农业高科技示范服务中心精准自动化灌溉系统项目建设可行性研究报告Word下载.docx

1、为当地大面积推广应用节水灌溉技术树立样板工程；为合理选择当地最适宜的节水技术模式提供科学依据；为能获得农业节水、增产，农民增收的显著效益，拿出农民群众易掌握、可操作的具体办法。本项目为第一次申请。2 企业概况 21 企业简介临邑吉发农业高科技示范服务中心位于山东省临邑县临盘镇营子农场，为集体所有制，邮编为：251500，占地500亩，于2003年7月建成。法人代表：董元国。前期工程投资200多万元，包括20亩连栋温室，80亩日光温室和400亩大田。主要栽培的蔬菜包括黄瓜、番茄、青椒、茄子、芹菜、韭菜等。花卉种植主要是高山杜鹃、火鹤、蝴蝶兰、宝莲灯、丽格海棠、凤梨和仙客来等，大田种植主要是中华寿

2、桃，黄金梨和冬枣等。其中仙翁牌韭菜和齐欧牌西红柿都属于绿色食品，红坛牌中华寿桃、黄金梨和冬枣都属于无公害食品。依托县无公害农产品综合开发项目的拉动，在县委县政府的关心和大力支持下，在临邑县蔬菜局，临邑县信息产业办及高科技示范服务中心干部职工的共同努力下，高科技示范服务中心已初具中心生产发展的基本条件。依据市技术监督局农业标准化生产及绿色食品办公室提供的无公害农产品操作规程，对高科技示范服务中心职工进行了多场次的技术培训，并由多位专家及技术人员的多次亲临指导。目前吉发农业高科技示范服务中心温室花卉、蔬菜和果树长势喜人。22 人员情况现有职工56人，其中高级技术人员3人，工程技术人员15人，职工总

3、计算机及自动控制等专业5人。23 企业资产信用状况企业现有资产总额1765万元，固定资产原值213万元、固定资产净值188万元，生产性生物资产1372万元、负债总额125万元、流动负债35万元，所有者权益总额1610万元，2007主要营业收入1356万元，税后利润总额456万元，银行信用等级AA级。24 企业近二年生产经营情况，主要产品及其在国内外的市场地位。企业近两年经营状况良好，2006年实现收入1056万元，纯收入432万元，2007年实现收入1356万元，纯收入456万元。所种植的无公害蔬菜、瓜果、粮食供不应求，深受广大消费者的喜爱。第二章 项目开发的必要性1 项目提出的背景和依据吉发

4、农业高科技示范服务中心位于山东省临邑县临盘街道办事处营子农场，占地500亩，包括20亩连栋温室，80亩日光温室和400亩大田。高科技示范服务中心立足于面向市场抓调整，围绕调整抓服务，立足服务搞推广，搞好推广促科研。高科技示范服务中心已积极申报高科技示范服务中心无公害蔬菜产品认证，提高产品的质量和档次。把示范园现有的温棚与露地办成品种展示棚和名特优新的果树、花卉、苗圃展示中心，大力发展种苗、果苗及特色花卉苗圃。水资源短缺已经成为全球性的问题，随着经济的发展，日益增长的用水需求与水资源短缺之间的矛盾迫使世界各国都在寻求解决的有效办法。因此，采用现代化手段，建设水资源实时监控系统，动态掌握区域水资源

5、变化及利用情况，最大限度的调控使用效率，是促进经济社会可持续发展的迫切需要。党的十五届三中全会通过的中共中央关于农业和农村工作若干重大问题的决定提出，“制定促进节水的政策，大力发展节水农业，把推广节水灌溉作为一项革命性措施来抓，大幅度提高水的利用率，努力扩大农田有效灌溉面积”。山东省是我国水资源十分缺乏的省份之一。资源性缺水是造成山东省水资源供需矛盾十分突出的一个重要因素，而且水资源在地区内分布也很不均匀，各地降水量差别较大，多年平均降水量从鲁东南沿海850mm向鲁西北递减到550mm，水资源年际年内变化也很剧烈，全年降水量的70%以上集中在汛期，径流量91%集中在汛期。作为山东省主要水资源的

6、黄河水也将随着黄河上中游引黄水量增加呈减少趋势，黄河水“可用而不可靠”的局面已日趋明显。地处鲁北平原的临邑县，年平均降水611毫米。春季干早少雨，汛期降雨集中，加大了水资源开发利用的难度。临邑县农业用水一方面面临缺水的困境，另一方面由于灌溉工程标准低，用水管理不善，用水浪费现象非常严重。临邑县委、县政府已经清醒地认识到临邑县水资源开发利用的难度越来越大，水资源已成为制约临邑县经济发展的重要因素，而缓解水资源供需矛盾的关键是立足于建设全面节水型社会，农业用水近期要实现零增长或负增长。占社会用水量70%以上的农业用水必然要走节水的道路。2 国内外同类项目的应用情况1、国内外现状和技术发展趋势水是一

