土壤自动化监测系统方案.docx

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1、墒情监测系统实施方案目录1 概述 11.1 建设土壤墒情监测系统的必要性 11.2 系统建设任务 11.3 系统建设目标 21.4 系统设计依据 21.5 系统设计原则 21.6 影响墒情变化的主要因素 31.7 墒情监测要素 31.8 主要专业术语解释 52 墒情自动化监测系统总体设计 62.1 总体思路 62 / 552.2 系统组成 62.3 系统功能 72.4 系统工作方式与数据流程 82.5 系统特点 83 墒情监测站网与站网布设 93.1 墒情监测站网分类 93.2 土壤墒情监测根本站点的设置 103.3 土壤含水量垂向测点的布设 114 墒情遥测站设计 124.1 设备构成 12

2、4.2 遥测站功能 124.3 土壤墒情监测点区域选建与选站原则和相关土建 134.4 仪器安装调试与数据校验 154.5 主要设备 164.5.1 墒情传感器 164.5.2 数据采集终端 175 墒情自动化监测系统通信设计 185.1 公共交换网PSTN185.2 超短波信道 195.3 全球移动通信系统GSM205.4 GSM 的通用无线分组业务GPRS225.5 CDMA 通讯网络 235.6 基于 GPRS/CDMA 网络的组网解决方案 246 监测中心站设计 286.1 中心站系统配置 286.1.1 硬件配置 286.1.2 软件配置 306.2 墒情自动化监测应用软件设计 31

3、6.2.1 软件设计总体思想 316.2.2 软件设计原则 316.2.3 软件体系构造 326.3 中心站主要功能 336.4 自动气象站的建设 336.4.1 气象观测概述 336.4.2 气象采集系统 347 采集系统的牢靠性 377.1 电源治理 377.2 雷电防护 387.3 信道牢靠性 398 系统安全 398.1 数据安全 398.2 系统安全 409 实施组织与培训 41附录 1墒情监测点的勘查和土壤含水量的测定方法 43附录 2墒情报送制度与报送方法 481 概述1.1 建设墒情监测系统的必要性土壤墒情监测是水循环规律争论、农牧业浇灌、水资源合理利用与抗旱救灾根本信息收集的

4、根底工作。墒情监测负责收集旱作农业、牧业的墒情信息，收集农业和环境干旱的信息。为指导农牧业浇灌、分析干旱的形成与分布进展、抗旱救灾决策供给准确的信息， 是水资源合理利用，水资源科学治理和抗旱救灾决策的最重要的根底工作。其最重要的要素是土壤含水量的监测！我国是受干旱影响较为严峻的国家，旱灾平均每两年就要消灭一次，平均年受旱面积为 2023 万 hm2 以上，占我国气候灾难的 59.3%，因此干旱缺水已成为制约国家农业和整个国民经济进展的重要因素。我国从上个世纪中叶就开头了土壤水份的监测，先后承受了烘干称重、中子水份计和 TDR 时域反射仪等方法，这些方法虽然可以实现土壤水份的测量，但均无法在野外

5、、无人职守的状况下自开工作，更无法实现墒情数据的自动传输、处理和统计，无法适应当前的农业、抗旱决策以与城市绿化的现代化建设的需要，造成一种遇旱而抗的被动局面。为此， 有必要建设墒情监测自动化系统，以保证我国经济的持续增长和社会稳定。1.2 系统建设任务依据国家墒情监测规和监测站实施方案和实时规程，整个墒情监测系统包括如下建设任务：测站选址、地理勘查、土建施工、设备选购、安装调试、软件开发等。依据墒情监测工作需要，从系统集成角度考虑系统建设任务主要包括以下四方面容： 采集系统的建设：包括墒情与气象传感器的选型、率定、安装等； 通讯传输系统的建设:包括通信方式确实定，通信设备的选型，安装调试等；

6、监测应用软件系统的建设：完成软件的开发设计，实现系统集成；1 / 55 监测中心网络建设：包括中心站设备配置与其局域网的建设；1.3 系统建设目标 通过墒情自动化监测系统的建设，承受先进的墒情监测仪器，实现无人值守状况下的自动监测； 承受先进、牢靠、稳定的通讯方式，实现墒情数据的自动传输； 通过中心监测软件的设计，实现数据的自动处理、统计、分析。通过墒情自动化监测系统的建设准确地引导、组织农民进展农业构造调整和生产布局的宏观决策，为农技推广部门和农民适时实行补充浇灌与农田蓄水保墒措施，提高水资源利用效率和效益，为防早抗旱技术措施的应用等供给科学依据。1.4 系统设计依据设计的主要依据是：土壤墒

