土壤墒情监测站解决方案

是 否 +2 论坛币

k人 参与回答

经管之家送您一份

应届毕业生专属福利!

求职就业群

赵安豆老师微信：zhaoandou666

经管之家联合CDA

送您一个全额奖学金名额~ !

立即领取

感谢您参与论坛问题回答

经管之家送您两个论坛币！

+2 论坛币

一、方案概述

管式土壤墒情监测系统利用垂向多层传感技术，能够实现从0到100厘米深度的土壤水分、温度和盐分的连续动态监测。相较于传统的点式传感器，该系统具备更高的数据连续性、更强的抗干扰能力和更低的维护成本，特别适合大田、果园等大规模种植环境。作为一款高精度、高灵敏度的土壤水分测量工具，该监测站通过检测土壤的介电常数来准确反映其含水量。它具有低功耗、小巧便携、易于安装和操作的特点，广泛应用于节水农业灌溉、温室蔬菜种植、花卉园艺、草地牧场管理、土壤快速检测、植物培育和科学研究等多个领域。

此方案旨在构建一个集成土壤信息感知、数据传输、数据分析与应用的田间监测站，从而实现对土壤墒情（包括水分、温度、电导率等指标）的连续、自动且精确的监测。收集的数据通过无线网络上传至云端平台，用户可以利用电脑或移动设备随时访问这些数据，以便做出科学合理的灌溉决策，最终实现节水增效和提高产量的目标。

二、系统架构

该系统采用了三层逻辑架构设计，确保了系统的稳定性和可靠性。

• 感知层：负责数据采集，相当于系统的“神经末梢”。
• 网络传输层：负责确保数据的稳定传输，相当于系统的“神经网络”。
• 平台应用层：负责数据的处理、分析和决策，相当于系统的“大脑”。
• 用户层：提供给用户的交互界面。

三、核心硬件组成

1. 土壤信息感知

监测参数	传感器	功能描述	安装要点
土壤体积含水量	土壤水分传感器	测量土壤单位体积内的水分含量，作为灌溉决策的直接依据。	分层垂直埋设，例如在10cm、20cm、30cm、50cm处，用于监测水分渗透和作物根系吸水状况。
土壤温度	土壤温度传感器	监测土壤温度，影响种子发芽、微生物活动和养分分解过程。	与水分传感器在同一深度安装。
土壤电导率	土壤EC传感器	反映土壤中可溶性盐分含量，帮助指导施肥，预防盐渍化。	安装在主要根系层。
基质势	张力计	直接测量土壤吸力，反映作物吸收水分的难易程度，适用于高端精细化灌溉。	需要定期注水，维护要求较高。

2. 气象与环境信息感知（可选但重要）

自动气象站能够监测降雨量、风速风向、空气温湿度、光照强度和蒸发量等。这些气象数据对于计算作物需水量（如参考蒸散量ETc）至关重要，能够显著提高灌溉决策的准确性。

3. 通信技术选型

通信方式	优势	适用场景
4G	覆盖范围广、传输速率快、部署简便	几乎所有的运营商信号覆盖区，适合传输大量数据如气象站图像。
LoRa	低功耗、远距离、自组织网络、节点成本低廉	大面积农田、无信号或信号不佳的区域，需自建网关。
NB-IoT	低功耗、广泛覆盖、支持大量连接	广泛分散的监测点，运营商网络覆盖良好的地方。

4. 供电与立杆

供电系统：首选方案为太阳能加蓄电池系统，适用于野外长时间无人值守的情况；备选方案为市电（当监测点靠近民居或电网时）。

田间立杆与机箱：使用防腐蚀金属立杆，高度可根据需要调节（通常2-3米），配备防水机箱以保护数据采集器、蓄电池等设备。

四、软件平台核心功能

1. 一张图可视化管理

• 电子地图：在地图上标注所有监测站的位置及其关键数据（如土壤水分、电池电压等）。
• 数据看板：集中展示站点的在线状态、实时数据、报警统计等信息。

2. 多维度数据展示与分析

• 实时数据：以数字和仪表盘的形式展示最新的监测数据。
• 历史曲线：比较不同深度和参数的历史变化趋势，分析水分渗透和消耗模式。
• 剖面等值线图：通过颜色深浅表示土壤水分在垂直方向上的分布，直观清晰。

3. 智能预警与灌溉决策支持

• 多级阈值报警：设定土壤水分的上下限，当超出范围时触发报警（如短信通知、APP推送）。
• 灌溉指导：平台结合土壤含水量、作物需水规律及天气预报，提供“何时灌溉”和“灌溉量”的建议，并可与灌溉控制系统联动。

