一、方案介绍
土壤墒情是反映土壤中水分状态的重要指标，直接影响作物生长、灌溉管理及农业产量。随着现代农业的精准化发展，传统依赖人工取样的方法已难以满足实时性和区域广度的监测需求。本方案通过布设自动土壤墒情监测设备，利用无线数据采集、4G远程传输与智能平台联动，实现对耕层、中层和深层土壤水分状态的连续监测，为科学灌溉、水资源调度和灾害预警提供数据支撑。

二、监测目标

三、需求分析
农业灌溉普遍存在“经验灌”“统一灌”等粗放管理问题，缺乏对土壤实际水分状态的实时认知，导致水资源浪费、作物胁迫甚至病害滋生。在干旱、盐碱、沙质等特殊土壤区域，土壤保水性能差，更需精细化墒情管理。因此需部署智能土壤墒情监测系统，提供分层、定点、连续的墒情信息，提升灌溉的科学性和响应速度。

四、监测方法
采用FDR频域反射、TDR时域反射或电容式原理的土壤水分传感器，分别埋设在10cm、30cm、60cm等典型土层深度，通过采集终端定时采集数据并通过4G网络上传至云平台。平台通过图表、趋势线、颜色热力图等形式呈现墒情动态，并可设定预警阈值。

五、应用原理
土壤水分传感器根据土壤介电常数变化推算土壤体积含水率。FDR原理通过测量电磁波频率在土壤中的反射特性计算水分含量，具有响应快、抗干扰强、适应多种土壤类型等优点。采集终端内置低功耗处理器、存储模块和无线通信模块，支持4G远传、北斗定位，具备断点续传与掉电数据保护功能。

六、功能特点

七、硬件清单
方案包含土壤水分传感器（多层布设）、数据采集终端（支持4G）、供电系统（太阳能电板与电池组）、安装支架、后台云平台及数据管理系统。根据应用区域规模与地形条件灵活部署。

八、硬件参数（量程、精度）
土壤水分测量范围为0~100%（体积含水率），精度可达±2%；
支持三层或多层同步监测，测点深度灵活配置；
数据采集频率可设定为每15分钟、30分钟或1小时；
通信方式为4G全网通，具备防雷、抗干扰、防护等级IP66及以上；
工作温度范围-30℃至+70℃，适应野外长期运行。

九、方案实现

十、数据分析
平台支持小时、日、月数据对比分析，显示不同土层水分动态曲线，分析干旱发展趋势与补水后响应速度。历史数据可回溯查询与导出，并结合降雨、蒸发量等参数综合评估水分盈亏情况，为种植管理、灌溉计划、旱情预警等提供决策依据。

十一、预警决策
可设定不同作物与土壤类型的含水率上下限阈值，当监测值低于或超过设定值时系统自动报警，并通过短信、微信、平台推送等方式通知相关人员，辅助及时开展浇灌或排水作业，避免作物因水分胁迫而生长受限。

十二、方案优点

十三、应用领域
广泛适用于小麦、玉米、水稻、棉花、蔬菜、果园、中药材、设施农业、节水灌溉项目、农田改造工程、农业农村信息化平台、农垦农业生产调度等领域。

十四、效益分析
通过布设土壤墒情监测系统，用户可实现“灌多少、何时灌、是否需灌”的精准判断，节省灌溉用水20%以上，减少病害发生率约15%，平均亩产提升约8%~12%。同时，可为农业主管部门提供数据支撑，优化水资源调配与农情管理，助力建设绿色、高效、可持续的现代农业体系。

十五、国标规范

十六、参考文献

十七、案例分享
在某北方旱作农业区，通过建设土壤墒情监测网络，监测站点实时掌握墒情分布，结合历史数据与天气预报开展动态灌溉调度。系统上线首年灌溉用水减少28%，作物产量同比提升9.4%，有效提升了农业生产的智能化与资源利用效率。