农业土壤墒情监测系统解决方案

一、方案概述
土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情(土壤湿度)的长时间连续监测。用户可以根据监测需要，灵活布置土壤水分传感器;也可将传感器布置在不同的深度，测量剖面土壤水分情况。系统还提供了额外的扩展能力，可根据监测需求增加对应传感器，监测土壤温度、土壤电导率、土壤PH值、地下水水位、地下水水质以及空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、雨量等信息，从而满足系统功能升级的需要。土壤墒情监测系统能够全面、科学、真实地反映被监测区的土壤变化，可及时、准确地提供各监测点的土壤墒情状况，为减灾抗旱提供了重要的基础信息。


 
二、系统组成
土墒情自动监测系统主要是针对土壤水分含量和土壤温度进行监测，系统由数据采集模块、数据传输模块、数据库组成。通过墒情传感器和温度传感器测量土壤的体积含水量（VWC）和温度值。同时，可以根据用户的需求，该系统可以扩展配置空气温湿度、土壤电导率、太阳辐射、二氧化碳等气象传感器。监测数据统一由自动监测站发送到网络数据平台，数据按照统一的格式进行存储，通过图表格式直观展现给用户。系统组成土墒情自动监测系统总体架构由感知层、传输层、数据层、服务层、应用层以及标准规范和运行保障体系组成。
 
 

感知层：位于物联网结构中的最底层，其功能为“感知”，即通过传感网络获取感知采集信息。感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。
 
传输层：是数据通信的核心，是数据传输的主要通道，网络层主要采用NB-IoT、4G、5G等通信网络。
 
通信服务层：由物联网设备管理平台组成，实现数据的汇集与管理，为土壤墒情监测平台及其他应用平台提供专业、便捷的数据接口服务。
 
应用层：由智慧管网监测平台或第三方业务管理平台组成，实现设备管理、报警信息管理、大数据分析、水力模型分析、管网分析等功能。
 
 
 
 
三、系统功能
 
1、监测站点分布
系统配有GIS地图，可显示当前所有监测站点的分布地理位置，方便管理者确定监测站位置，如发生报警超标事件，可第一时间定位站点位置。


 
2、实时在线监控
实时采集实现了各遥测点墒情信息的实时采集及自动无线传输到监测平台；在线监测系统可通过传感器设备，例如在线实时温湿度、光照度等数值、土壤环境、空气质量、土壤水分等参数的变化情况。


 
3、监测预警
通过系统平台，用户可设置所监测参数的安全值域，一旦前端传感器监测到某处土壤水分/作物需肥/灌区水量参数超过安全值域，系统将发送报警信息通知用户，以便快速处理，将影响减至最低。
 
4、数据分析查询
采用高精度传感器且系统运作无需人工参与，保证测报工作的高精确性；无人值守太阳能供电，可连接无线传输模块，适于长期放于野外，防雷、防水、防尘不受环境因素影响；系统自动生成数据图表，用户可直观了解农田生态环境变化情况。采集数据可保存，随时查看历史数据，并可用于分析，打印存档。
 
5、视频监控
系统可对监控区域进行24小时全天候远程实时实时监控，对监测站附近的环境变化以自动采集土壤墒情实时数据，并利用无线网络实现数据远程传输、灌溉系统、水肥一体化情况通过视频观测了解实际情况。
 
 
四、系统特点
 


◆全面实时监测土壤水分，各监测点可灵活进行单路测量或多路剖面测量。
 
◆设置土壤水分超过预先设定的限值时，立刻上报告警信息，辅助农田区应急管理
 
◆云服务平台，B/S 架构软件平台，可随时查看、下载和在线分析数据。
 
◆利用国际先进技术，保证传感器的精度，稳定性，和环境耐受力。
 
◆遥测终端数采高度集成传统的数据采集器，数据传输单元，电池等，IP67 防水，野外耐受能力极强。
 
◆数据有RTU ，网关和服务器三级缓存，断点数据主动续传，保证数据的完整不丢失。
 
◆支持数据传输协议加密，保证数据传输安全，不被恶意截获和解析。
 
◆平台功能强大，运行稳定，界面友好，画面精致。
 
 
五、系统意义：
开展土壤墒情监测，可以掌握土壤墒情变化规律，针对作物生长状况、水分需求和土壤水分状况，科学确定灌溉时间和灌溉数量，指导农民采取合理的灌溉方式，科学浇水。并及时采取覆盖、镇压、划锄、抗旱坐水等蓄水保墒措施，保证作物生长期间的水分需求。。加强土壤墒情监测，合理开发和利用水资源，调整农业生产布局，对于促进农业可持续发展具有重要意义。