基于MI以及SI的寒地水稻旱直播种植田土壤墒情监测系统（一）

为了实现对于寒地水稻旱直播种植田土壤墒情数据的基于及S监测精确监测，本文运用系统集成以及挪移互联技妙筹划了一款多条理监测土壤温湿度、寒地旱直降水量等数据的水稻墒情土壤监测系统。系统可能获取即将的播种农业天气因素信息以及区别深度条理的土壤状态信息，并被动遵照设守光阴保存相干数据，植田用户可能以表格的土壤方式直不雅地查阅相干信息。经由进一步合成，系统系统可能知足旱直播水稻浇灌对于数据的基于及S监测需要。

中国是寒地旱直全天下经济中最大的大米斲丧国以及斲丧国。与此同时，水稻墒情水稻也是播种农业的主要用水户[1]。2016年天下总用水量6 040.2亿立方米。植田其中，土壤农业用水的系统比重就达到了62.4%。由以上数据可能看出对于稻田水份与降水量妨碍精确监测是基于及S监测十分须要的。近些年来随着传感器技术以及通信技术的发展，为妄想精确监测稻田土壤水份以及降水量奠基了坚贞的物资根基以及技术根基。

在我国传统农业建树上，土壤墒情监测系统不断都处于劣势，在近些年钻研的历程中，所呈现进去的弱点如下：信息传输不精确，交付方式区别；传统的土壤墒情系统的功能不够周全。外洋运用的土壤传感器是针式传感器，而针式传感器装置时占用的面积大，路线重大，会影响耕作面积，硬件装置并不美不雅。

散漫国内外短途监测技术的最新发展以及短途监测技术在水稻斲丧中的运用现状患上出论断：在水稻生前途程中除了需要实时监测田间水温水位信息外，还需要实现对于水温水位的调控[2]。针对于上述成果，本文妄想了一种基于MI以及SI的寒地水稻旱直播种植田土壤墒情监测系统，并对于现有传感器妨碍立异组建整合，运用系统集成技术打造出愈加立异适用的名目[3]。

1 资料与方式

1.1 试验工具以及资料

1.1.1 试验工具

运用吉农大859在吉林省吉林市吉林农业科技学院九站校区试验田妨碍试验。

1.1.2 试验资料

(1）资料介绍

本系统所运用的硬件有：传感器（主要由四个全副组成：PHQW温度传感器、管状土壤水份传感器、雨量传感器、PHQS空气湿度传感器）、电源、数据网络模块、通信模块、防雷模块以及支架等；软件由数据网络器、数据通信器、服务器数据库、PC端运用、挪移端运用等组成。

无线数据网络器接管RY-ADC无线天气数据网络器集成信号以及有数据通信于一体的高功能测控装置[4]。土壤墒情基站经由无线及有线通信妨碍信息的传递，包罗传感器之间的信号转换、数据收集等。土壤水份监测基站是土壤信息网络以及善象监测的紧张依据。空气温湿度传感器、信息网络器、电源、反对于管等经由一些现有的技术以及配置装备部署妨碍整合，传输中的协讲以及配置装备部署都遵照国家规范且具备个别运行的可行性。

(2）土壤传感器资料

在硬件方面的妄想抉择运用管式土壤温湿度集成传感器。管式温湿度集成传感器埋入土壤时所占用的土壤面积甚小，装置不便，且无任何路线干扰，对于周围的土壤适应光阴短；无线超声波对于作物的愿望情景以及愿望无副浸染，而且收集的数据精确。

1.2 试验方式

1.2.1 试验相干数据丈量方式

作物浇灌斲丧了天下70%以上的水资源，因此，普及浇灌功能是连结食粮需要的决定性因素。为了知足日益削减的食物需要，对于土壤水份的丈量以及监测将变患上越来越紧张。

按是否间接取土样测定分类，测定土壤含水量的方式可分为间接法以及间接法[5]。本文经由间接法丈量土壤的水份以及温湿度，经由丈量土壤的介电常数，运用介电常数合计土壤中的水份含量[6]。

1.2.2 挪移互联技术与系统集成技术的运用

挪移互联技术，也便是Mobile Internet，本文简称为MI。它是一种运用挪移无线终端经由挪移无线通信技术取患上服务的新型营业，包罗终端、软件以及系统运用[7]。

系统集成技术，也便是System Integration，本文简称为SI。系统集成技术便是将现有的传感器技术、合计机技术以及客户端网络衔接在一起的一种技术，可能达到信息的同享功能，实现网络-传输-合成-输入达到一体化，不便用户的打点。

本系统将MI以及SI两种技术以软硬件相散漫的方式，收集种种传感器并将其传输到数据库，以被动监测浇灌、施肥、喷洒、冷却以及填充，确保作物具备优异以及适量的愿望情景。

数据收集及传输的历程见图1。其中空气温度、湿度、雨水总量以及土壤在五、十、20、30、40 cm的温湿度数据信息会经由线缆传输到数据网络器，数据网络器可运用互联卡，而且可在互联卡的条件下经由无线传输方式将数据以数字信号的方式传输到服务器，为了思考到信号屏障的状态，也可经由有线传输方式将数据传输到服务器。运用者经由PC端或者挪移配置装备部署端以有线或者无线传输方式从服务器中查问所需要的数据。

2 服从与合成

因为南方寒地有近半年的冻土期，耕层土壤水份处于解冻状态，现有的土壤水份传感器对于解冻状态上水份不能妨碍精确丈量，因此在系统硬件妄想上要不便装置以及装置；此外农田中不市电提供，抉择的电源是太阳能电池板以及蓄电池；稻田浇灌不光与土壤水份无关还与降水量、土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度无关，本系统硬件主要集成的传感器为：土壤湿度传感器、土壤温度传感器、降水量传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器等，如图2所示。因为稻田耕层深度平凡在40 cm左右，因此本系统主要由土壤离地深度五、十、20、30、40 cm的土壤温度传感器以及离地10cm、10～20 cm、20～30 cm以及30～40 cm的土壤湿度传感器组成[8]。

2.1 土壤墒情监测系统总体妄想妄想

(1）系统的基源头根基理：土壤水份监测系统由信息网络器、数据传输器、电力系统以及GPRS定位系统四全副组成。土壤墒情监测系统的使命道理如下：首先将每一个点的数据妨碍数据网络，用信息模块将数据妨碍转换，经由串口衔接发送到网络器上，数据网络器会与内置SIM卡妨碍衔接，贮存之后妨碍传输，把数据传递以前，GPRS DTU将数据封装到网络协议中，而后经由GPRS网络外部TCP/IP协议无缝拜候Internet网络到服务器。经由网关解决后，系统软件对于信息妨碍监测。

(2）系统的主要功能：(1)可能实时监测土壤状态以及善象变换；(2)对于数据妨碍功能的网络，做到不迷失数据；(3)可能妨碍短途操作，经由无线的方式妨碍数据传输以及查问，不便不牢靠式查问。

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