7、情监测规SL000-2023国家防汛指挥系统总体设计大纲国家防汛指挥系统一期工程初步设计总报告国家防汛指挥系统一期工程旱情分中心设计指导书计算机软件开发规GB8566。1.5 系统设计原则规性系统建设中必需依据统一的规和标准，包括数据类型与存储格式，输入输出格式，用户界面设计等，标准应参照有关国际、国家和行业的标准与规，符合墒情监测和旱情信息治理系统工程的建设要求。先进性针对系统的具体需要，应综合利用遥测技术、网络技术、 GIS 技术、数据库技术与其他先进的软件技术与开发工具，来设计和开发系统。牢靠性在建设过程中，应承受各种软件质量把握技术，建立质量评估体系，保证系统运行稳定，数据传输安全牢靠

8、，数据处理准确无误。有用性要求系统整体构造清楚，系统界面简明直观，各类安装手册、用户手册等文档详尽明白，系统操作符合工作习惯，易于系统维护，充分满足省抗旱工作需要。系统利用现有资源进展整合开发，具有较高的资源利用率。集成性要求子系统有良好的集成性，数据调用处理和各种功能实现平滑过渡。开放性软件系统统一承受 Windows 操作系统平台，增加系统移植性。同时为了对系统进展修改、补充和不断完善，应承受开放式的构造设计，使系统在具有可扩大性的软硬件环境下，能在运行过程中不断地添加的操作功能和参与的信息，为系统的进一步开发预留接口。1.6 影响墒情变化的主要因素 降水量：自然降水是土壤水分的主要来源，

9、因此降水量的多少成为土壤墒情变化的打算因素。 气温：气温通过影响土壤中水分的蒸发，对土壤墒情变化产生重要的影响。 大风：一般大风持续时间长，空气对流加强，加速了土壤水分损失。 地形：地形凹凸不同墒情的分布也不同，一般地势较低的地形墒情较足。 其它因素：人们的耕作措施、植物蒸腾、光照强度等也对土壤墒情产生重要影响。1.7 墒情监测要素墒情和旱情与其进展趋势是同气象条件、土壤、土壤的水分状态，作物种类与其生长发育状况亲热相关的，因此墒情监测主要是对气象条件、土壤的物理特性、土壤水分状态、作物种类与生长发育状况四大要素进展监测。一气象要素气象观测要素主要有降雨量、气温、气压、温度、风速、水面蒸发量、

10、地温、日照等。对于墒情监测区有气象站的区域，为节约费用、避开重复投资，气象信息可以通过在监测软件系统建立与本地气象中心的，进展自动搜寻；或者与本地气象中心进展信息共享，通过发送气象简报的形式获得；对于墒情监测区或接近区无气象站的区域和重点灌区可以建立自己的小型气象站，其中气象观测场的建设应符合气象观测场的规要求，仪器与设备应依据气象部门的要求配置，并依据气象部门的观测规来进展气象要素的观测、记录和资料的整编。墒情监测点除收集气象资料外，还应收集当地气象部门的将来天气趋势预报，以了解墒情监测区的将来天气变化趋势。二土壤的物理特性土壤的物理特性由土壤的质地、土壤的构造、土壤的比重、土壤干容重、土壤

11、空隙度来表达。土壤的质地由当地的土壤颗粒级配清况来打算，其判别方法承受国际标准分类方法来进展。土壤垂向分布由层次构造时，需分析不同层次的土壤质地和其他的物理特性。三土壤水份状态土壤水份常数施土壤水份特性的重要指标，主要有饱和含水量，田间持水量、凋萎含水量与作物不同生长期适宜的含水量。土壤含水量施墒情和旱情监测的主要指标、土壤水份状态可由重量含水量、体积含水量、土层中的蓄水量和土壤相对湿度四个指标来表达。具体可依据规的换算关系来进展换算。另外浅层地下水水位的变化与地下水埋深也是影响土壤墒情变化的重要要素之一。实际墒情监测中也应对地下水进展监测。四作物种类与生长发育状况墒情监测站点还应收集代表区域

12、的作物种植状况，即作物的种类，作物的分布状况与各种作物占总面积的百分比。观测土壤含水量的同时记录作物的播种日期，作物生长发育期，观看作物的生长发育状况。记录代表地块的作物的水分状态，以涝、渍、正常、缺水、受旱等分级来表示。收集不同作物、不同生长期的适宜土壤含水量资料，此含水量值一般以土壤相对湿度来表示。旱地田间积水时间超过 24 小时为涝、地下水面达与土壤表层为渍、土壤含水量小于适宜土壤含水量时为缺水脱墒、土壤含水量小于凋萎含水量时为受旱。收集不同作物不同生长期脱墒和受旱的临界含水量资料，记录脱墒和受旱开头的日期，受旱的天数，代表区域干旱程度与干旱的分布状况。1.8 主要专业术语解释旱作农业区