7、种有限的资源，是维持地球上一切生命所必需。农业历来是用水“大户”，近些年来，在农作物灌溉中各国都不同程度地重视了节水，从而促进了节水技术的发展。1）国外节水技术发展简介采用节水和节能的灌水方法是当今世界灌溉技术发展的总趋势。目前发达国家的管道输水灌溉技术应用十分广泛，美国早在20 年代就已应用管道输水技术，低压管道灌溉面积已占总灌溉面积的50；日本已有30的农田实现了地下管道灌溉，并且管网的自动化、半自动化给水控制设备也较完善；以色列、英国、瑞典等国有90的土地实现了灌溉管道化。第二次世界大战以后，西方国家经济恢复很快，喷灌技术和机具设备的研制也得到了迅速发展。在美国干旱的西部17个州喷灌得到

8、了广泛使用，1996年美国喷灌面积达到1082万公顷，占全美国灌溉面积的44，其中圆形和平移式大型自走喷灌机的喷灌面积占全美国喷灌面积的64。罗马尼亚的喷灌面积占全国耕地面积的80以上，绝大部分是移动管道式喷灌。到1991年全世界的滴灌和微喷灌面积已达到160万公顷，近十年来，以色列生产的滴灌和微喷灌系统，由于质量优良、技术先进，越来越受世人瞩目。特别是在使用电脑控制的自动化运行方面简便易行，农民使用很容易掌握。30年来以色列创造了农业用水新概念，用俗话说就是给作物浇水，而不是给土壤浇水。将灌溉水减到了最低水量，在半沙漠地区出现了现代化农场。这些农场一般都有高度自动化滴灌系统，以保证供给作物适

9、时适量的水和肥料。在南部的内格夫荒漠，年降水量不足50毫米，当地农户在沙漠中建起了温室大棚，用滴灌技术种植瓜果、蔬菜、花卉，出口欧洲，可以说以色列是节水的典范，各国学习的榜样。2）国内节水技术发展简介我国农业灌溉有着悠久的历史，但旱田是大水漫灌，水田是串畦淹灌的传统灌水方法，不但浪费了大量水资源，同时还严重影响着农作物产量。1950年1970年这20年间，我国基本上是充分灌溉的节水灌溉发展阶段，主要是开发新水源、建设新灌区和改建扩大旧灌区，采取渠道防渗新技术，健全渠系建筑物，划小畦块，平田整地，按作物需水量进行灌溉，以及加强灌溉区管理、合理配水等节水措施。50年代末期，我国开始从国外引进先进的

10、节水灌溉技术和设备，但这时期推广使用的喷灌设备主要是柴油机或电机带动的单机单喷头的手抬式或小推车式的轻小型喷灌机。70年代，我国北方有些地区水资源已明显减少，不能满足灌区工程控制 面积按作物需水进行灌溉，这就进入了非充分灌溉阶段。这时期渠道防渗和低压管道输水有了较大发展，喷灌、微灌也有了相应的发展。1975年原一机部农业机械局在山西祁县召开了全国第一次喷灌机具技术经验交流会，对全国产生了很大影响，使国人认识到国产喷灌设备与国外的差距，为缩小差距应加快发展。但许多人只看到喷灌节水、增产的优点，但对应有优质可靠的设备、足够的资金和专业技术人员才能发挥其优势认识不足。因此各地掀起大搞喷灌群众运动，暴

11、露了很多问题。为此国家有关部委组织技术人员对喷灌设备进行攻关，同时从美国、德国等国家引进大型喷灌机和加工喷头、薄壁铝管、薄壁镀锌钢管生产线；组织专业技术人员编写“喷灌工程设计手册”、制订国家标准和行业标准，举办各种类型的技术培训班，提高各级技术人员的技术和管理水平；建立喷灌示范区；组团到美国、日本、以色列等十多个国家考察喷灌、微灌工程和生产企业，对发展我国的喷灌、微灌起到了很大的促进作用。国家为了发展节水灌溉，从1985年至1997年共发放节水灌溉专项贴息贷款48.9亿元，还搞了300个节水示范县，进一步推动节水灌溉的发展。1990年以后，国内一些厂家引进国外先进生产线，使全国微灌发展明显加快

