基于GPRS的土壤墒情远程监测系统

为了实时了解土壤墒情信息,为旱情预报预警及农业灌溉提供基础数据,设计了一套基于GPRS的土壤墒情远程监测系统。该系统利用太阳能供电,以STC12C5A60S2单片机作为主控单元核心控制器,通过GPRS网络进行土壤墒情数据无线传输。通过上位机软件的开发设计,可实现多个终端节点土壤墒情信息的动态实时监测。试验结果表明,系统运行稳定,满足设计要求,能够为农业灌溉提供可靠的依据。      

土壤墒情监测方法综述

干旱监测的主要方法包括土壤含水量的中子仪测量法、TDR测量法、湿度计法、称重烘干发法以及几种卫星遥感监测方法等。对各类干旱监测方法存在的问题和发展趋势进行探讨,并提出加强我国干旱遥感监测技术研究的建议,为我国农业旱情监测提供一定的帮助。     

基于铱星通信技术的土壤墒情远程监测网络研究

为了实现野外偏远、无GPRS信号地区土壤墒情、温度及降雨量的远程无线实时监测,设计了一套由土壤墒情及相关影响信息实时采集系统、铱星通信以及互联网技术构成的物联网架构式土壤墒情实时监测系统,围绕铱星SBD(Short burst data)终端模块9602开发了具有独立知识产权的数据采集系统。该系统实现了智能化、网络化的土壤墒情实时监测,以及历史数据的查询、下载,根据设定阈值进行短信报警、传感器和通信故障报警等功能。该系统自2011年8月在山东省、北京市等地运行以来,可以安全、稳定、可靠地获取监测土壤含水率、温度及降雨量信息。通过试验可知铱星通信在空旷地带成功率为97.2%,单个节点通信费用为每月200元(12 000字节),达到了对土壤墒情、温度和降雨量变化规律进行长期监测的目的。     

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。     

土壤墒情智能监测控制系统设计

设计一种土壤墒情智能监测控制系统来实现对土壤墒情的实时监测,并通过灌溉等方式智能改变土壤墒情。通过在多点放置土壤湿度传感器与ZIGBEE无线通信设备组成自组网络,ZIGBEE协调器与所有子节点通信将所有点的土壤湿度信息汇总并且传送给单片机分析处理。单片机控制液晶显示器将土壤湿度平均值显示出来,并根据设置的土壤湿度上下限值进行调控,当土壤湿度平均值低于下限值时,控制水泵浇水,高于上限值时,控制水泵停止浇水。通过实验测试证明,本土壤墒情智能监测控制系统能够实现土壤湿度的监测和控制。     

土壤墒情网络监测管理系统的设计与实现

土壤墒情监测是生态环境保护和建设的重要内容,为此,设计了一种城市森林土壤墒情远程监测系统;详细介绍了系统的结构和网络监测管理系统的功能。监测管理系统采用J2EE构架,具有查看实时数据、查询历史数据以及对数据进行召测和对超标值进行报警等功能。实验表明,系统性能稳定,满足土壤墒情远程监测的要求。     

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。     

墒情监测研究进展综述

墒情监测是实施农田土壤水分有效调控的基础和前提。回顾总结了国内外墒情监测的方法以及墒情监测研究发展现状,并进行了对比分析。在此基础上,对现有研究中存在的问题及发展趋势进行了展望。     

一种土壤墒情信息采集系统的设计与实现

针对农田土壤墒情信息采集系统存在的问题,在分析农田信息数据传输特点的基础上,利用ZigBee技术设计并实现了用于土壤墒情信息采集的无线信息传输网络节点,完成了系统的软硬件设计,对一些关键技术进行了深入分析,并针对系统提出了改进思路。测试结果表明,该系统传输距离远、可靠性高,能够满足农田信息采集的需要。     

便携式土地墒情监测系统设计

土地墒情对于农作物的出苗和生长有着十分重要的影响,关系到农田的抗旱和施肥,对最终实现高产、高效、优质农业具有重要意义。墒情监测是农业生产中不可或缺的基础性工作,是农情动态监测的重要内容之一。本文基于GPS/GSM设计了一种以C8051F340为核心控制器,以蓄电池为主,太阳能充电为辅的供电方式的便携式土地墒情监测系统。可随时随地检测土壤墒情并实时显示,并利用GPRS实现监测系统和中心服务器的数据传输。     

基于LM算法的土壤表层含水率遥感监测

为探讨数据挖掘技术中LM(Levenberg-Marquardt)算法在土壤表层(约1 cm)含水率遥感监测中的应用,选取黄绵土、粘黄土、红土为试验材料,配制含水率分别为0、6%、10%、14%、18%、22%的土壤样本,在09:00—10:00和15:00—16:00时间段进行可见光采样,并对图像亮度进行梯度处理,以此模拟全天光线变化。采用样本实测含水率及图像RGB三阶颜色矩数据作为数据集,对上午、下午样本和两时间段混合样本采用LM算法建立含水率回归模型,并与BP(Back propagation)算法和分类回归树(Classification and regression trees,CART)算法进行比较。结果表明,基于土壤表层RGB颜色矩的LM算法具有较好的应用效果,混合样本不同土样回归模型决定系数R~2分别为0. 958、0. 943、0. 949,均方根误差(RMSE)分别为1. 6%、2. 0%、1. 9%,相对分析误差(RPD)分别为4. 873、4. 183、4. 440。不同光照时的混合样品分析结果表明,LM算法适用于不同光线采集样品的土壤含水率监测,适用于土壤表层(约1 cm)含水率的监测。     

