土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)
一、概述
為了提高農(nóng)牧業(yè)抗旱管理水平，快速掌握土地旱情動態(tài)，避免或減少旱災(zāi)造成的損失，逐步建立起廣泛覆蓋的土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)成為相應(yīng)管理部門的重要任務(wù)之一。
土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤墑情（土壤濕度）的長時間連續(xù)監(jiān)測。用戶可以根據(jù)監(jiān)測需要，靈活布置土壤水分傳感器；也可將傳感器布置在不同的深度，測量剖面土壤水分情況。系統(tǒng)還提供了額外的擴展能力，可根據(jù)監(jiān)測需求增加對應(yīng)傳感器，監(jiān)測土壤溫度、土壤電導(dǎo)率、土壤PH值、地下水水位、地下水水質(zhì)以及空氣溫度、空氣濕度、光照強度、風(fēng)速風(fēng)向、雨量等信息，從而滿足系統(tǒng)功能升級的需要。
土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)能夠全面、科學(xué)、真實地反映被監(jiān)測區(qū)的土壤變化，可及時、準確地提供各監(jiān)測點的土壤墑情狀況，為減災(zāi)抗旱提供了重要的基礎(chǔ)信息。
二、解決方案
1、系統(tǒng)構(gòu)成
土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通信網(wǎng)絡(luò)、遠程監(jiān)測設(shè)備和土壤墑情檢測設(shè)備四部分構(gòu)成。
◆ 監(jiān)控中心
硬件主要由服務(wù)器、計算機、交換機、打印機等組成。
軟件主要有操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)軟件組成。
◆ 通信平臺
包括中國移動GPRS網(wǎng)絡(luò)和INTERNET公網(wǎng)。
系統(tǒng)計劃采用公網(wǎng)專線的組網(wǎng)方式，監(jiān)控中心需具備可上外網(wǎng)的固定IP地址。
◆ 遠程監(jiān)測設(shè)備
遠程監(jiān)測設(shè)備可根據(jù)供電類型分為市電供電土壤墑情監(jiān)測終端、太陽能供電土壤墑情監(jiān)測終端和電池供電土壤墑情監(jiān)測終端。
針對土壤墑情監(jiān)測點分散分布、不易布線的特點，建議選用太陽能供電型土壤墑情監(jiān)測終端。
◆ 土壤墑情檢測設(shè)備
根據(jù)監(jiān)測需求，可采用1路土壤水分傳感器實現(xiàn)單點墑情檢測；也可采用多路土壤水分傳感器，并將傳感器布置在不同的深度，實現(xiàn)監(jiān)測點的剖面土壤墑情檢測。
3、系統(tǒng)功能及特點
土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)測?，F(xiàn)場遠程監(jiān)測設(shè)備自動采集土壤墑情實時數(shù)據(jù)，并利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸；監(jiān)控中心自動接收、自動存儲各監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)主要功能如下：
● 符合墑情監(jiān)測規(guī)范SL 364-2006。
● 實時監(jiān)測土壤水分，各監(jiān)測點可靈活進行單路測量或多路剖面測量。
● 土壤水分超過預(yù)先設(shè)定的限值時，立刻上報告警信息。
● 可擴展土壤溫度、電導(dǎo)率、PH值以及地下水參數(shù)、氣象參數(shù)等監(jiān)測功能。
● 數(shù)據(jù)采集、存儲頻率可靈活調(diào)整，可遠程設(shè)置監(jiān)測設(shè)備工作參數(shù)。
● 遠程監(jiān)測設(shè)備只在采集數(shù)據(jù)時才給傳感器供電，一方面節(jié)約了能源，另一方面避免了因長期供電導(dǎo)致土壤物理性質(zhì)變化所形成的測量誤差。
● 支持GPRS、短消息、局域網(wǎng)等多種通訊方式，推薦采用GPRS無線通訊。
● 可同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)上報至多個中心。
● 具備遠程設(shè)備維護功能，可擴展遠程拍照功能。
● 具備監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析功能，數(shù)據(jù)報表可導(dǎo)出、可打印輸出。
● 監(jiān)測系統(tǒng)軟件具備GIS功能，可在地圖上顯示各監(jiān)測點的詳細分布位置。
● 監(jiān)測系統(tǒng)軟件支持通過OPC接口與其它系統(tǒng)對接。
4、系統(tǒng)主要硬件設(shè)備
（1）土壤墑情監(jiān)測終端
◆ 安裝方式：立桿安裝或壁掛安裝。
◆ 供電方式：太陽能供電。
◆ 對傳感器供電電壓：10~30V。
◆ 與監(jiān)控中心通信方式：GPRS。
◆ 數(shù)據(jù)上報方式：實時上報。
◆ 核心產(chǎn)品：監(jiān)測終端內(nèi)的核心產(chǎn)品選用YD-1003型低功耗測控終端。該產(chǎn)品集數(shù)據(jù)采集、顯示、傳輸、存儲功能于一體，采用低功耗設(shè)計，特別適用于太陽能供電的監(jiān)測現(xiàn)場，可大大減少太陽能供電成本并降低施工難度。
（2）產(chǎn)品特點
● 數(shù)據(jù)采集、傳輸一體化設(shè)計。
● GPRS實時在線功耗低，在線平均電流≤10mA。
● 可選配水文、水資源等多種數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約。
● 支持用戶自行開發(fā)軟件系統(tǒng)。
（3）技術(shù)參數(shù)
硬件配置：6路PI、4路DI、4路AI、3路DO、2路串口。
存儲容量：4M。
供電電源：10V～30V DC。
功 耗：待機電流＜0.1mA/12V；
在線電流≤6mA/12V；
發(fā)送電流≤60mA/12V；
實時在線平均電流：≤10mA/12V。
工作環(huán)境：溫度：-40～+85℃；濕度：≤95%。
安裝方式：導(dǎo)軌式。
（4）土壤水分傳感器
水分是決定土壤介電常數(shù)的主要因素。測量土壤的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)定地反應(yīng)各種土壤的真實水分含量。土壤水分傳感器可測量土壤水分的體積百分比，與土壤本身的機理無關(guān)，是目前上zui流行的土壤水分測量方法。土壤水分傳感器是一款高精度、高靈敏度的測量土壤水分的傳感器。
● 性能指標(biāo)
測量參數(shù)：土壤容積含水量。
單位：%（m3/m3）。
量程：0～（m3/m3）。
精度：±2%（m3/m3）。
測量區(qū)域：90%的影響在圍繞*探針的直徑3cm、長為6cm的圓柱體內(nèi)。
穩(wěn)定時間：通電后約1秒。
響應(yīng)時間：響應(yīng)在1秒內(nèi)進入穩(wěn)態(tài)過程。
工作電壓：12V~24V DC。
輸出信號：4～20mA標(biāo)準電流環(huán)。
密封材料：ABS工程塑料。
探針材料：不銹鋼或銅。
電纜長度：標(biāo)準長度5m。
遙測距離：小于1000米。
● 主要特點
① 高穩(wěn)定性，安裝維護操作簡便。
② 支撐的材料為環(huán)氧樹脂，強度和壽命得到保證。
③ 密封性好，可長期埋入土壤中使用，且不受腐蝕。
④ 采用標(biāo)準的電流環(huán)傳送技術(shù)使其具有抗*力強，傳送距離遠，測量精度高，響應(yīng)速度快。
⑤ 土質(zhì)影響較小，應(yīng)用地區(qū)廣泛，適合中國國情。