12、。同时国外生产厂家纷纷到国内设分公司或办事处，采取各种办法争夺我国的微灌市场，这种竞争也促进了我国微灌的发展。到1996年底我国的节水灌溉面积共达到1420万公顷，占全国灌溉面积的28。其中各种节水灌溉面积为：渠道防渗工程面积667万公顷，管道输水工程面积453万公顷，喷灌工程面积107万公顷，微灌工程面积6万公顷，现在又有了新的进展。3 该项目开发前与投入使用后，企业在生产、经营、质量、技术与管理等方面有哪些变化及显著效果。本项目将引进先进的节水技术和设备，使灌水利用率提高15%，则每年可节水225000，亩产增加20，年增产10万公斤第三章 协作单位的选定理由1协作单位的概况及其优势分析比

13、较。北京派得伟业信息技术有限公司成立于2001年6月，注册资金2000万元，是一家专门从事农业与农村信息技术产品研发、销售、系统集成和服务的中关村高新技术企业。公司先后取得了ISO9001：2000国际质量体系认证、双软企业认定、系统集成认证等一系列资质荣誉，搭建了一支朝气蓬勃、团结务实、勇于创新的人才队伍。公司以“立足农业、面向农村、服务农民”为宗旨，具有较强的新技术、新产品开发和推广能力，先后承担了国家级、省（部）级重点科研项目20余项，市场项目60多项，取得了包括电子农务、电子政务、电子商务、电子水务和信息服务等5个方面的系列化产品，共获得国家重点新产品证书、国家星火项目计划证书等奖项2

14、1项，软件著作权77项，产品及服务网络遍布全国20多个省市和地区，已逐步成长为农业和农村信息化的龙头企业。自2001年成立至今，共获得公司资质15项，具体如下： 高新技术企业认定 ISO9001质量体系认证 软件企业认定 电信与信息服务业许可证 信息产业部颁发的系统集成资质证书 北京市工商行政管理局公示的守信企业 北京技术市场协会会员 中关村科技园区企业市场开拓支持平台会员 北京中关村高新技术企业协会会员 北京中关村企业信用促进会会员 北京市“百万家庭上网工程”贡献企业 影响中国信息化贡献企业 中国中小企业100强 中国中小商业企业协会会员 中关村最具发展潜力十佳中小高新技术企业“最佳创业企业

15、奖”公司拥有一支朝气蓬勃、团结务实、勇于创新的人才队伍。拥有员工78人，其中研发人员40人，生产人员14人，市场销售人员18人，管理人员6（财务2人）。具有博士学位5人，硕士学位25人，高级职称6人，中级职称33人，初级职称28人，分布在管理、技术、生产、财务、市场、各个岗位上。2与国内外同类系统或产品在性能、价格、服务等方面的优势。派得伟业公司以市场需求为出发点，将信息技术与社会主义新农村建设有效结合，坚持观念创新、技术创新、管理创新和营销创新，发挥自身人才和市场优势，研发了具有自主知识产权的系列化农业、农村信息化软硬件技术产品，并通过无形资产资本化、合资合作筹集资金等资本运营手段，大力拓展

16、国内市场、力争国际市场，不断提高市场占有率，打造和树立了派得品牌，为客户提供高效的新产品、新技术及新服务，有效推动企业可持续发展。第四章 项目的内容及目标1 项目主要内容中心的自动化用水管理系统可分为日光温室、连栋温室和果园三个部分，分别采用滴灌、微喷和滴灌技术对中心作物的用水进行自动化管理,系统设计应包括两大部分，一部分是田间系统设计，另一部分是自动化系统设计。（一）田间系统设计（1）材料选择根据类似工程设计经验，灌溉输水管管材可采用PVC管材，其优点是价格较便宜，施工安装简单，能适应一定程度的地基不均匀沉降，为防止其老化将主干管埋设于地下，这样PVC管材寿命可达30年。（2）管线系统设计根

17、据机井的位置，管网分为干管、支管、毛管三级。干管分为主干管和分干管，分干管上分出出水口到每个灌溉小区。（3）温室和果园灌溉设计日光温室40栋，每栋长65米，宽10米；连栋温室4栋，每栋长60米，宽55米；果园株行距34米，南北行向。每栋温室的南面都有一块相当大小的空地以满足温室的光照，方便人员、车辆等进入。每个温室首部安装水表、电磁阀、施肥罐、过滤器，支管采用40PE管道，毛管采用16PE管道。为了适应连栋温室开花期灌溉需要，每个温室增加一条40支管，在支管上每隔10米留出水口一个，阀门一个，以备将来管灌需要；由于温室操作间住人，需要在出水口处增加一支管引到温室门口，以备生活用水需要。（二）自

