一、概述

   為了提高農牧業抗旱管理水平，快速掌握土地旱情動態，避免或減少旱災造成的損失，逐步建立起廣泛覆蓋的無線多點土壤墑情監測系統已經成為相應管理部門的重要任務之一。 無線多點土壤墑情監測系統能夠實現對土壤墑情（土壤濕度）的長時間連續監測。用戶可以根據監測需要，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，測量剖面土壤水分情況。系統還提供了額外的擴展能力，可根據監測需求增加對應傳感器，監測土壤溫度、土壤電導率、土壤PH值、地下水水位、地下水水質以及空氣溫度、空氣濕度、光照強度、風速風向、雨量等信息，從而滿足系統功能升級的需要。 在傳統的土壤濕度監測工作中,往往過程復雜、操作不便。如在地形復雜的環境下會遭遇布線困難的情況等。并且傳統方式缺乏一定的時效性,很難做到人機脫離下的實時監控。

二、系統組成

系統主要由監控中心、通信網絡、遠程監測設備和土壤墑情檢測設備四部分構成。

1、監控中心 

  硬件主要由服務器、計算機、交換機、打印機等組成。軟件主要有操作系統軟件、數據庫軟件、土壤墑情在線監測系統軟件組成。 

2、通信平臺 

      包括三大運營商4G網絡和 INTERNET公網。系統計劃采用公網專線的組網方式，監控中心需具備可上外網的固定 IP地址。 

3、遠程監測設備 

      遠程監測設備可根據供電類型分為市電供電土壤墑情監測終端、太陽能供電土壤墑情監測終端和電池供電土壤墑情監測終端。針對土壤墑情監測點分散分布、不易布線的特點，建議選用太陽能供電型土壤墑情監測終端。

 4、土壤墑情檢測設備 

   根據監測需求，可采用 1路土壤水分傳感器實現單點墑情檢測；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，實現監測點的剖面土壤墑情檢測。

三、系統工作原理：

   將傳感器埋設于農田、園林、溫室等預設目標區域，實時采集溫度、濕度、光照、氣體濃度等環境信息，精確獲取土壤水分、壓實程度、電導率、pH 值、氮素等土壤信息，并將這些數據通過 CaiMore 4G DTU數傳模塊傳送到控制中心，進行分析計算，為精確調控提供有效數據。

四、系統功能

● 實時監測土壤水分，各監測點可靈活進行單路測量或多路剖面測量。

● 土壤水分超過預先設定的限值時，立刻上報告警信息。

● 可擴展土壤溫度、電導率、PH值以及地下水參數、氣象參數等監測功能。

● 數據采集、存儲頻率可靈活調整，可遠程設置監測設備工作參數。

● 遠程監測設備只在采集數據時才給傳感器供電，一方面節約了能源，另一方面避免 了因長期供電導致土壤物理性質變化所形成的測量誤差。

● 支持GPRS、短消息、局域網等多種通訊方式，推薦采用GPRS無線通訊。

● 可同時將監測數據上報至多個中心。

● 具備遠程設備維護功能，可擴展遠程拍照功能。

● 具備監測數據、報警數據的統計、分析功能，數據報表可導出、可打印輸出。

● 監測系統軟件具備GIS功能，可在地圖上顯示各監測點的詳細分布位置。

● 監測系統軟件支持通過OPC接口與其它系統對接。

五、結論

      隨著信息技術和現代通信技術的發展與普及，4G DTU數傳模塊作為無線通信網絡中的一種數據傳輸媒介，其發展日漸成熟，可以為廣大的農田沃土環境提供性能穩定、低成本、低功耗的無線通信解決方案。