方案介绍
农业墒情是指土壤中水分状况与作物生长需求的匹配程度，是衡量农田供水条件的核心指标。有效掌握墒情信息，对于科学制定灌溉计划、抗旱减灾、节水增效、提升粮食产量具有重要意义。传统的人工取样检测方式存在效率低、响应慢、覆盖面不足等问题。构建基于物联网技术的农业墒情监测系统，可实现对不同区域、不同层次的土壤水分变化进行实时、连续、远程在线监控，并结合气象与作物模型，形成可视化、智能化的水分调控平台。
监测目标
-
实时监测农田不同深度土壤水分变化趋势
-
获取墒情数据，辅助灌溉时机与用水量科学决策
-
实现区域墒情信息可视化、网格化管理
-
建立历史墒情数据库，支持农业干旱预警与产量评估
-
与气象、作物生长模型联动，实现精准农业水分管理
需求分析
当前农业生产中普遍存在“靠经验灌溉”“以旱应灌”等问题，导致用水浪费或作物减产，尤其在水资源紧张、气候多变的背景下，构建农业墒情智能系统尤为迫切。系统应覆盖典型土壤类型、主栽作物区、易旱地段等重点区域，并具备稳定传输、智能分析、阈值报警、远程运维等能力。
监测方法
通过部署土壤墒情传感器，分别采集地表下10cm、20cm、40cm等典型土层的体积含水量、温度等参数；由采集主机完成数据处理与4G/NB无线传输，上传至云平台，实现多点联网监控。结合气象站、作物模型、灌溉模型构建综合墒情评估与决策支持系统。
应用原理
-
土壤水分监测采用FDR频域反射、电容式、TDR时域反射等原理，实现非扰动、定点、连续的水分监测
-
多层土壤探针探测不同耕层含水量
-
墒情分类标准结合国家干旱预警标准与作物水分临界值自动判断
-
数据采集→无线传输→平台分析→用户浏览/调控，构建完整闭环
功能特点
-
多层土壤墒情数据同步采集与实时在线监控
-
平台支持地图可视化、报表分析、趋势曲线、分区对比
-
自动生成墒情等级（适宜、过湿、轻旱、中旱、重旱）
-
可联动智能灌溉系统实现自动控制
-
支持手机App/微信小程序/网页平台远程查看与告警推送
-
具备断点续传、设备离线提醒、数据备份功能
-
模块化系统结构，支持后期接入雨量、气温、风速等气象数据
-
多种供电方式可选，适用于偏远农田长期运行
硬件清单
-
土壤水分/温度一体式传感器（多层）
-
数据采集终端（支持4G/NB/LoRa传输）
-
野外供电系统（太阳能+锂电池）或市电供电模块
-
安装支架、防水箱与防雷装置
-
可选配气象站（用于蒸散、降雨、风速监测）
-
后端平台服务器及用户端管理界面
硬件参数（量程、精度）
-
含水率测量范围：0～100%，精度±2%
-
土壤温度：-40～+80℃，精度±0.3℃
-
探针层级：支持三层及以上定制（10/20/40/60cm）
-
通信方式：4G全网通/NB-IoT/RS485/LoRa可选
-
防护等级：IP65以上，适用于全天候野外环境
-
供电方式：12V/24V DC，支持太阳能续航运行30天以上
方案实现
-
选取代表性农田区域，完成站点布设规划
-
安装土壤传感器并按层级埋设在设定深度
-
配置采集主机与供电、传输模块
-
接入数据平台，设定上传频率、阈值与用户权限
-
完成平台账号注册并部署PC与手机端接口
-
实现在线运行、远程查看、定期运维与数据归档
数据分析
-
实时查看不同区域、不同深度的土壤含水量曲线
-
分析土壤湿润/干旱周期变化趋势，预测灌溉窗口期
-
对接气象站数据，评估未来土壤失水速度
-
支持数据导出用于研究、分析、政策制定或灌溉指导
-
墒情等级图层实时更新，支持多点联动地图展示
预警决策
-
设置作物与区域对应的土壤水分预警阈值
-
达到“干旱”或“过湿”等状态自动推送信息
-
平台推送报警记录，支持短信、微信等多种提醒方式
-
可联动水泵、电磁阀等实现自动化水分调控
-
支持生成干旱预警地图，为抗旱调度提供参考
方案优点
-
精准感知土壤水分，打破依赖人工经验的灌溉模式
-
实时掌握区域墒情，为科学灌溉、抗旱管理提供依据
-
数据全程在线、远程可视，系统运行稳定可靠
-
安装灵活，适配农田、林地、果园、草地等多种场景
-
系统开放性强，便于后期接入更多环境参数与设备
应用领域
-
农田水肥一体化灌溉管理
-
旱作农业干旱监测与调控
-
林区、牧区草原土壤水分评估
-
灌区调度与农业水资源管理
-
农业科研、农技推广部门示范项目
效益分析
通过建立农业墒情系统，能够实现对土壤水分状态的动态掌握与科学预测，从而优化灌溉时机与用水量，达到节水增产的目标。系统还能辅助干旱预警和农业保险评估，提升农业抗风险能力与管理智能化水平，对保障国家粮食安全和推动现代农业转型升级具有积极意义。
国标规范
-
GB/T 17296-2009《灌溉试验规程》
-
GB/T 28407-2012《土壤水分测量方法》
-
GB/T 32133-2015《农业物联网术语》
-
NY/T 3113-2017《农业物联网数据采集技术要求》
-
GB/T 42045-2022《农田土壤墒情监测系统通用规范》
参考文献
-
《中国土壤墒情监测技术指南》
-
《灌溉与排水工程技术手册》
-
《现代农业土壤水分监测方法与应用》
-
《精准农业中土壤墒情监测系统研究与应用》