4. 数据管理与报告

• 数据导出：支持将历史数据导出为Excel或PDF格式，便于深入分析和报告编制。
• 自动报表：生成每日、每周、每月的土壤墒情报告，为农业技术和政府部门提供决策支持。

五、监测站部署方案

1. 站点选址原则

• 代表性：应能反映所在区域的主要土壤类型、作物品种和地形特征。
• 均匀性：选择地势平坦、作物生长均匀的地方。
• 避干扰：避开河流、沟渠、道路、树林等可能干扰数据准确性的地点。

2. 传感器安装流程

1. 钻孔：使用专业钻机垂直钻孔，孔径略小于传感器探针直径，确保探针与土壤紧密接触。
2. 安装：按照要求将各深度传感器插入孔壁，回填细土并压实，防止形成空洞。
3. 布线：将传感器线缆接入防水接线盒，然后连接到数据采集器。

六、方案价值与效益分析

1. 硬件配置

管式传感器：

• 探头规格：测量深度30/60/100cm（可定制），参数范围包括含水量0-100%（±2%FS）、温度-20℃-60℃（±0.5℃）、EC 0-23mS/cm。
• 材质：PVC管体+316L不锈钢电极（耐腐蚀）。
• 安装要求：钻孔直径≥10cm，垂直度偏差<5°，探头与土壤紧密接触（回填土压实）。

数据采集终端：

• 支持4G/NB-IoT双模传输，内置16GB存储空间（断网时缓存数据）。
• IP68防护等级，采用太阳能供电（20W电池板）。
• 功能特点：
  1. 默认支持3层土壤温度和湿度监测，如有需要可定制更多层次。
  2. 选用优质塑料管，具有防老化特性，更能抵抗土壤中的酸碱盐侵蚀。
  3. 使用环氧树脂密封，即使长期浸水也不会渗漏。

4、具备高测量精度和稳定性能，且对土壤含盐量的变化敏感度较低，适合多种类型的土壤。

5、使用耐冲击的包装设计，确保在运输和储存过程中的安全性。

6、拥有电源线、地线和信号线的多重防误接保护功能。

7、采用太阳能与锂电池结合的供电方式。

8、支持GPRS和LORA两种无线通信模式。

三、数据应用

监测深度决策应用调控阈值：

• 0-30cm表层灌溉触发含水量<18%（砂壤土）
• 30-60cm根系层水肥调控EC>1.2mS/cm时启动淋洗
• 60-100cm深层渗漏预警含水量突变>5%/24h

以上数据应用方案由内蒙古德明电子科技有限公司提供。

四、典型部署案例

新疆棉花田的应用情况如下：

• 安装间距为200m×200m的网格，深度达到60cm
• 实现了28%的节水效果，减少了35%的深层渗漏损失

五、运维管理

校准周期：每年播种前进行现场标定（采用标准烘干法进行对比）。

故障处理：若电极受到污染，可用蘸有酒精的软布进行清洁。

数据接口：支持HJ 212协议，能够与省级农业平台对接。

传统方式痛点与本方案价值对比

传统方式痛点	本方案价值
人工取土烘干法：耗时费力，效率低下，无法实现连续监测，存在人为误差。	自动化监测：提供7x24小时无人值守服务，确保数据的连续性、客观性和准确性。
凭经验灌溉：可能导致灌溉不及时或过量，影响作物生长，同时浪费水资源。	精准灌溉：根据需求进行灌溉，提高水肥利用效率，普遍可节省20%-30%的水资源，增加5%-15%的产量。
旱情响应滞后：无法及时了解区域旱情的发展，导致决策被动。	旱情预警：提供区域抗旱和水资源调度的实时数据支持，使决策更加主动。
管理粗放：无法对不同田块、不同深度的水分状况进行精细化管理。	精细化管理：实现分区、分层的精准水肥管理，推动农业现代化进程。

总结

该土壤墒情监测站解决方案，通过精准感知、可靠传输和智能分析的技术手段，构建了农田的“墒情神经网络”。这不仅是实现智慧农业和节水型社会的关键基础设施，还显著提高了农业生产的管理水平，为水资源的可持续利用提供了强有力的技术支持。

扫码加我 拉你入群

请注明：姓名-公司-职位

以便审核进群资格，未注明则拒绝

分享0 收藏0 回帖

关键词：解决方案 科技有限公司 精细化管理 数据采集器 自组织网络