基于物联网技术的江西丘陵地区土壤墒情监测

针对江西丘陵地区作物种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点,利用物联网技术,采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站,建立土壤墒情监测系统,远程在线采集代表性地块土壤墒情、气象信息,实现墒情（旱情）自动预报、灌溉用水量智能决策和远程灌溉设备自动控制等功能。      

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。     

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。      

农业土壤含水率监测及灌溉系统研究——基于物联网模式

为提高农业灌溉效率,保障农作物正常生长,设计了稳定可行、易于安装的、以物联网技术为基础的农田灌溉系统。系统以MSP430F149低功耗单片机与射频模块为基础,使用基于无线技术ZigBee的CC2530芯片作为网络连接点,采用RHD-100土壤水分传感器采集农业土壤含水率信息;通过无线技术ZigBee与无线通信GPRS无缝连接,将土壤水分数据通过JN5121通信模块传输到无线网络,实现了土壤水分数据信息传输和智能灌溉。将系统运用于不同农田环境进行测试,结果发现:系统数据传输稳定可靠,运行平稳,可进行推广运用。     

基于NB-IoT技术的土壤墒情远程智能监测系统设计

土壤墒情监测对于农作物播种、预测产量、科学指导农业灌溉、提高农业用水效率具有重要现实意义.本文设计实现一体化的土壤墒情远程智能监测系统,实现土壤温度、土壤含水量的采集、存储、传输和应用管理.系统采用NB-IoT物联网低功耗传输方式,通过MQTT通讯协议将土壤墒情数据传送到云数据平台,通过应用软件开发技术研发云平台数据综...     

基于NB-IoT的土壤墒情实时监测系统

为了解决传统通信方式存在的耗电大、费用高等问题以及实时准确监测土壤墒情,设计了一种基于NB-IoT的土壤墒情实时监测系统。将电容式土壤水分传感器采集的数据以规定格式通过BC28通信模块上传至监控中心,实现土壤墒情数据的远程传输、显示、查询,该系统在一定程度上提高了土壤墒情监测的工作效率,具有较好的推广前景和经济效益。     

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。     

基于人工神经网络土壤墒情动态预测模型应用研究

快速、准确地测定土壤墒情对作物生长发育及节水灌溉具有重要的意义。在2011-2012年的实测墒情资料的基础上,系统分析了三义寨灌区土壤墒情的时空分布规律;基于人工神经网络(ANN)理论构建了灌区不同埋深条件下土壤墒情的数值预报数学模型,模型计算值与实测值吻合较好,能够准确预测三义寨灌区不同埋深条件下的土壤墒情分布情况,为大型引黄灌区精细化灌溉模式应用提供了技术支撑。     

土壤湿度指数在黄土高原的适宜性评价

利用1992—2000年间黄土高原地区逐月降雨量、实测土壤湿度数据,结合GIS遥感技术、相关分析等方法,对基于TU-Wien变化检测算法,从ERS散射计数据反演获取的土壤湿度指数(SWI)或表层土壤湿度(SSM),从点和面2个尺度进行了验证。结果表明,在不同的土地利用、土壤质地和地形条件下,SWI或SSM与降水呈正相关(P<0.01)。时间序列方面,降雨、实测值和SWI或SSM基本上呈现出相同的变化趋势;空间分布上,降水和SWI具有相似的分布特征。在点尺度上,选取的7个站点的SWI与降水呈正相关(P<0.01),SWI和实测值的相关性随土层深度加深而下降,仅在10cm处达到显著水平(P<0.01)。对表层10cm的实测数据而言,降水和SWI的相关性要好于其与实测值的相关性。在黄土高原区域尺度上,SWI或SSM能够较为准确地揭示该地区表层土壤湿度的演变和空间分布特征。有长达20年(1992—2011年)之久的数据积累,并且可以免费及时获取的SWI或SSM,对于大范围实测土壤湿度数据匮乏的黄土高原地区而言,是一种具有较高利用价值的土壤湿度监测数据产品。     

暗式坐(注)水灌溉水分扩散规律的探讨

坐(注)水灌溉起源于田园之中,是农民经过自身生产实践总结出行之有效的抗旱措施,并一直被广泛应用。采用室内试验方法模拟田间暗式坐(注)水灌溉,并对水分扩散进行研究,描述暗式坐(注)水灌溉的水分浸润、扩散过程。     