13、：指主要依靠自然降雨和集水补充浇灌而从事农业生产的区域。除以粮食安全为核心的种植业外，还包括林果、牧草等种植区域。土壤墒情与早情监测：指通过对降雨量、气温、土壤含水量、农业技术配置、作物产量、灾难性天气等的观测记载，分析耕地土壤水分动态变化，分析土壤墒情对作物的影响与旱情程度。土壤墒情评定指标：以土壤含水量与田间持水量比值的百分数表示。依据土壤墒情评价指标，把土壤墒情分为五个等级，即过多、适宜、轻度缺乏、缺乏、严峻缺乏。 “过多” 为高于相对适宜含水量； “轻度缺乏”依据生产实际状况确定，介于适宜和缺乏之间； “缺乏” 为低于相对毛管断裂联系含水量； “严峻缺乏”介于缺乏和相对凋萎含水量之间。

14、 旱情评价指标：把旱情分为轻早、中旱、重旱、极旱四个等级。 墒情“轻度缺乏”即为“轻旱”； 墒情“缺乏” 即为“中旱”； 墒情“严峻缺乏” 即为“重旱”； 小于相对凋萎含水量即为“极旱”。2 墒情自动化监测系统总体设计2.1 总体思路墒情自动化监测系统是一套集土壤含水率数据的采集、传输、存储到对大量采集数据的集中治理、统计分析、推想以与显示的完整解决方案。系统是基于墒情监测、墒情预报、旱情分析、旱情统计、抗旱治理功能为一体的综合系统。通过旱情信息中心的建设，完成信息的接收、处理、公布、应用等工作；系统总体设计灾地市级建立旱情信息站、县级以下设立墒情采集点，建立全面、综合的旱情数据库和抗旱治理调

15、度模型，为抗旱决策供给科学依据和技术支持。全面实时监测和把握旱情的发生与进展趋势，提出相应的抗旱减灾对策，实现由单一农业抗旱向生产、生活、生态全面抗旱，由被动抗旱向主动防旱抗旱， 由传统抗旱向现代抗旱转变，提高抗旱工作水平！2.2 系统组成系统整体由采集终端、数据传输系统与监测中心三局部组成，构造如以以下图所示。6 / 552.3 系统功能墒情自动化监测系统能够在线监测土壤湿度、雨量、蒸发量、地下水水位等旱情监测数据，实现旱情数据的自动采集、记录、处理、传输，同时可以将实时数据通过多种通讯方式混合组网传送至中心站，通讯信道可实现主备路由自动切换。系统支持多级网络构造，平稳实现计算机网络与遥测网

16、络连接。系统软件平台承受 B/S 构造、TCP/IP 协议，可在网络计算机上通过扫瞄器实现数据的在线扫瞄，数据库存储承受分布动态同步数据存储，实现多个节点数据中心数据库之间任意表、站和参数的数据实时同步。1遥测系统功能要求实现全省市墒情信息自动采集、传输和接收，可承受中心召测、中心巡测和终端主动发送三种运行方式。2旱情信息治理系统功能要求利用现有工作根底，系统承受 B/S 和 C/S 混合的多层体系构造。以现有防办综合数据库为载体，进展确定的增加设计，形成旱情数据库，以地理信息系统为平台，通过 WEBGIS 效劳，使用 C/S 构造旱情相关数据的导入等功能，利用扫瞄器进展旱情信息的查询、分析、

17、推想、治理等交互。全面实现实时快速准确地搜集全省旱情有关的各类信息，如土壤墒情信息、水情信息、气象信息、农情信息以与水利工程蓄水、引水、提水等状况，通过对各类信息的综合分析，实时监测旱情进展过程和进展趋势，分析干旱灾难程度与造成的损失和影响，拟定抗旱减灾方案和对策。从而使省防汛抗旱总指挥部能与时全面把握全省围的旱情形势以与旱情对农业生产和群众生活造成的影响，实行有效的防旱、抗旱措施，以使旱灾造成的损失和影响降到最低程度。1建立旱情综合数据库，实现旱情信息的集中治理和二级信息共享。旱情数据库依据属性不同分为八类：气象水文数据、抗旱水源数据、抗旱工程数据、实时旱情数据、社会经济数据、抗旱治理数据、

18、历史旱灾数据、图形数据。数据库的表构造依据上述八类数据的分类标准，按国家防总表构造形式分别进展表构造设计。数据库治理系统承受大型网络数据等技术来建立，系统软件设计承受C/S 体系构造要求在省市级能用，旱情信息查询系统软件设计承受 B/S 体系构造要求在省市级能用。10 / 552 建立空间数据库，整合 GIS 数据和其他数据，统立基于效劳器承受ORACLE 数据库平台的空间地理数据库，实现各种应用系统共享。3） 完成COM+组件开发，COM+组件包括基于 ArcInfo 的电子地图组件，数据库访问组件、数据统计分析计算组件、墒情推想模型组件、遥感监测预报模型组件、旱情分析模型组件、旱灾评估模型

