土壤水分監(jiān)測(cè)（土壤水分速測(cè)儀 ）與灌溉預(yù)報(bào)系統(tǒng)研制主要包括技術(shù)研究與實(shí)驗(yàn)研究?jī)纱蟛糠帧＜夹g(shù)研究把農(nóng)業(yè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等應(yīng)用于作物用水信息采集與管理,實(shí)現(xiàn)集信息采集-處理-決策-信息反饋-監(jiān)控為一體的調(diào)度系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置和灌溉系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度,土壤水分監(jiān)測(cè)設(shè)備、作物信息采集設(shè)備、便攜式灌溉預(yù)報(bào)裝備的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)研究包括主要作物的生長(zhǎng)發(fā)育期用水?dāng)?shù)據(jù)、不同土壤的墑情數(shù)據(jù)、淺層地下水量數(shù)據(jù)的收集、測(cè)量與分析,并將研制的設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試與應(yīng)用示范,分析并校正實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
      水分含量傳感器及其設(shè)備設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的基礎(chǔ)與難點(diǎn)之一,設(shè)計(jì)適用于多點(diǎn)、定位監(jiān)測(cè)土壤剖面水分分布狀況的新設(shè)備,適用于溫室和田間條件的土壤水分自動(dòng)監(jiān)測(cè)新設(shè)備,以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。土壤水分檢測(cè)系統(tǒng)使用環(huán)境比工業(yè)方面更惡劣,如高溫、高濕等,因此穩(wěn)定性好、耐用性強(qiáng)的傳感器才不容易出故障。目前的研究方向主要在消除土壤、環(huán)境對(duì)作物用水信息采集的過(guò)度干擾研究方面形成突破,使傳感器具有快速、高精度的特點(diǎn)。目前發(fā)展起來(lái)的駐波比法,通過(guò)測(cè)量傳輸線兩端的電壓差即可獲得土壤容積含水量信息。測(cè)量要求簡(jiǎn)單,精度高,線性度好,響應(yīng)速度快,而且對(duì)土壤質(zhì)地的影響小,適合應(yīng)用于計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)。采用32位嵌入式控制器,進(jìn)行土壤水分信息采集、處理與顯示。連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的設(shè)備系統(tǒng)框圖如圖1所示。

      主控制器可以選擇32位LPC2114系統(tǒng),采用CAN總線控制,組成分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),LPC2114系統(tǒng)與以太網(wǎng)控制器接口,通過(guò)WEB服務(wù)器直接與網(wǎng)絡(luò)相連。數(shù)據(jù)采集和處理是整個(gè)設(shè)備的核心,由于傳感器輸出的是近似直流的慢變電壓信號(hào),因此放大電路應(yīng)選用高精度和低漂移的運(yùn)算放大器。采集的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)控制器,可與互聯(lián)網(wǎng)相連,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式發(fā)布土壤水分與其他相關(guān)信息,為墑情預(yù)測(cè)與灌溉預(yù)報(bào)作準(zhǔn)備。各路土壤水分信息通過(guò)傳感器送到數(shù)據(jù)采集器,同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)獲取模塊可以輸入土壤墑情等其他信息(氣象信息、地下水位、土壤特性、作物生長(zhǎng)狀況等)。