水资源安全评价指标体系研究

构建水资源安全评价指标体系,是对水资源安全评价的前提条件。从水资源安全概念内涵入手,概况了水资源安全的影响因素,结合指标体系的构建原则,并归纳水资源安全评价中常用的指标体系,建立水资源安全评价指标体系。对正效益指标数据和负效益指标数据进行无量纲化处理,利用雷达图法获得指标数据所围成雷达图的面积,与临界安全和安全所围成雷达图的面积相比较,最终确定水资源安全状况。以六盘水为例,进行实例研究,指标含义明确客观,评价结果符合客观实际,为水资源安全评价提供了依据。     

基于无人机热红外的水分胁迫指数与土壤含水率关系研究

为了实时快速监测作物根系活动层的土壤含水率,利用低空无人机搭载的热红外相机获取经4种水分处理的棉花花铃期一天中5个时刻的冠层温度,并连续观测5 d,应用水分胁迫指数(CWSI)的理论模式、简化模式、定义模式计算得到3种CWSI,与棉花根系不同土壤深度含水率建立模型。研究表明:3种胁迫指数与土壤含水率具有幂函数关系,其中理论模式与土壤含水率的相关性最佳,定义模式次之,简化模式最差;在一天中不同监测时间点上,3种CWSI的监测精度在13∶00最高,9∶00和17∶00最差;在监测深度上,3种胁迫指数与0～60 cm处的土壤含水率关系最为紧密,0～30 cm次之,0～15 cm最差。该研究可大面积获取作物根系层土壤含水率,提高作物根系层土壤含水率的反演精度。     

玉米及水稻施肥指标体系研究

在大量的田间调查基础上,制定凤城市玉米和水稻大田土壤养分丰缺指标和施肥指标,并提出氮磷钾肥的施用建议。     

桓仁县玉米施肥指标体系研究

测土配方施肥技术是促进农业节本增效的重要途径。通过在辽宁省桓仁县进行玉米的3414田间试验,初步建立桓仁地区玉米肥料效应函数方程,得出最佳产量及其施肥量,为当地玉米生产的合理施肥提供科学指导。     

覆膜滴灌玉米生长指标、耗水量及产量的影响

以覆膜滴灌玉米为试验材料,采用田间试验,设置不同土壤水分控制下限,研究不同土壤水分处理对玉米植株生长指标、耗水量、产量及水分利用效率(WUE)的影响。结果表明:不同土壤水分处理下,玉米株高和叶面积具有相似的变化规律;玉米全生育期需水规律为苗期小,拔节-灌浆期增大,成熟期减小,灌浆期为需水高峰期;各生育阶段模系数存在差异;玉米日耗水强度在整个生育期呈现出中间大、两头小的规律,灌浆期日均耗水强度达到最高,达4.99mm/d;中水分处理GGDE3 WUE最高,达到2.95kg/m3,其对应的产量也较高。通过对产量和耗水规律的分析,得出适合当地覆膜滴灌玉米适宜土壤水分控制下限为苗期65%FC、拔节期70%FC、抽穗期70%FC、灌浆期70%FC、成熟期65%FC。     

保护性耕作对土壤水分和玉米产量的影响

针对东北半干旱区保护性耕作措施的节水和增产效应进行试验研究,试验区位于黑龙江省杜蒙县,保护性耕作措施包括行间覆膜、行间覆膜与垄向区田的集成,垄向区田、秸秆覆盖,以常规耕作处理作为对照,分析各节水方案对土壤水分及产量的影响,目的在于找到提高水分利用率的有效方法,提高黑龙江大庆地区的玉米产量.研究结果表明4种保护性耕作措施均可提高土壤含水率,且对地表以下0～40 cm的土壤含水率影响较明显,产量与对照相比除秸秆覆盖处理外均有增产效果.其中行间覆膜与垄向区田的集成措施可使土壤水分利用效率较对照提高24.88%,产量提高26.38%,其节水增产效果最好.     

水分调亏对地下滴灌夏玉米田水热动态的影响

通过北京地区地下滴灌夏玉米田间试验,研究了前期不同程度水分亏缺对土壤水热和夏玉米冠层温度、株高、叶面积指数及产量的影响。结果表明:在20～60 cm土层,除重度亏水处理外,其他处理的土壤含水率均在高位平稳变化;在60～100 cm土层,丰水处理的土壤含水率最大;对不同深度的土层,轻度与中度亏水处理两者间的土壤含水率差异较小。受作物覆盖度和亏水程度的影响,拔节期各处理间土壤温度和冠层温度有明显差异;在较浅土层(距地表30 cm和50 cm处)中,拔节期之前丰水处理的土壤温度较低,拔节期之后各处理间差异逐渐减小;在较深土层(距地表80 cm处)中,水分亏缺程度越大,土壤温度越高。轻度亏水处理能获得较高的产量,中度亏水处理能提高水分利用效率。