基于物联网技术的土壤墒情监测系统应用研究

针对我国农业用水效率较低问题,基于物联网技术对土壤墒情监测系统进行应用研究,旨在根据土壤的墒情状态制定农田灌溉方案,达到节水的目的。该系统主要组成包括感知层、网络层和应用层。为了对土壤墒情进行准确的预测,采用物联网技术对土壤墒情进行监测,并建立BP神经网络模型进行土壤墒情预测。为了验证该监测系统的性能,采用实际的土壤墒情数据对系统进行训练并验证,结果表明:系统可以对土壤墒情进行准确的预测。

农田土壤墒情监测路径探究

有效的农田土壤墒情监测工作对农业生产有重要的意义,能为农业生产提供更好的农业生产服务,为农业抗旱减灾以及水资源利用率的有效提升提供较强的科学依据。水分和养分作为土壤中最为重要的组成部分,会直接影响土壤的肥力,也是作物正常生长的基本条件之一,土壤墒情监测工作的有效开展能进一步提升农业的生产收益。本文就农田土壤墒情监测工作的有效开展进行分析,探讨如何有效开展农田土壤墒情监测工作,满足当前时代农业生产的需求,为进一步提升土壤墒情监测工作效率和质量,推动农业生产规模提供参考。

土壤墒情监测技术研究现状分析及展望

土壤墒情监测技术在现代农业中不仅有助于优化农业结构,还为农业技术服务提供了可靠依据,大大提高了农业生产效率。基于此,文章论述了土壤墒情监测技术的研究意义,解析该技术演进的发展历程,并对未来土壤墒情监测技术的发展趋势进行展望,旨在更好地满足现代农业的需求,帮助农民合理安排农业生产活动。

农田土壤墒情监测预报研究进展

农田土壤墒情是农情监测的重要指标,对作物生长起到至关重要的作用,及时准确掌握土壤墒情空间分布情况,在实现因地制宜、适时适量灌溉,提高农业用水效率等方面具有重要意义。在收集、整理、分析国内外相关文献的基础上,探讨了土壤水分影响因素,归纳了传统墒情监测、遥感反演、土壤墒情预测技术应用现状,并就农田精准灌溉管理的探索等进行了分析,以期为今后作物精准灌溉提供有力支持,助力旱作节水农业高质量发展。

墒情监测站网体系构建存在问题及应对策略研究——以江西省为例

针对研究区域江西省现有墒情监测站网体系建设中监测站网布设密度、监测能力不足、旱情评价体系不全、监测信息服务平台功能单一、运维模式不能完全满足现阶段防旱抗旱需求等问题,剖析原因并提出了应对策略:优化墒情自动站网监测体系;建设旱情监测服务管理平台;加强墒情监测评估体系研究;优化运维管理。相关经验可供类似地区墒情监测借鉴。

河南省土壤墒情监测现状及发展对策

土壤墒情能够反映作物耕层土壤中含水量多少,是农情之基,更是农情之魂。近年,河南省认真贯彻落实农业农村部关于加强土壤墒情监测工作的有关要求,开展墒情监测,大力推进以水定产、因墒种植、测墒灌溉,进一步优化水资源配置,发展节水农业,服务全省农业生产。

园林绿化墒情监测与智能养护的研究与实践

园林绿化的墒情监测是实现智能养护的关键环节。粗放的灌溉方式不仅不利于作物生长,而且会造成水资源的浪费。通过数据分析,确定了气温、风速、降雨和气压等土壤墒情影响因子,并拟合出了相关系数。利用回归分析方法,构建了适用于赤峰市的土壤墒情预测模型。在此基础上,开发了智能喷淋控制系统,并成功应用于赤峰市中心城区市政园林绿化工程中。实践证明,该系统具有土壤墒情的实时监测、发展趋势预测和智能喷淋控制等功能,无需人工干预即可实现对土壤墒情的智能调控。未来,针对不同地区和不同绿化特点,对该系统模型进行校准后,将可实现园林绿化更精细化、更智能的养护。