18、动化系统设计本系统主要由电子式计量仪表（远传水表）、水资源测控器（IC卡控制器）；监控中心设备（数据库服务器、终端机、打印机等）；软件系统（软件平台、水资源测控管理系统）等构成。如下图所示：系统总体组成示意图系统工作框图A、监控中心和井房设计根据吉发农业高科技示范服务中心的地块分布和水井地理位置，可将井房和监控中心修建在一起，分别各自设备放置在两个房间内。井房主要由首部过滤系统，水表计量设备和变频控制箱组成。监控中心主要由计算机、打印机、IC卡读卡器和无线通信模块等硬件系统和软件平台、水资源测控管理系统等软件系统组成。系统主要负责对大棚用户进行管理，水费征收，用水信息统计，查询，实时查抄等。如

19、下图所示:（1）水表计量设备（包括：计量仪表、流量计）：在井房和各灌溉地域管道出口处分别安装水表计量设备，实时采集和记录水表的用水数据，计量每户大棚和每户果园的用水量，并通过信号线发送到井房水资源测控器。计量仪表主要包括上旋翼水表、超声波流量计、电磁流量计、压力式水位计、浮子式水位计等。流量计：测量水流量，通过信号线，把数据传给测控器。压力式水位计：测量水位，通过信号线，把数据传给测控器。（2）水资源测控器（IC卡控制器）：水资源测控器安装在井房内，用于读卡和按购买量控制用户使用水量，并控制水泵起停。与监控中心通过GPRS/GSM方式无线通讯，可以将井房和每个大棚的用水信息上传监控中心，保存到

20、监控中心数据库，并接收监控中心操作指令；其又通过485采集传输模块与水表计量设备连接，控制每个棚阀门开关；本地控制需要用户刷卡取水。其主要功能为： 水流量采集功能：能采集水泵开启前，开启后，和停泵后三个期间双干簧管远传脉冲水表的流量数据； 多用户非接触卡控功能：用户安装农田灌溉控制器后，同一个控制器可供一个或多个用户，一张或多张与控制器地址相同的非接触射频卡使用；当用户将剩余购水量通过非接触射频卡写入控制器后，按下启动按钮，就能启动水泵供水； 显示功能：水泵启动前，控制器循环显示累计水量和当前时间，水泵启动后，显示用户的卡内基本信息：总购水量，剩余水量以及对应相应金额。同时能显示表具故障，水泵

21、开关状态； 剩余水量下限报警功能：在开启泵后，当用户写入测控器中的购水量达到或低于预先设置报警下限时，测控器就会发出报警，提示用户及时购水。 剩余水量到零自动关泵功能：在开启泵后，当用户写入测控器中的购水量到达0时，测控器就会自动关闭水泵，停止供水。 返写卡功能：当用户停止供水时，先按下停止按钮，水泵停止供水，再在测控器刷卡区刷卡时，测控器会将剩余水量返写进用户卡内。 历史数据保存功能：测控器可存储300次刷卡纪录，掉电情况下数据可保存10年。 水表线路故障检测功能：水泵开启前，与测控器相连的水表脉冲线发生故障时，控制器会发出报警，故障指示灯亮。此时用户刷卡不能开启水泵；水泵开启后，与控制器相

22、连的水表脉冲线发生故障时，控制器会发出报警，故障指示灯亮，控制器会关闭水泵，停止供水。 水泵运行故障检测功能：当测控器检测到水泵处于开启状态时，而测控器没有执行开启水泵命令，控制器会自动关闭水泵，停止供水。 异常数据保护功能：当水泵开启后，表具线路出现故障时，测控器会自动关闭水泵停止供水，同时测控器会自动保存用户的剩余购水量等重要的信息。当水泵开启后，出现停电情况，测控器会自动保存用户的剩余购水量等重要的信息。在关泵停止供水时，如果用户卡丢失，不能将剩余购水量回写回卡内时，测控器会自动保存用户的剩余购水量等重要的信息。 数据通讯功能：可以通过有线RS232方式，将历史数据传到手持机，手持机再将

23、数据传到管理中心计算机；可以通过GPRS/GSM方式将控制器纪录的历史数据，远传到管理中心计算机。 水表线路故障事件记录功能：水泵开启后，当水表线路出现故障时，测控器能自动记录发生故障的时间和用户剩余购水量。IC卡控制器安装示意图（3）水资源测控管理系统水资源测控管理系统是对水资源利用的综合管理软件，的主要包括以下功能模块： 系统管理：新建取水用户、角色权限的分配管理、用户帐号的管理、用水户帐号的管理、数据的备份、修改登陆密码 系统参数设置：包括设置通信串口，通信波特率，采集方式，采集步长。 基本信息管理：主要对用水单位基本情况，机井管理，大棚管理，用户管理，大棚与用户对应关系管理等。 IC卡

