论文投稿_医学论文投稿_核心期刊,职称论文投稿发表_论文部落

 

　　2.2土壤墒情监测点 

 

　　土壤墒情监测点主要由控制器MSP430F149、3组土壤水分传感器FDS100、ZigBee收发器CC2530、干电池组、电源管理单元等部分组成。监测点硬件平台组成如图3所示。 

 

　　系统采用土壤水分传感器FDS100，探针长度为6 cm，密封性强，具有防水防潮能力；供电电压为5～12 V直流电，工作电流25 mA，土壤含水量为0～100%，输出信号为 0～1.5 V 直流电。FDS100土壤水分传感器输出信号与土壤水分含量具有良好的线性关系，不要重新标定。监测点采用间隔供电，只在采集时才对传感器供电，避免出现常供电导致的土壤理化性质变异情况，导致测量结果误差增大。3组土壤水分传感器FDS100分别测土壤深度为10、20、40 cm的田间持水量，输出电压信号与控制器MSP430F149的ADC口相连，再求3个传感器测得的均值，最后通过无线模块CC2530建立的ZigBee网络连同节点ID发送到监测站。 

 

　　3土壤墒情集中监测中心 

 

　　土壤墒情集中监测中心的管理软件应用程序采用 VC++ 6.0环境开发编写而成，运行在监测中心的服务器上，主要负责处理各监测站上传的土壤墒情数据，再进行数据处理、归类分析。管理软件具有网络通信、数据处理与显示、分析预测、自动报警、报表统计、数据存储等功能[11]。管理软件结构与功能框图如图4所示。 

 

　　管理软件通过调用Socket函数与分布在各地的监测站建立TCP/IP网络连接，接收各监测站定时发送的土壤墒情数据，对这些数据进行处理，并将结果实时显示在屏幕上，也可通过调用Teechart控件实时绘制某区域的墒情-时间曲线图，同时将数据存储在ACCESS2003数据库中[12]。对历史数据进行统计分析，还可以建立墒情变化趋势模型，并预测未来一段时间内土壤墒情的变化情况，指导农业管理者提前进行精准灌溉；一旦发现某区域出现不利于作物生长的旱情，监控中心的显示器会发出报警信号，并通过AT指令控制监测模块SIM300C向预存管理者的手机号码及时发送短消息，提醒管理者进行补水灌溉作业。 

 

　　4结果与分析 

 

　　为了验证系统的工作性能，笔者对华北某地区的冬小麦生长过程进行了土壤墒情监测，冬小麦的生长时期主要分出苗期、幼苗期、返青期、拔节期、灌浆期5个阶段。系统设置了8个土壤墒情监测站，每个监测站有4个监测点，每个监测点有3个土壤水分传感器，测定土壤深度分别为10、20、40 cm的田间持水量，再取这3个传感器的均值，即可得到该监测站的农田持水量，测量结果如表1所示。 

 

　　从表1可以看出，8个监测站测得冬小麦5个生长期内的土壤持水量都在冬小麦适宜生长范围。4号监测点属于沙土，保持水分的能力稍微差一些，但是通过合理灌溉，也能够使其保持在冬小麦各生长期的适宜生长范围内。拔节期到抽穗期以及抽穗期到成熟期2个时期小麦耗水量最高，各占小麦全生育期总耗水量的35%、40%左右，通过农田土壤墒情集中监测管理系统可以准确测量各区域土壤的墒情。 

 

　　5结论 

 

　　本研究针对目前传统农田土壤墒情监测手段较为繁杂的问题，借助GPRS网络，提出了基于GPRS无线通信方式的分布式农田土壤墒情集中监测方案，引入了多点、多土壤深度的测量方法，大大提高了测量精度。监测中心的服务器端软件结构设计合理、功能强大，能实现数据的实时显示、分析预测、自动报警、报表统计等功能。系统工作稳定、测量精度高，可实现对土壤墒情的集中实时监测，降低了农田管理者的劳动强度，有效指导农田灌溉水量调配，为建设智能化、现代化农业奠定了基础。 

 

　　参考文献： 

 

　　[1]李所林，宋威，宋良平，等. 便携式土壤墒情和土壤温度测量仪的设计[J]. 电子技术应用，2013，39（7）：28-30，34. 

 

　　[2]解宪丽，李安波，于泳. 面向多目标应用的土壤空间决策支持平台[J]. 计算机应用研究，2008，25（12）：3578-3580，3586. 

 

　　[3]王喜枝，常介田，王立河，等. 灌溉条件下河南省土壤墒情变化规律初探[J]. 河南农业科学，2012，41（2）：73-77. 

 

　　[4]陈金华，杨再强，杨太明，等. 安徽省土壤水分监测预测系统[J]. 应用气象学报，2011，22（2）：249-256. 

 

　　[5]吴振宇，孙俊，王奕首，等. 基于遗传算法的土壤墒情传感器优化布局策略[J]. 农业工程学报，2011，27（5）：219-223. 

 

　　[6]张兵，黄文生，王荣. 基于可编程逻辑控制器的智能化灌溉控制系统研究[J]. 江苏农业科学，2013，41（6）：374-376. 

 

　　[7]刘艺，聂一雄，王星华，等. 基于GPRS的低压配电网监控系统下行控制信号通信研究[J]. 电力系统保护与控制，2010，38（11）：147-150. 

 

　　[8]张永梅，王凯峰，马礼，等. 基于ZigBee和GPRS的嵌入式远程监测系统的设计[J]. 计算机科学，2012，39（6）：222-225，234. 

 

　　[9]王亚男，王福林，朱会霞. 田间信息的远程获取与无线传输系统的设计[J]. 农机化研究，2013，35（3）：92-95. 

 

　　[10]潘峥嵘，张浩，朱翔，等. 基于GPRS的灌区水资源监控系统设计与实现[J]. 计算机测量与控制，2011，19（12）：2958-2960. 

 

　　[11]黄兴，俞一彪. 可远程控制的气象信息显示与语音播报系统[J]. 计算机应用与软件，2013，30（8）：39-42. 

 

　　[12]李祥林，包理群，李颖. 森林火灾远程监测及移动预警系统[J]. 计算机应用与软件，2012，29（4）：159-162.