基于ZigBee无线传感器网络的土壤墒情监测系统

针对当前对智能节水灌溉的需求,为精准农业提供科学依据,设计了基于ZigBee无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)的土壤墒情监测系统。本设计研发了集环境自动监测传感器、无线智能控制终端和数据采集传输终端于一体的低功耗智能传感器节点,重点阐述了其软硬件设计,控制器采用低功耗单片机Msp430F149。本设计采用ZigBee无线传感器网络,能实现信息采集节点的自动部署,数据自组织传输,可应用于温室、农田等区域,有助于更好的节能节水,有效地提高农作物单位面积产量。初步测试结果验证了该系统的合理性与实用性。

土壤墒情监测预报技术研究进展

对已有墒情预报模型和土壤水分检测技术进行简单分析,总结了各自特点,发现现有土壤墒情检测技术在性价比层面还需提高,各墒情预报模型所受限制较多,仍没有较为通用、准确成熟模型,目前国外在这方面的热点研究集中于依靠"3S"技术,技术水平更为成熟,值得借鉴。对土壤墒情监测预报技术的前景进行了展望。

基于WSN的墒情监测节点双电源设计

保证无线传感器网络中的节点长期稳定工作的关键设计之一是节点的电源模块设计。为了解决这一问题,文中设计完成了一种基于WSN的城市绿地墒情监测节点的太阳能电池板和锂电池结合的节点双电源供电系统。该设计采用TI的BQ25504电源管理芯片,并在节点上对电源管理程序进行了优化,可为节点提供稳定的电源输出,理论上能将锂电池的寿命延长3-5年,使系统具有更长的生命周期。该电源模块设计扩展性强,可扩展应用于各种户外监测的无线传感器网络节点,如环境监测、精细农业等。测试结果表明,此电源模块设计满足为墒情监测节点提供长期稳定的5 V和3.3 V供电需求,达到了预期设计目标。

基于无线传感器网络和WebGIS的墒情监测系统

为了解决墒情监测中便携式监测仪数据存储、发送困难及墒情实时监测和分析等问题,建立了基于无线传感器网络和WebGIS的墒情监测系统。系统以STC单片机为核心芯片,结合GPRS模块、GPS模块,通过无线传感器网络技术,实现土壤水分数据的实时监测及无线传送。建立了数据库,接收监测点数据。并以SuperMapIS.NET和SQLServer2005为开发平台进行二次开发,将GIS技术与墒情监测结合起来,根据作物耕作深度、作物生长期对土壤含水量进行判断,得出墒情结果。实现墒情监测点信息、土壤含水量曲线图、等值线分布图在Web服务器上的显示。墒情监测系统的建立和使用,对农业生产有深远的意义。

基于修正NDVI时间序列的大区域冬小麦全生育期墒情监测

针对遥感墒情监测存在的时空分辨率矛盾,提出利用高时间分辨率的共享遥感数据,将修正归一化植被指数(NDVI)作为墒情指示因子,实现对大区域冬小麦全生育期墒情准实时、半定量化监测的思想。首先,对冬小麦种植区域进行地域划分,依据冬小麦的物候特征进行生育期阶段划分;其次,利用遥感数据计算各地域、各阶段的NDVI,针对各阶段冬小麦的生长情况,进行NDVI的自适应修正。经实测墒情数据和修正NDVI相关分析表明,修正NDVI可以作为农田墒情的指示因子;最后,将监测年的修正NDVI与前三年平均值做距平差值分析,得到与前三年平均值相比,冬小麦墒情的时空分布规律,结果与实际观测值相符。可以预见:如果有较长的时间序列积累,可以得到监测年与常年相比,麦田的墒情时空分布规律。研究结果表明:提出的方法,可以用于大区域冬小麦全生育期墒情的半定量化准实时监测,而且遥感数据容易获得,基本不需要实测数据,计算方便,成本低廉。对冬小麦农田管理与决策具有重要的参考价值。

自动土壤墒情监测管理系统设计与应用

为了提升省级自动土壤墒情观测管理能力,开发了C/S结构土壤墒情监测管理系统,实现了对不同厂家3种类型的土壤墒情观测设备数据的统一收集、处理和入库管理业务。系统具有数据质量控制、监控预警以及数据应用等功能,基层台站业务人员可以通过局域网或因特网实时了解和分析当地及全省土壤墒情变化,为农业生产提供了有力、可靠的服务信息。通过业务试用,系统运行稳定,可显著提高土壤墒情观测数据质量和设备技术保障水平,具有广阔的推广空间和应用前景。