24、及售水管理：主要进行卡片发放，管理，水费征收管理。 数据查询统计：主要包括每个大棚用水信息查询统计，每个用户用水信息查询统计，共有三种图形显示方式：饼形图、柱形图、折线图。 业务报表打印：可以进行各种查询统计报表打印，水费征收单据打印等。远程遥控功能：操作人员可以通过界面远程采集每眼井或大棚的用水信息，可以远程控制水泵或每个大棚开启。B 、大棚设计每个用户温室首部主要包括控制器、电磁阀、施肥器、过滤器、水表、压力表远程采集控制模块等，并配备张力计土壤水分检测仪器，以指导灌溉。为了减少通讯线和抄表麻烦，所有的表分几处集中管理。（1）485通讯系统：485采集传输模块安装在每个大棚内，负责接收IC

25、卡控制器的指令，开启大棚阀门；并实时采集大棚水表用水信息，传输给IC卡控制器。（2）温室内配备张力计土壤墒情监测仪器，通过张力法直接测量土壤水分，可以在温室指导用户灌溉。（3）田间灌溉控制器与电磁阀有线连接,通过中央监控站或授权的手机指令直接操作电磁阀进行开启和关闭控制。田间灌溉控制器远程通讯功能,每一个灌溉控制器可以通过GSM/GPRS移动电话网实现与中央监控站的数据通讯，从而对灌溉系统遥控。IC卡控制器与温室控制连接示意图2 项目的目标与预期达到的技术水平（1）响应国家农业节水的政策方针。服务中心年节约水22500立方米。（2）通过发展节水灌溉，提高吉发农业高科技示范服务中心作物的灌溉保证

26、率，使高附加值的经济作物得以适时适量的灌溉，农产品的产量和品质显著提高，示范中心年增产10万公斤，适应临邑县农村经济发展的需要。（3）因地制宜地采用成熟的综合配套技术，为节水农业科技工程提供有效的技术支撑。第五章 项目的技术可行性1 可供选择的几种方案的简单比较灌溉控制方式主要包括了人工操作，定时灌溉控制器，中央灌溉控制系统等几种方式。人工操作：人工到温室或者田间开启阀门，成本低廉，但操作麻烦，经常出现关阀不及时的现象，运行费用比较高，需要专人值守；定时灌溉:灌溉系统中无信号反馈设备，属一种典型的开环控制系统，时序控制器是控制部分的核心部件。客观上讲，采用时序控制灌溉，比人工控制系统要节水的多

27、。它可以依经验针对不同气候时段，设置不同程序。减少了灌溉控制随意性。但灌溉程序设定仍是依赖于管理人员的经验或参照有关参考数据。如管理人员经验不足，或获得的参考数据准确性差，编制的程序会导致灌水过量或不足。因此这种控制方法距精准化灌溉差距仍远。中央灌溉控制系统：随着现代农业及园林业的发展，水资源的不断升值，传统灌溉方式正在被现代自动化控制灌溉系统所取代，与传统灌溉方式相比，自动化灌溉控制系统有如下优点：1、实施灌溉自动控制，大大节省日趋宝贵的水资源，具有巨大的社会效益和经济效益；2、可根据植物对土壤水份的需求设定不同的灌溉方式，使植物按最佳生长周期生长，以达到增产增收的目的；3、自动灌溉，大大节

28、省人力资源，提高劳动生产率。此外，自动控制灌溉系统的投资并非人们想像的那样高不可攀，只要遵循正确的设计思路、经过精心设计，可以用节省的管网投资冲销因增加自控设备而加大的投资；在工程实践中，系统越庞大，采用自动控制的效益费用比愈高，一些情况下，采用时序控制灌溉系统甚至比手动系统的投资还低。通过本项目的实施，解决了灌溉自动控制的关键技术，缩短了与国际上的差距，为今后我国灌溉自动控制技术的发展奠定基础；灌溉自动控制设备及软件的国产化，降低了系统造价，打破了以往国外产品在国内的垄断，使大面积推广灌溉自动控制技术成为可能，极大地促进了灌溉自动控制在我国的应用和推广，具有重大的现实意义，预期的社会、经济效益显著。2 最佳方案及论证21 总体概述针对我国目前干旱缺水、水污染严重等水资源问题，面向发展节水高效农业和建设节水型生态植被的需求，综合运用智能化农业信息技术、自动监测技术、通信技术、智能控制技术和现代农业技术，完善具有北京特色的现代农业节水高