19、组件、文件上传组件、用户安全认证组件。4） 完成客户端软件开发，包括属性数据和空间数据库维护、各种应用模型治理、日志记录、系统配置。5） 完成扫瞄器端软件开发要求在省市级能用，包括以下模块：根本信息、水文信息、水资源信息、墒情信息、遥感信息、旱情分析、旱情推想、旱情统计、抗旱预案和评价、抗旱会商、系统治理。6） 系统集成和数据库开发要考虑遥感监测系统的数据、二期77 个固定点、23 个移动点和试验站的数据和气象数据的处理、传输和查询。7） 完成系统安全设计，包括数据库备份和恢复、系统资源讯问认证和防病毒安全。2.4 系统工作方式与数据流程系统设计承受间隙式连续工作方式，连续采样、实时记录最大墒

20、情数据，承受定时自报和召测/应答的混合工作体制。报送定时可设定为：6 小时、8 小时、24 小时。墒情遥测站可以承受召测、巡测、自报和人工发送四种运行方式。召测：监测中心向墒情监测站发送指令，墒情监测站接收到指令后采集实时墒情数据， 并将数据发送给监测中心；巡测：监测中心逐个向墒情监测站发送指令，墒情监测站接收到指令后采集实时墒情数据， 并将数据逐个发送给监测中心；自报：墒情监测站按设定时间间隔采集数据并发送给监测中心； 人工发送：通过终端置数操作，将数据编制并发给监测中心。2.5 系统特点土壤墒情监测终端操作简便易用，高效省时，取代传统的数据采集方式，从而节约大量人力物力和时间； 供给特有的

21、四种运行方式和混合式的工作模式，满足各种不同的应用需求； 多种数据传输方式可自由选择； 数据处理和传输完全实现自动化，有效避开在传输过程终由于人为因素造成的数据失真。3 墒情监测站网与站网布设3.1 墒情监测站网分类墒情监测站网可分为全国墒情监测站网、地方墒情监测站网和灌区墒情监测站网三种类型。属于全国墒情监测站网的根本监测站负责向主管部门与协议单位等部门报送墒情和旱情信息。国家墒情监测站网由国家统一规划，全国墒情监测站网的密度视历史上旱情和旱作农业、牧业的分布状况而定，对一般县、市，每市、县至少有两个监测点， 易旱县中每县至少三个监测点，历史上旱情严峻的市、县，每市、县需有3 个以上的墒情和

22、旱情监测点。地方墒情监测站网由地方负责规划，国家级墒情监测站点可纳入地方监测站网、地方墒情监测站网负责向地方各级主管部门公布墒情监测信息。灌区墒情监测站网由灌区负责规划，主要为灌区的农业浇灌和科学用水治理效劳，同时也有义务向上级主管部门报告墒情和旱情，地方和国家级站网也可以利用灌区的墒情监测站点作为自己的根本监测站点。国家和地方墒情监测站点同时也可以纳入灌区的墒情监测站网。国家和地方级墒情监测站网的根本站点可分为两类，即可浇灌耕地和牧场的根本监测站和无浇灌土地的根本监测站，同一地区国家级墒情监测站应有两类墒情监测点。3.2 土壤墒情监测根本站点的设置国家和地方墒情监测根本站点的观测位置应当相对

23、稳定，观测点的位置一经确定不得任凭转变，以保持墒情监测资料的全都性和连续性。进展墒情观测的代表性地块的选择应考虑其地貌的代表性，土壤的代表性、气象和水文地质条件的代表性和种植的作物的代表性。土壤含水量监测点设置在代表性地块中，选择代表性地块时应对其进展调查，其主要容有：（1） 地理位置，所属行政区划。四周地形与地物、地貌；（2） 水文地质条件，地下水测井状况与地下水理深；（3） 土壤质地、土层深度与土壤物理特性；（4） 作物种植的种类，种植制度；（5） 浇灌条件。在经过调查和代表性分析后，选定代表性地块并作代表性地块的土壤含水量空间变异性分析，以确定土壤含水量监测的平面空间的取样数目。国家墒情

