适用范围

数字农业

技术提供单位

兰州交通大学

技术简要描述

从作物生长角度研究水肥热管理要素与作物生理生态指标、作物品质、作物产量之间的关系，以及水肥热因子在土壤中的运移规律，研发了智能化高效水肥供给及热湿调控共性关键技术及装备，解决了高效水肥供给及热湿调控核心技术难题。并利用多信号、远距离、快速响应的精准检测及控制平台实现了多数据优化分析，明确作物不同阶段对水肥以及生长环境的要求，并做到信号快速传输、对多种设备综合控制。

技术信息

系统对精准施肥装置的关键部件—文丘里施肥器模型结构进行深入研究，找到浓度控制策略和酸碱度控制策略，且具有较高的实用价值。

商业应用情况

古浪县丝路寒旱现代农业高标准日光温室项目。古浪县现代丝路寒旱农业示范基地位于黄花滩移民区富民新村和兴民新村，占地面积5157亩，总投资5.5亿元，计划新建高标准日光温室1000座，配套建设农产品交易市场、冷链物流、特色农业种植培训中心，引进台商协会种植细果蔬、食用菌、花卉栽培和陆地养殖海鲜。该基地建设项目于2020年2月开工建设，10月底建成投产，建成后产品可销往粤港澳，大湾区和中亚等地。

希望在技术转移过程中得到的帮助/支持

无

设备投资

以800平方米的大棚为例，该系统投资仅需1.25万元，该系统可因地制宜，根据不同的种植面积、种植类型、种植要求来定制设计不同供给精度的系统。

年运行维护费

该系统设计寿命为20年，以800平米的大棚为例，每年可节约用水35%，减少2人的劳动开支，设备维护费用每年仅需650元。经计算，该系统平均每年比传统供能方式节省了1095kWh电能，2945kg标煤，标煤按照1.5元/kg计算,市电价按照0.55元/ kwh来计算, 折合则每年比传统供能方式多产生5003元的利润。

投资回收期

投资回收期:

该系统静态投资回收期仅为2.5年.

附加效益

无

综合效益

与传统农村大棚供能系统相比，该系统使得农村绿色温室大棚每年节约标煤2945.33kg，以每千克标煤排放二氧化碳3.67千克计算，减排二氧化碳10.8吨。

障碍对技术转移影响等级

无

技术成熟度

近年来，随着国家政策推动以及农业科技化水平提升，我国数字农业技术得到了快速发展，在部分数字农业关键技术领取领域取得了长足进步，包括农业数字信息标准体系、农业信息采集技术、农作物生长模型、动植物数字化虚拟设计技术、农业专家系统与决策支持系统、农业远程教育多媒体信息系统、数字化农业宏观监测系统等方面的研究应用上，取得了重要的阶段性成果、通过不同类型地区应用示范，初步形成了我国数字农业技术框架和数字农业技术体系、应用体系和运行管理体系，促进了我国农业信息化和农业现代化进程。5G网络信号传输技术以及大数据分析技术的迅速发展，为数字农业发展提供了新的契机。结合水肥一体灌溉技术以及智能化高效供给和调控装备研发，构建基于5G与大数据分析的数字化农业生产系统装备是将来数字农业发展的新趋势。 农业生产为一复杂生产过程，涉及水肥供应（时间节点、供应量等）、生长环境调控（温度、湿度、光照等）以及病虫草害控制等。5G信号传输技术、大数据分析技术以及图像识别技术等计算机网络技术的发展，为数字农业发展提供了新的驱动力，将新一代的信息技术和农业深入的融合，也是国家创新驱动的需求。

技术适用性

该系统是基于国际视角同典型农业发达国家数字农业在生产领域的发展经验及现状与我国、我省发展现状的对比分析，结合我省实际情况以及数字农业发展需求，构建基于5G与大数据分析的数字化农业生产系统装备，实现农业精细化、高效化与绿色化，进而提升农产品安全、农业竞争力和维持农业可持续发展，对促进“一带一路”国家智慧农业发展具有深远意义。

技术稳定性

水肥混合过程的动态浓度控制是智能水肥调控装备的核心控制内容之一，该过程本身具有时滞性、时变性、轻微非线性和不确定性，在轮灌条件下又呈现出更加强烈的不确定性，为解决水肥调控系统中的灌溉量、浓度、酸碱度以及土壤热度的综合控制问题，本项目对精准施肥装置中的关键部件——文丘里施肥器的模型结构进行深入研究，找到浓度控制策略和酸碱度控制策略，且具有较高的实用价值。 智能化高效水肥供给及热湿调控装备技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。该技术利用压力系统(或地形自然落差)，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥液与灌溉水一起，通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道、喷枪或喷头形成喷灌、均匀、定时、定量，喷洒在作物发育生长区域，使主要发育生长区域土壤始终保持疏松和适宜的含水量，同时根据不同的作物的需肥特点，土壤环境和养分含量状况，需肥规律情况进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物。因此，必须对农作物生长状态进行实时监控，并明确作物不同阶段对最佳生长环境的要求以提高作物产量，降低人工成本。

技术安全性

本系统将制定严格、科学、合理的技术路线和可行的技术方案，确定合理、有效的攻关目标，保证项目研究的顺利实施，风险可控。

技术转移推广障碍

无

知识产权转让

该系统具有自主知识产权，且已于达华节水科技股份有限公司合作成立太阳能与数字农业工程技术联合研究中心，知识产权共享，无争议。