基于4G DTU土壤墑情無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案

一、概述

   為了提高農(nóng)牧業(yè)抗旱管理水平，快速掌握土地旱情動(dòng)態(tài)，避免或減少旱災(zāi)造成的損失，逐步建立起廣泛覆蓋的無(wú)線多點(diǎn)土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為相應(yīng)管理部門的重要任務(wù)之一。 無(wú)線多點(diǎn)土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)土壤墑情（土壤濕度）的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)。用戶可以根據(jù)監(jiān)測(cè)需要，靈活布置土壤水分傳感器；也可將傳感器布置在不同的深度，測(cè)量剖面土壤水分情況。系統(tǒng)還提供了額外的擴(kuò)展能力，可根據(jù)監(jiān)測(cè)需求增加對(duì)應(yīng)傳感器，監(jiān)測(cè)土壤溫度、土壤電導(dǎo)率、土壤PH值、地下水水位、地下水水質(zhì)以及空氣溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速風(fēng)向、雨量等信息，從而滿足系統(tǒng)功能升級(jí)的需要。 在傳統(tǒng)的土壤濕度監(jiān)測(cè)工作中,往往過(guò)程復(fù)雜、操作不便。如在地形復(fù)雜的環(huán)境下會(huì)遭遇布線困難的情況等。并且傳統(tǒng)方式缺乏一定的時(shí)效性,很難做到人機(jī)脫離下的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

二、系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備和土壤墑情檢測(cè)設(shè)備四部分構(gòu)成。

1、監(jiān)控中心 

  硬件主要由服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、打印機(jī)等組成。軟件主要有操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、土壤墑情在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件組成。 

2、通信平臺(tái) 

      包括三大運(yùn)營(yíng)商4G網(wǎng)絡(luò)和 INTERNET公網(wǎng)。系統(tǒng)計(jì)劃采用公網(wǎng)專線的組網(wǎng)方式，監(jiān)控中心需具備可上外網(wǎng)的固定 IP地址。 

3、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備 

      遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備可根據(jù)供電類型分為市電供電土壤墑情監(jiān)測(cè)終端、太陽(yáng)能供電土壤墑情監(jiān)測(cè)終端和電池供電土壤墑情監(jiān)測(cè)終端。針對(duì)土壤墑情監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散分布、不易布線的特點(diǎn)，建議選用太陽(yáng)能供電型土壤墑情監(jiān)測(cè)終端。

 4、土壤墑情檢測(cè)設(shè)備 

   根據(jù)監(jiān)測(cè)需求，可采用 1路土壤水分傳感器實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)墑情檢測(cè)；也可采用多路土壤水分傳感器，并將傳感器布置在不同的深度，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的剖面土壤墑情檢測(cè)。

三、系統(tǒng)工作原理：

   將傳感器埋設(shè)于農(nóng)田、園林、溫室等預(yù)設(shè)目標(biāo)區(qū)域，實(shí)時(shí)采集溫度、濕度、光照、氣體濃度等環(huán)境信息，精確獲取土壤水分、壓實(shí)程度、電導(dǎo)率、pH 值、氮素等土壤信息，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò) CaiMore 4G DTU數(shù)傳模塊傳送到控制中心，進(jìn)行分析計(jì)算，為精確調(diào)控提供有效數(shù)據(jù)。

四、系統(tǒng)功能

● 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)可靈活進(jìn)行單路測(cè)量或多路剖面測(cè)量。

● 土壤水分超過(guò)預(yù)先設(shè)定的限值時(shí)，立刻上報(bào)告警信息。

● 可擴(kuò)展土壤溫度、電導(dǎo)率、PH值以及地下水參數(shù)、氣象參數(shù)等監(jiān)測(cè)功能。

● 數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)頻率可靈活調(diào)整，可遠(yuǎn)程設(shè)置監(jiān)測(cè)設(shè)備工作參數(shù)。

● 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備只在采集數(shù)據(jù)時(shí)才給傳感器供電，一方面節(jié)約了能源，另一方面避免 了因長(zhǎng)期供電導(dǎo)致土壤物理性質(zhì)變化所形成的測(cè)量誤差。

● 支持GPRS、短消息、局域網(wǎng)等多種通訊方式，推薦采用GPRS無(wú)線通訊。

● 可同時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)至多個(gè)中心。

● 具備遠(yuǎn)程設(shè)備維護(hù)功能，可擴(kuò)展遠(yuǎn)程拍照功能。

● 具備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析功能，數(shù)據(jù)報(bào)表可導(dǎo)出、可打印輸出。

● 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件具備GIS功能，可在地圖上顯示各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)分布位置。

● 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件支持通過(guò)OPC接口與其它系統(tǒng)對(duì)接。

五、結(jié)論

      隨著信息技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展與普及，4G DTU數(shù)傳模塊作為無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的一種數(shù)據(jù)傳輸媒介，其發(fā)展日漸成熟，可以為廣大的農(nóng)田沃土環(huán)境提供性能穩(wěn)定、低成本、低功耗的無(wú)線通信解決方案。