24、监测站网代表性地块的选择应考虑气象要素、地下水要素的同期观测条件，代表性地块与气象站在气象条件上不应当有较大的差异。山丘区代表性地块应设在坡面上比降较小而面积较大的地块中，不应设在沟底和坡度大的地块中。平原区代表性地块应设置在平坦且不易积水的地块。土壤含水量观测点应布置在地块中心平坦的地方，应避开低洼易积水的地 点，且同沟漕和供水渠道保持确定的距离，避开沟渠侧渗对土壤含水量的影响。代表性地块平面布点方法可承受均匀布点法，一般同时在三个点采样，墒情监测站的土壤含水量承受同一平面深度三点的均值，采样点之间应保持确定的距离，采样点的位置一经确定，应保持相对的稳定，不应作较大的转变。采样点确实定主要考

25、虑采样位置对四周微地貌的代表性。国家与地方墒情监测站网的根本站点除收集代表性地块的土壤墒情资料外， 在发生脱墒和旱情的状况下，应在代表的区域中进展墒情巡测，巡测点的布设视土壤、水文地质条件、作物种类代表性等状况来确定。另外，当确定国家和地方墒情和旱情监测点的位置后，应对站点位置与代表区域的自然地理、水文气象、地质地貌、农田水利工程与农业种植状况进展调查。将调查的结果和统计的报表等输入监测中心的数据库，为监测参数的率定，土壤分类，抗旱决策等更好的效劳。3.3 土壤含水量垂向测点的布设土壤含水量垂向测点布设视观测目的、水文地质条件与土层的厚度来确定观测土层的深度、观测点的数目。垂向测点的数目可依据

26、观测区域的具体状况承受以下的方案。测点数测点深度cm一点法 30二点法 20、50三点法四点法五点法六点法10、30、5010、30、50、7010、30、50、70、9010、30、50、70、90、110土壤层薄的山丘区和地下水埋深浅的平原区可视具体状况承受一点法和二点法。国家和地方墒情监测站点的垂向测点布置应一样，地下水埋深浅的平原区测深可达饱和带上界面。国家和地方墒情测报站网的根本观测站点需承受三点法且测点一经确定后， 不得任凭改动测点的布置。国家和地方墒情观测站网的代表区域中的巡测点可承受一点法或两点法。灌区墒情监测站网代表性地块的垂向监测深度可达 80cm，承受五点法，而巡测点可承

27、受二点法或三点法。以试验和争论为目的土壤含水量观测，当地下水埋深较大时，土壤层的观测深度达含水量稳定的支持毛管水带即可，取土深度超过 110cm 时取土点的距离步长可加大、间距可取为 30cm，超过 200cm 时间距可承受 50cm。当垂向土壤存在层次构造时，垂向测点的布置应考虑土壤的层次构造，在土壤质地有很大变化且厚度超过 20cm 的层次中应有观测点。在灌区墒情观测站网中，假设监测任务重，按规规定的要求难以完成墒情同步观测的条件下可以进展垂向测点精简分析。进展不同测点数计算的土层平均含水量对多点法计算土层实际含水量的代表性分析，精简垂向测点的数目。4 墒情遥测站设计墒情遥测站是一种野外工

28、作、无人职守、自动定时采集墒情数据的自动化遥测站分为移动站和固定站两种。主要实现土壤含水率数据的自动采集和存储， 并通过各种通信网络向监控中心报送数据和承受监控中心的指令。4.1 设备构成设备配置主要由墒情传感器、墒情遥测终端机、电源系统、通讯设备等组成。依据地域特点和监测需要遥测站还可配置雨量、温度、蒸发、风速/风向、气压等传感器构成旱情综合测站。如以以下图所示：4.2 遥测站功能遥测站主要功能：实时、在线自动测量墒情数据；12 / 55 可依据现场通信条件选择通信信道设计； 可设置各种参数，如站号、采样间隔时间、定时自报时间、通信参数等； 具有随机自报、定时自报和应答功能； 具有人工置数功

29、能； 具有固态存储功能，断电时能保存数据和设备信息不丧失； 具有低功耗特点和电源电压告警功能。4.3 土壤墒情监测点区域选站原则和相关土建土壤墒情监测点区域选建应参照现有的区域类型和农业区划、地貌类型、降水时空分布特点，进展建设。土壤墒情监测点选站原则：标准站建设应表达布局合理、高标准、数据采集牢靠原则。在区片围， 依据代表土壤类型、耕地类型旱川地、梯田、塬地、坡耕地和作物种植制度等建立墒情监测标准站。墒情监测标准站(点)的构成：每个墒情监测标准站包括一个主点和假设干个辅点，以与 10 亩试验地。主点位置选择应考虑能够代表当地气候类型、地貌地形、土壤类型、生产布局等因素，须设在空旷平坦、能够反