基于智能手机的农田墒情远程监测系统

针对农田信息采集的需要,设计了一套基于智能手机的远程监测系统。在Windows Mobile 6.1嵌入式操作系统平台上开发了基于GSM短信息服务平台的SMS系统,从而有效地利用AT命令实现了对短信息收发的控制。系统采集农田中土壤温度、作物叶片温度、土壤含水量和光照强度信息数据,控制网关基于ARM9和嵌入式Linux操作系统进行设计,用于农田信息的接收、实时显示和存储,通过GPRS方式实现与远程智能手机的通信。该系统可以通过智能手机实时收集农田信息参数或发送农田信息控制命令,并依据采集的信息参数进行控制作业。实验结果证明,该设计可行性良好,系统运行效果满足实际要求。     

基于远程监控的农业气象自动采集系统设计

针对传统农业气象观测和当前传感器技术系统、方法存在的不足,设计了一套基于远程监控的农业气象自动采集系统,其硬件设备由农田小气候信息采集前端、视频图像信息采集前端、数据采集装置、数据传输装置和供电设备组成。该系统实现了农田小气候和视频图像信息参数采集与传输的高度集成,自动采集降水量、气温、空气湿度、风速、风向、光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度和农作物视频图像信息,并通过远程客户端软件实现各要素信息的实时动态显示和远程监控。通过在郑州市、鹤壁市、温江市和荆州市开展的采集试验和系统试运行表明,系统显示出较好的稳定性,农田小气候和视频图像要素数据的采集、传输、动态实时显示与远程监控等各项功能均可满足各级用户需求。     

基于ZigBee和ARM9的农田墒情远程监测系统

针对农田信息采集的需要,设计了一套基于ZigBee网络与GPRS网络相结合的远程监测系统。农田信息数据的采集利用CC2430无线射频芯片完成,可采集土壤温度、作物叶片温度、土壤含水量和光照强度。系统控制终端基于ARM9和嵌入式Linux操作系统进行设计,用于农田信息的接收、实时显示和存储,通过GPRS方式实现与远程管理...     

基于无线网络的远程墒情监测系统设计与实现

为构建信息化的墒情监测网络,设计了一种基于串口无线模块、GPRS和短信3种通信模式的远程墒情监测系统,该系统采用图形化的方式实现对多种数据传输方式的墒情自动监测站的数据监测。为了满足多种墒情监测环境下系统的可靠性,采用Modbus RTU方式实时读取监测数据,采用短信方式和网络通信方式定时读取监测数据。通过对土壤墒情和...     

基于无人机-卫星遥感升尺度的土壤水分监测模型研究

土壤水分是研究土壤-植物-大气循环系统中能量与物质交换的关键,通过尺度转换方法将无人机遥感数据上推以修正卫星数据,可有效改善卫星遥感反演模型精度。本文以河套灌区为研究对象,分别采用重采样和TsHARP升尺度法,引入多元线性回归(MLR)、BP神经网络(BPNN)和支持向量机(SVM)算法构建不同土壤深度下无人机-卫星升尺度土壤含水率反演模型。研究结果表明：重采样升尺度法在不同土壤深度下模型整体精度由高到低依次为SVM、MLR、BPNN,其中在土壤深度0～60 cm下采用SVM模型最优,R²达到0.571,RMSE为0.022%;TsHARP升尺度法在不同土壤深度下模型整体精度由高到低依次为BPNN、SVM、MLR,其中在土壤深度0～60 cm下采用BPNN模型最优,R²达到0.829,RMSE为0.015%。与升尺度修正前对应土壤深度模型对比,两种升尺度方法均能明显提高卫星遥感对土壤含水率的反演精度,但TsHARP升尺度法整体优于重采样法;重采样法的R²由0.413提升至0.571,RMSE由0.026%降至0.022%...     

降雨集流渗灌系统室内模拟土壤水分运动研究

为解决宁南山区旱地经济林干旱缺水的现状及小降雨(4～16 mm)无法入渗到根系(20～40 cm)分布范围,设计了一种降雨集流渗灌装置,通过室内土箱试验,以降雨量作为控制因子,研究不同雨量条件下径向和垂向土壤水分的运动特征.结果表明:随雨量增加累计入渗量逐渐增大,入渗速率逐渐减小;不同雨量条件下土壤含水率增量在垂向0～...     

遥感监测土壤含水量方法综述

土壤水分是陆地表面参数化的一个关键变量,土壤水分含量随时空的分布和变化对地—气间的热量平衡、土壤温度及农业墒情等都会产生显著的影响。常规的土壤水分测量方法采样速度慢、代表性差,无法实现大面积土壤水分的实时动态监测。随着农业信息化的发展,利用遥感技术监测土壤水分是目前定量遥感研究的前沿和难题之一。为此,阐述了土壤水分遥感信息模型方法,并对各方法所需要解决的关键问题及其优缺点做了评述。