉電磁閥，水泵等設備功能。

運維管理功能

包括系統維護、狀態監測和系統運行的現場管理；實現區域用水量計量管理、旱情和灌溉預報專家決策、信息發布等功能的遠程決策管理；以及對用水、耗電、灌水量、維護、材料消耗等進行統計和成本核算，對灌溉設施設備生成定期維護計劃，記錄維護情況，實現灌溉工程的精細化維護運行管理。

水肥一體化控制系統能夠充分發揮現有的節水設備作用，優化調度，提高效益，通過自動控制技術的應用，更加節水節能，降低灌溉成本，提高灌溉質量，將使灌溉更加科學、方便，提高管理水平。