30、映当地土壤墒情变化特点、并便于进展设备治理的地块上。每个主点设置 56 个辅点。辅点位置应考虑当地耕作制度、浇灌方式、浇灌保证率、技术模式等因素，位置选择在当地典型旱作农业模式和技术治理水平的地块上。试验地用于不同技术模式的土壤水分变化试验争论。13 / 55一主点的建立墒情监测主点位置确定后，必需应用 GPS 定位，并设立保护性标志，长期保持不变。主点配置定点实时土壤墒情监测设备和小型气象站各一套或与当地气象部门共享气象数据。建立的主要过程是：选好主点后，开挖一个长 1m,深度为 80cm 的土壤剖面坑，将插入探头一面削刮平坦，自上而下量取 10、20、40、60cm 位置标记，手持探头沿平

31、面在标记处平行插入，直至不动，将探头连线加以固定，并将连线通过穿线管埋入地下或沿墙面加以固定，固定好连线后，将连线与由多通道数据采集器与计算机连线分别进展连接，然后进展仪器调试。仪器调试主要包括以下容， 一是翻开监测仪，将数据采集器采集时间定为 5-10 分钟进展数据采集，将采集数据和近年来当地采集数据进展比较，假设觉察数据消灭问题，应与时对探头进展调试或将探头重插入，直至得到较为满足的结果；二是对采集数据进展确定时间跟踪数据比较，并在相邻近的地方，用酒精燃烧法进展同层次土壤水分测定， 了解仪器安装后土壤墒情变化；三是仪器稳定后，将数据采集器采集时间定为4 小时直至 6 小时采集数据。14 /

32、 55二辅点的建立辅点位置设立在承受不同技术模式的耕种农田里，配置土壤水分速测仪假设干台与土壤采样设备。其监测方法为：依据地形按“S 型”线路采样测定，尽可能削减梯田与地边、地中水分含量的误差，承受穿插法、分、中、边三个部位设置取样点，先将 10cm 探头安装在传感器上，水平插入，翻开测试仪器，得到10cm 土壤水分数据并进展记录，然后将 20cm 探头水平插入得到 20cm 水分数据进展记录，然后向下挖一铣土约为 20cm,将测定面取平，并将 20cm 探头水平插入，得到 40cm 水分数据进展记录，最终沿用以上方法，测定60cm 水分数据进展记录。记录数据后，填埋好土坑。以上方法应连续屡次

33、，求取同一层次多点平均值作为最终的结果。4.4 仪器安装调试与数据校验监测仪器的数据校验工作是墒情监测工作的根底，也是保证监测数据质量， 确保与时、有效地供给上报牢靠的监测数据，提高监测技术工作水平重要环节。为此，各监测站建立后，要求抓紧进展墒情监测仪器与常规测定方法间的比较、校验工作，以提高监测数据质量。土壤墒情与旱情监测工作一般承受承受仪器测定与试验室化验分析相结合的方法，以仪器监测为主，以试验室分析数据对仪器进展必要校正的方法。同时15 / 55各点也承受酒精燃烧法、土壤样品烘干法等常规土壤水分分析方法，进展了土壤水分监测数据的类比、校验分析。主要工作方法是，在用墒情传感器测定墒情数据时

34、，同时用铝盒采集相应土层平行土样，并带化验室统一处理后，用常规测定方法主要使用烘干法测定土壤水分含量，由于烘干法测试的精度较高，样本间测试误差小，能够反映土壤水分真实结果。并以此为根底，通过大量土壤烘干测试样品比较，依据土壤质地、土壤田间持水量、土壤容重等统一进展计算，找出水分经典测试方法与速测仪数据的相关关系与估算值，得出两者间相关数据，对土壤水分数据进展测试校正。4.5 主要设备4.5.1 墒情传感器土壤墒情监测主要承受仪器测试法。这里介绍一下中国农业大学生产的速测仪系列产品。该产品由 SWR1 型、WR-2 型土壤水分传感器和 TSC型智能化土壤水分速测仪固定式、TSC型智能化土壤水分速

35、测仪移动式两局部构成。土壤墒情监测设备可选为“TSC型固定式土壤水分数据采集器”固定式。16 / 55该设备由 4 个 SWR1 型土壤水分传感器、多通道数据采集器和计算机构成。SWR1 型土壤水分测量传感器分别埋入 010、1020、2040、4060 厘米土层。多通道数据采集器带电池 RAM，可长期保持数据，备有 RS 232 通讯接口， 可以与计算机进展通讯。并配有专用软件 Soil Water，具有数据通讯、数据保存、查看历史数据、删除数据等功能。多通道数据采集器安装在便于治理并有避雨条件的地方。可通过配置笔记本电脑或移动PC 电脑与多通道数据采集器的接口随时对接采集相关墒情信息。辅点

