一、方案概述

茶油种植对象为油茶树，其生长周期长、根系分布浅（主要集中于0–40cm土层），对土壤含水率变化高度敏感。梯田地形具有坡度大、地块分散、灌溉水压不稳定、土壤保水能力差等工程特征，传统人工经验灌溉方式难以实现精准调控，易出现“水分亏缺胁迫”或“渍水缺氧”的双重风险。

本方案构建“多层土壤水分监测 + 小型农业气象站 + 分区电磁阀控制 + 4G主动上报采集主机 + 云平台分析决策”的闭环控制体系，实现土壤墒情驱动、气象条件修正、分区定量灌溉、远程集中管理的智能化运行模式。

系统通信统一采用4G Cat-1主动上报架构，支持手机小程序与电脑网页端远程实时查看、历史数据导出及控制策略下发。

二、监测目标

三、需求分析

1. 地形结构需求

梯田种植区具有高差明显、分区独立、水力条件不均等特征，必须采用“分区独立控制”模式，避免上层过灌、下层水压不足等问题。

2. 作物生理需求

油茶树在不同生长期对土壤水分需求不同：

因此必须通过土壤体积含水率进行分阶段阈值控制。

3. 气象影响需求

降雨、蒸发量、风速和高温条件直接影响灌溉决策。必须引入气象参数修正灌溉模型，避免降雨期间重复灌溉。

四、系统架构设计

1. 感知层

2. 控制执行层

3. 传输层

4. 平台层

五、监测方法

1. 土壤含水率监测原理

采用FDR（频域反射）测量原理，通过测定土壤介电常数变化计算体积含水率（VWC）。

土壤含水率计算公式：

VWC = (ε土壤 - ε干土) / (ε水 - ε干土)

其中ε表示介电常数。

2. 气象参数采集方法

3. 灌溉执行逻辑

采用双阈值控制模式：

下限阈值触发开启
上限阈值触发关闭

同时结合降雨与气象预测进行逻辑修正。

六、应用原理

系统采用“墒情驱动 + 气象修正 + 定量执行”的三层控制机制：

第一层：土壤含水率作为主控制变量
第二层：气象数据修正灌溉时机
第三层：分区电磁阀精确控制水量

实现：

感知 → 判断 → 控制 → 反馈 → 优化

形成闭环控制体系。

七、功能特点

八、硬件配置清单

九、核心技术参数

土壤水分传感器

量程：0–100% VWC
精度：±3%
分辨率：0.1%
输出接口：RS485
供电：12V

土壤温度

量程：-40℃～80℃
精度：±0.3℃

空气温度

量程：-40℃～80℃
精度：±0.3℃

湿度

量程：0–100%RH
精度：±3%RH

光照

量程：0–200000 Lux
精度：±5%

雨量计

分辨率：0.2mm

十、方案实施步骤

十一、数据分析模块

平台可实现：

数据支持长期存储与追溯。

十二、预警与决策机制

系统支持以下预警类型：

可自动生成灌溉建议并推送至管理人员手机端。

十三、技术优势

十四、适用领域

十五、经济效益分析

通过精准灌溉控制，可实现：

节水约30%
人工成本降低50%以上
亩产提升5%–15%
投资回收周期约2–3年

十六、参考技术规范

GB/T 35229 土壤水分监测技术规范
NY/T 1121 土壤测试技术规程
GB/T 20481 农业灌溉设备通用技术条件
SL 477 节水灌溉技术规范