土壤墒情监测在高标准农田的应用
时间：2025-04-18
涉川
【一、方案介绍】
本方案面向高标准农田建设，通过部署智能土壤墒情监测设备，实现对农田中不同深度土壤的水分、温度、电导率等关键参数的实时监测。系统通过4G无线通信方式，将采集到的数据实时上传至云端平台，用户可通过网页或手机APP远程查看数据、进行设备管理和智能决策，从而提升灌溉科学性与农业资源利用效率。
本方案面向高标准农田建设，通过部署智能土壤墒情监测设备，实现对农田中不同深度土壤的水分、温度、电导率等关键参数的实时监测。系统通过4G无线通信方式，将采集到的数据实时上传至云端平台，用户可通过网页或手机APP远程查看数据、进行设备管理和智能决策，从而提升灌溉科学性与农业资源利用效率。
【二、监测目标】
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实现对农田土壤水分动态变化的实时监测；
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跟踪不同深度的土壤温度、电导率变化情况；
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构建智能化数据平台，为精准灌溉提供决策支持；
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实现对农业环境变化的预警和可视化管理。
【三、需求分析】
当前农业灌溉多采用传统经验方式，存在水资源浪费、管理效率低的问题。尤其在高标准农田建设中，精准灌溉和水肥一体化管理需求显著。因此，需建立基于物联网的智能监测体系，减少人力依赖，实现农业水资源高效调度。
当前农业灌溉多采用传统经验方式，存在水资源浪费、管理效率低的问题。尤其在高标准农田建设中，精准灌溉和水肥一体化管理需求显著。因此，需建立基于物联网的智能监测体系，减少人力依赖，实现农业水资源高效调度。
【四、监测方法】
方案采用三参数土壤传感器，监测不同深度（如10cm、30cm、60cm）的土壤湿度、温度与电导率。数据通过采集终端实时汇总，并利用4G模块自动上传至云平台，系统自动绘图、记录、分析与预警，用户可通过网页与APP远程控制与查看。
方案采用三参数土壤传感器，监测不同深度（如10cm、30cm、60cm）的土壤湿度、温度与电导率。数据通过采集终端实时汇总，并利用4G模块自动上传至云平台，系统自动绘图、记录、分析与预警，用户可通过网页与APP远程控制与查看。
【五、应用原理】
土壤传感器基于电容、电阻、电导率变化等电学原理测量土壤水分、温度和盐分。数据采集终端对信号进行处理后，借助4G无线通信将其上传至远程平台。平台依据设定规则自动分析数据变化趋势，并提供智能预警与历史数据分析服务。
土壤传感器基于电容、电阻、电导率变化等电学原理测量土壤水分、温度和盐分。数据采集终端对信号进行处理后，借助4G无线通信将其上传至远程平台。平台依据设定规则自动分析数据变化趋势，并提供智能预警与历史数据分析服务。
【六、功能特点】
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支持4G网络无线传输，远程配置与查看数据；
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支持太阳能与市电双重供电，断电续航200天以上；
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支持GPS模块，自动上传位置信息至地图；
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支持异常报警，包括APP通知、网页弹窗、语音播报和LED灯闪烁；
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内置存储系统，可本地存储数据，支持U盘导出；
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支持远程升级与系统管理。
【七、硬件清单】
本系统主要由以下硬件组成：
本系统主要由以下硬件组成：
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多层土壤三参数传感器；
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数据采集与上传主机；
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太阳能供电系统及电池；
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热镀锌防腐立杆及安装配件；
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GPS定位模块（可选配）；
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云监测平台与APP终端。
【八、硬件参数（量程、精度）】
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土壤温度测量范围为负三十至八十五摄氏度，分辨率为0.1摄氏度，精度约为正负0.5摄氏度；
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土壤水分测量范围为百分之零至百分之一百，分辨率为0.1%，精度约为正负2%；
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土壤电导率范围为零至两万微西门子每厘米，分辨率为0.01微西门子每厘米，精度约为正负3%；
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支持上万条数据存储，并具有U盘扩展功能；
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通讯方式为4G无线上传，同时支持RS485通信；
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供电方式为太阳能供电（12V），阴雨天气可间歇工作超过7天。
【九、方案实现】
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选定样本区域，规划多个传感器监测点位；
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安装数据采集设备、太阳能供电系统和防护立杆；
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完成系统联通配置，平台自动识别上传设备；
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后台实时接收数据并绘制趋势图；
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用户可通过电脑或手机端远程查看、导出或管理数据。
【十、数据分析】
平台提供多种数据可视化与分析功能，包括实时曲线、历史趋势分析、日均和月均对比、多设备对比等。支持数据导出为Excel或PDF格式，用于报告制作与分析使用。
平台提供多种数据可视化与分析功能，包括实时曲线、历史趋势分析、日均和月均对比、多设备对比等。支持数据导出为Excel或PDF格式，用于报告制作与分析使用。
【十一、预警决策】
系统支持用户设定报警阈值，例如土壤过湿或过干时自动推送预警。支持多种提醒方式，包括网页提示、短信推送、手机APP消息、语音播报与LED闪光。平台也可结合自动灌溉控制设备，实现联动启动或停止灌溉。
系统支持用户设定报警阈值，例如土壤过湿或过干时自动推送预警。支持多种提醒方式，包括网页提示、短信推送、手机APP消息、语音播报与LED闪光。平台也可结合自动灌溉控制设备，实现联动启动或停止灌溉。
【十二、方案优点】
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安装灵活，适应田间多种环境；
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远程管理，提升效率，减少人工投入；
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数据精准，适用于科研与管理；
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模块化设计，后期可扩展其他农业传感器；
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支持离线数据存储与远程同步，保证数据安全不丢失。
【十三、应用领域】
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高标准农田灌溉系统；
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智慧农业示范基地；
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粮食主产区农业管理项目；
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农科院研究与试验项目；
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农机物联网与农业大数据工程。
【十四、效益分析】
部署该系统后可有效节约农业灌溉用水15%至30%，同时提升作物产量5%至15%。显著降低人工运维成本，提升农田数字化管理水平。结合数据归档和对比功能，还可用于农业科研和农技推广。
部署该系统后可有效节约农业灌溉用水15%至30%，同时提升作物产量5%至15%。显著降低人工运维成本，提升农田数字化管理水平。结合数据归档和对比功能，还可用于农业科研和农技推广。
【十五、案例分享】
在山东聊城某高标准农田示范区项目中，系统覆盖面积达1300亩，部署传感器40余套。项目实施后，实现土壤水分动态掌控，有效提升灌溉效率25%以上，年节约水资源5万吨，用户满意度高，已被推荐至周边地区推广应用。
在山东聊城某高标准农田示范区项目中，系统覆盖面积达1300亩，部署传感器40余套。项目实施后，实现土壤水分动态掌控，有效提升灌溉效率25%以上，年节约水资源5万吨，用户满意度高，已被推荐至周边地区推广应用。