方案介绍

土壤墒情是农业生产中影响作物生长和产量的重要因素。传统土壤水分监测方式多依赖人工取样检测，周期长、覆盖范围有限，难以实时掌握农田土壤水分动态。数字乡村土壤墒情在线监测方案基于物联网、无线通信与数据分析技术，实现土壤含水率、温度等参数的实时采集与远程传输，构建农田墒情可视化与预警系统，为科学灌溉与精准农业管理提供数据支持。

监测目标

需求分析

当前农业生产面临水资源紧张与作物需水矛盾，亟需通过科学监测和调控提高水分利用率。数字乡村建设要求将墒情数据接入农业管理平台，实现远程管理、动态展示和智能决策。因此，需建立覆盖农田的自动化土壤墒情在线监测系统。

监测方法

系统采用土壤水分与温度传感器埋设于不同深度，采集土壤水分含量与温度数据，通过采集主机汇总后，经4G无线网络实时上传至服务器，实现远程可视化监测与数据分析。

应用原理

传感器基于电容法或频域反射原理测定土壤介电常数，从而推算含水率，并同步记录温度变化。数据通过采集终端进行处理与编码，经无线传输模块上报至数字乡村农业管理平台。平台结合气象数据与作物模型进行分析，给出墒情评价及灌溉建议。

功能特点

硬件清单

包括土壤墒情传感器（含水率、温度）、数据采集主机、4G通信模块、太阳能供电系统、远程监控平台。

硬件参数（量程、精度）

土壤含水率：0%至100%，精度±2%；
土壤温度：-40℃至+80℃，精度±0.5℃；
数据采集周期：1分钟至24小时可调；
通信方式：4G无线传输，支持平台接口对接。

方案实现

在农田内布设若干监测点，传感器埋设于10cm、20cm、40cm等不同深度。采集主机负责集中采集与存储，利用太阳能供电实现长期无人值守运行。数据经4G网络上传至数字乡村农业管理平台，形成墒情时序曲线和统计分析结果。

数据分析

平台对墒情数据进行多维分析，生成土壤水分动态曲线和趋势预测。结合气象数据、作物需水规律和灌溉条件，形成灌溉调度建议，提升水肥利用效率。

预警决策

系统设定土壤含水率上下阈值，当监测值超出范围时，自动推送预警至农户或管理人员手机和电脑端，辅助及时灌溉或排水管理。

方案优点

应用领域

广泛应用于粮食生产功能区、高标准农田、设施农业、果园、茶园、牧草地以及科研实验田。

效益分析

通过科学监测与智能决策，灌溉用水可节约20%至30%，农作物产量平均提高5%至15%，同时降低肥料流失与环境污染，实现经济效益与生态效益双提升。

国标规范

方案参考《GB/T 32164 农业物联网总体技术规范》《GB/T 24682 土壤水分传感器通用技术条件》《GB/T 19582 工业自动化系统与集成 数据传输协议》及《HJ 212 环境监测数据传输标准》。

参考文献

案例分享

在某省高标准农田示范区布设在线土壤墒情监测点，实现了多层土壤水分动态监控。系统结合气象预报与作物模型提供灌溉建议，农田灌溉用水量减少25%，稻谷平均增产8%，农户用水效率显著提升，形成可复制推广的典型案例。