36、、试验地的土壤墒情监测承受 TSCII 型智能化土壤水分移动式速测仪， 由 SWRl 型土壤水分传感器和以微处理器为核心的智能速测仪两局部组成。它由 1 个 SWR 型土壤水分传感器、多通道数据采集器两局部构成。SWR 型土壤水分传感器共有 6、10、15、20cm 四组可拆式探头组成。其优点是便于携带，可在瞬间读取监测数据，在农田、设施温室等随着进展土壤墒情监测，应用围较广。仪器安装调试较为便利。4.5.2 数据采集终端一般选用通用的数据采集终端。要求如下： 承受定型产品，构造简洁、牢靠、性能先进、低功耗、可以依据不同的要求进展灵敏配制。 可以远程配置各种采集参数。 可采集多种类型的传感器数

37、据，集数据采集、存贮与通信于一体， 可利用超 PSTN、短波电台、CDMA、GPRS 等多种通信方式，组建统一的墒情采集、传输网络。 可以以自报、自报-确认和召测三种工作体制混合组网。 具有现场显示功能，屏蔽调试数据功能。 有功耗把握，蓄电池保护和避雷保护措施。19 / 555 墒情自动化监测系统通信设计墒情自动化监测系统通过通信信道的选择构建墒情通信网，将各个墒情遥测站所采集的墒情与气象等数据包括固态存储数据采集仪猎取的土壤水份含量、蒸发、气温、风速风向等信息与人工置入信息，实现准确、与时地传输到地市 的相关部门。墒情自动化监测系统常用的通讯方式有：超短波、PSTN、GSM、CDMA、GPR

38、S、等，遥测终端支持各种通讯方式，各地应依据当地实际状况选择适宜的通讯方式。各种通讯方式可以分为专网和公网两种根本类型。从进展趋势看，使用公网或依托公网的专网将在墒情自动化监测系统的通讯网络建设中占据更大比例。下面对各种通讯做一简要介绍后面重点介绍 GPRS/CDMA 的组网。5.1 公共交换网PSTN拨号方式是多年来在水文和其它部门广泛使用的的一种具有组网灵敏、本钱低、维护便利等优势的通信传输手段。但由于系统运行通话费用较高，实时性差， 带宽有限而且发送数据间隔较长，不能与时实时地反映状况。在实际使用过程中往往作为备用信道使用。拨号网PSTN，Public Switched Telephon

39、e Network是利用公用系统实现终端与计算机，终端之间或计算机之间通信的网络。拨号网是一种数据通信系统，它是由计算中心子系统、数据通信网络和数据终端三局部组成。数据通信网络由交换网或租用专线与相应的数据传输设备构成。在交换网上，承受话音频带数据传输方式。接通线路后，由频带调制解调器 Modem转换数据信号完成数据传输。拨号连接是通过线以拨号方式接入网络的广域网连接方法。拨号线连接方法主要用于个人计算机接入 Internet 或本地局域网，也可以通过路由器供给的按需拨号功能，实现局域网的远程互联。（1） 适用围用 PSTN 信道组建报汛通信网，适用于已安装程控的各类墒情遥测站。（2） 主要优

40、缺点PSTN 组网的主要优点有：a. 适用围广；b. 用 PSTN 组网，传输速率高，没有无线通信中常常遇到的同频干扰问题，传输质量也较高；c. 承受特地的调制解调器后，电路的响应速度快，一般一个站点的数据通信在 36 秒钟即可完成。d. 技术成熟、设备简洁，价格低廉。无论是设备造价还是运行经费，都明显低于无线信道组建的专网。PSTN 组网也有缺点和必需认真对待的问题：（1） 传输时效不甚抱负。由于 PSTN 承受电路交换方式进展通信，作为交换机， 如经过的交换局过多建立通信花费的时间就会增多，同时如承受通用调制解调 器，由于沟通电路后还要协商通信速率，这样一个测站数据的传输需要 3040 秒

41、，在系统容量较大、且承受通用调制解调器的条件下，时效慢的问题相当突出， 可通过在分中心安排多条线路或设置集成转发站来解决。（2） 局部报汛站的属农话线路，线路质量不高，防范自然灾难的力气低；当线路较长时，建设、修理费用也高，使它应用受到限制。（3） 当承受通用的调制解调器时，其功耗相当大，使用中必需实行节电措施。一般在不工作时，设计为休眠状态；在需要发送数据时，通过终端设备或振铃信号上电工作。（4） PSTN 属有线通信信道，防雷避雷问题格外重要，假设解决措施不得力，会构成引雷设备，极易造成设备因雷击而毁坏。（5） PSTN 用于通信组网后，如何兼顾数据传输和语音通信两种需求，尚待进一步探究。

