基于“物联网”架构的土壤墒情实时检测及灌溉预报系统

 

此系统由北京林业大学与中网动力(北京)发展有限公司共同推出，目前已经在黑龙江农垦、北京、山东，河北，新疆、陕西等地实施。

　　1. 系统原理：

　　智能传感器节点(包括传感器和GPRS模块)分布在需要监测的农田上，实时检测作物生理信息、土壤墒情及温度，布点密度取决于当地作物、土质及地形情况。智能传感器节点通过GPRS网络和Internet网络将信息传到服务器上。服务器将所收集到的数据发布到精准灌溉网站上，在全球的任何一个地方只要能上网就能进行数据查询和下载。手机上网可实现同样功能。此系统完全响应农业部关于土壤墒情监测系统的要求：数据自动采集、信息无线传输和结果可视化表达。系统示意图如下图所示：

　　2. 应用案例——黑龙江省齐齐哈尔市兴十四农业示范基地项目

　　(1)、项目介绍：

　　本项目以实时监测植被需水状况及土壤墒情为切入点，运用无线传感器网络技术，结合系统辨识理论，架构基于“物联网”技术的精准节水灌溉控制系统，实现土壤墒情的实时检测、历史数据查询、错误自查、土壤信息及灌溉信息的图表显示，并生成用水报表，方便用户监控灌溉用水量，根据地势不同，采用不同灌溉策略等功能。最大限度提高水分利用效率，实现从供水管理到需水管理的转变。防止过量灌溉，造成水资源浪费的同时，带走肥料，污染地下水。

　　黑龙江省齐齐哈尔市兴十四村现代农业大型喷灌示范基地土壤墒情实时检测、灌溉预报基站建设(该地面积1280亩，主要作物是苜蓿)。

　　(2)、监测基站结构示意图：

　　根据苜蓿根部生长情况及兴十四村沙壤土层浅的特点，分层布控土壤水分传感器，以苜蓿主根部(第一层10cm)土壤含水量为灌溉预报阈值，以灌溉水下渗到第二层(30cm)为停止灌溉的依据，保证灌溉水不渗漏到第三层(50cm)为灌溉目标，从而实现精准节水灌溉预报的目的。

　　监测基站结构示意图

　　(3)、互联网查询：

　　只需要在浏览器地址栏输入网址 ，即进入土壤墒情实时检测及灌溉预报系统主界面：

　　3.1:地区主页：即对该地区基本情况的介绍和相关的照片

　　齐齐哈尔地区主页

　　3.2功能选择：

　　网站功能选择框

　　3.3 状态查询：进入状态查询页面，可以根据需要查询所有节点当前数据或者单个节点的一段时期内的历史数据。

　　当前数据查询

　　通过网络查询土壤水分和温度变化曲线

　　3.4项目建设：项目建设页面展示了一些该项目进行的过程和成果照片

　　3.5数据下载：进入数据下载页面，可以把任何一个节点的所有数据都下载下来进行分析或者研究等。

　　数据下载界面

　　下载的数据表格

　　3.6地区选择：选择想要查询的地区，已开通查询功能的地区为绿色

　　地区选择界面

　　(4)、手机网络查询：

　　手机网络查询具有和电脑上网查询一样的功能，同样操作简单，根据需求选择相应的功能即可。

　　通过手机网络查询土壤水分和温度变化曲线

　　(5)、报警手机号码设定：

　　设定报警对象(及管理员)的手机号码，当土壤水分值或者温度值超过设定的阈值则会发短信进行报警

　　上位机设置报警手机号界面

　　(6)、国内外同类产品比较

　　7、产品优势

　　按植物生命需水精准灌溉控制系统从植物生命需水状况入手，结合土壤墒情及气象信息，为节水灌溉提出了更精准的控制策略。

　　基站设备采用数字化网络技术，配合自主知识产权的传感器设备，基站能够完成土壤墒情的自动监测，并通过内建网络设备发布在网络上，真正意义上实现了脱离现场的检测活动。

　　系统所有组成单元均具有自主知识产权，具有高精度、低价格的优势，更适应中国市场的需求。

　　系统采用太阳能供电，节能环保，低碳无污染。