田间墒情监测布点方法的研究

本文着重讨论了在确定合理取样数目后应在田间如何布点取样。在大量田间试验基础上对均匀布点法（含顺序布点法）、一次随机布点法、二次随机布点法和混合布点法作了比较并用计算机实现了上述方法的模拟。最后对取样布点法的选用作了评述与建议。

云南省土壤墒情监测系统的设计与实现

为准确获取云南省的土壤墒情,在分析传统墒情监测系统的基础上,设计了一种能够自动获取和处理多源土壤墒情数据且能不断提高数据精度的土壤墒情自动监测系统。系统利用温度-植被干旱指数(TDVI)对遥感影像进行反演,为不断改进反演算法,将反演结果与固定站点监测数据及其他相关数据进行了对比分析。以参数配置形式实现遥感影像自动下载、土壤墒情自动反演和旱情自动分析。结果表明,系统可以得到较高精度的土壤墒情数据,能够满足有关部门对于墒情监测的需要。

墒情监测中土壤水分传感器埋设位置研究

将土壤水分传感器固定的埋入地表以下不同深度,实时监测土壤墒情变化,可以为墒情(旱情)的预测预报提供依据。自2003年11月11日开始,在北京大兴芦城北京水利水电中心基地内安装了8个土壤水分传感器,每天间隔4个小时测量表层下10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm、60 cm、80 cm、100 cm的土壤体积含水率。本文通过对墒情数据的相关分析、方差分析等,认为土壤水分传感器的合适埋设位置是地表下10 cm、30 cm、60 cm、100 cm处。

区域农田土壤墒情监测与精量灌溉技术研究

为了推行节水农业,利用GSM网络通讯技术,在田间采集土壤动态水分信息,由田间过程控制和上位计算机决策控制级组成的集散控制系统完成对区域农田土壤的墒情监测和灌溉管理,使农田、果园、林地的农作物和树木生产在最佳的灌溉环境下获得最佳的节水效果。

基于WSNs的城市绿地墒情监测硬件平台构建

针对北京城市绿地节水灌溉的需要,以CC2530无线射频芯片为核心,设计了基于无线传感器网络(WSNs)的低功耗终端数据采集节点和协调器,给出了节点硬件的低功耗设计思路,构建了绿地墒情监测硬件平台。实验结果显示:系统能够准确获得环境温度、土壤水分的数据。节点睡眠时的工作电流仅为10μA,节点实际平均工作电流仅为0.265 mA,功耗性能优于市场同类产品约30%。

膜下滴灌墒情监测点布设方案研究

研究了膜下滴灌墒情监测点的布设方案,为降低监测成本,提高田间信息采集精度提供了理论指导。在新疆库尔勒市包头湖农场48 m×56 m(一根支管控制)的区域内,制定了3种墒情监测点布设方案,并对方案合理性进行了分析,结果表明,此3种监测点布设方案下插值后计算出的土壤含水率与实测样本土壤含水率,在显著性水平0.05下,没有显著性差异;综合考虑农田规格、合理监测点数目、以及监测点位置等因素,一根支管控制区域内土壤墒情测布设方案可采用30 m×10 m网格。

基于土壤基质势的温室土壤墒情监测技术

温室是一个相对封闭的农业生产设施,自然降雨不能被直接利用,作物生长发育需要的水分完全依靠人工灌溉措施来保障。土壤墒情监测方法是温室中指导灌溉常用的方法之一。按照土壤墒情监测仪器设备和手段的不同,温室土壤墒情监测方法主要可以分为烘干法、介电类法、中子仪法、负压计法等。本文介绍了这些土壤墒情监测技术的主要原理和特性,并详细介绍了负压计法——基于20cm深度特征点土壤基质势的温室土壤墒情监测技术。田间试验发现,控制滴头正下方20cm深度土壤基质势可以明显影响0~100cm深度土壤水分状况,并且特征点土壤基质势阈值越低,影响到的土层深度越深。番茄的产量、品质、耗水量和水分利用效率也明显受到特征点土壤基质势阈值的影响。番茄开花坐果期土壤基质势阈值控制在-30kPa、结果期控制在-45kPa,有利于温室秋春茬番茄的高产优质,并且节水效益显著。