42、有关单位正在研发，寻求较有用的技术途径。5.2 超短波信道超短波是指工作于 VHF/UHF 频段30300MHZ的信道。各地可依据国家规定结合实际需要选择适宜的频段，报请当地无线电治理委员会批准后实施。（1） 适用围a.电信公用通信网不能掩盖的，或虽被掩盖但牢靠性较差的站点。b.平原和起伏不大的小山区和丘陵地区。c.目前已建成超短波通讯网的地区。（2） 优缺点a.优点信道稳定，根本不受天气影响；技术成熟，设备简洁且易于配套，建设周期短； 实时性能好；功耗小，很适合无市电地区运行。b.缺点和设计中应认真对待的问题在用户拥挤的地区多为经济兴盛地区，各种干扰同频干扰日趋严峻。 山区与远距离的超短波通

43、信需在野外高处建中继站，雷击是一个突出问题，维护治理极为不便。有些地区天线需高挂，从而造成塔杆造价过高。无论从通信的牢靠性考虑，还是从节约通信网建设投资来考虑，每条超短波电路的专用中继站均不得超过 3 级。5.3 全球移动通信系统GSM移动通信是我国近十多年来进展最快的一种通信系统，目前已掩盖我国很多城镇，不少地区正逐步向农村扩展延长。GSM 是电信部门向用户供给的一种数字通信资源，是一种无线通信公网。承受 GSM 信道组建墒情监测通信网，原则上适用于GSM网所能掩盖的站点和地区。利用 GSM 信道实施墒情信息传输，可实行两种方案：（1） 遥测站、监测分中心均配备手机，在特地通信软件的支持下，

44、依托 GSM 公网完成测站-分中心的点对点的墒情数据上报。（2） 通过与电信部门的协商，在 GSM 短信息中心配置专用的墒情数据效劳器， 再通过数字数据网DDN、非对称数字用户环路ADSL等数字电路完成向分中心等的数据转发。实践说明，利用GSM 公网，特别是GSM 专业短信息平台组网，优点突出，技术也比较成熟。20 / 55利用 GSM 短信息平台组网，具有以下优势：a. 系统响应速度快，传输时效好，信道稳定牢靠。b. 系统容量较大，可传输的数据量大。一条短信息所能容纳的数据量最多可达 100 字节以上。c. GSM 信道无需中继，即可用于无线远程传输，加上它属于双向通信，可便利地实施远程把握

45、，所以组网格外灵敏。d. GSM 系统设备体积小、重量轻、功耗低。由于不需要架设室外天线，安装便利，不仅一次性建设投资少，而且维护治理简洁，运行费用低。选用 GSM 组网，应留意以下几个问题：a. 在进展 GSM 信道设计时，必需进展测站与 GSM 基站间的电路测试估测。阅历说明，只有在测站所在地的场强比 GSM 手灵活敏度高出 1020db 左右时， 方可保证数据的牢靠传输。b. 在遥测站由通信终端机所把握的工作模式上，推举承受直读模式，以避开在 SIM 卡完成数据的存储之后再读数据时可能发生影响下一条短信息接收的问题。c. 为节约电源消耗，测站 GSM 通信模块宜设计为在不发数据时处于休眠

46、状态，发信息时上电启动，短信息发送成功取得确认后恢复休眠状态。分中心的GSM 手机设备需长期处于开机值守状态，应留意在数据到来时随时读取。d. 当网络容量格外大时，或在公共节假日期间，GSM 短信息平台可能发生信息拥塞。解决此问题的最有效方法就是通过与电信部门协商，在 GSM 短信息中心设置专用的墒情信息效劳器，再通过数字数据网 DDN、非对称数字用户环路ADSL)等数字电路完成向分中心等的数据转发，这样既可保证畅通率，又使系统数据传输更加快捷。e. 假设手机模块长期处于值守工作状态，则应实行措施定期对其复位，以免手机死机。另外，由于 GSM 是一个相当简洁的系统，各地的网管和电路质量也不完全

47、全都，因此应重视当地 GSM 状况的调研，严格遵照 GSM07.05、GSM07.07 协议编程； 对可能发生的意外要有应对策略，如合理使用数据重发机制、或切换至备用信道等措施。21 / 555.4 GSM 的通用无线分组业务GPRSGPRS 是 GSM 系统的无线分组交换技术，不仅供给点对点、而且供给广域的无限 IP 连接，是一项高速数据处理的技术，方法是以“分组”的形式将数据传送到用户手中。GPRS 是作为现行 GSM 网络向第 3 代移动通信演化的过渡技术， 突出的特点是传输速率高和费用低。GPRS 上行速率较 GSM 为高，下行速率则可达 100Kbps。在开通 GPRS 地区的遥测站可考虑选作墒情通信信道。GPRS 具有速度快、使用费用低的特点，其传输速度可达 171.2kb/s。与有线通讯方式相比，承受 GPRS 无