人工監(jiān)測的方法及原理

    土壤含水量垂直測點(diǎn)分布應(yīng)根據(jù)監(jiān)測目的、地質(zhì)條件、土層的厚度而確定。監(jiān)測點(diǎn)人工取樣采用環(huán)刀對地表表層下10cm、20cm、40cm 三個土層進(jìn)行垂直取樣，每個土層取 3 個土樣，以烘干稱重法計(jì)算其含水量。烘干法是土樣從現(xiàn)場采取后放入鋁盒中，對其進(jìn)行編號，天平稱重記錄數(shù)據(jù)。烘箱或微波爐進(jìn)行烘干，烘箱溫度設(shè)制在105℃±2℃，持續(xù)恒溫8h，烘干結(jié)束，冷卻后天平稱重記錄數(shù)據(jù)。土壤含水量可采用以下公式計(jì)算：
    ω=（ω1-ω2）/（ω2-ω0）×100％
    式中：ω——土壤重量含水量；
    ω1——濕土+盒重；
    ω2——干土+盒重；
    ω0——鋁盒的重量。

土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)的原理

    利用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，每隔一段時間采集一次它所攜帶的各類傳感器的數(shù)值，不同的傳感器提供的數(shù)值不同，將這些數(shù)值打包后，在通過無線網(wǎng)提交給數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。并利用太陽能進(jìn)行充電、實(shí)現(xiàn)墑情信息的遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)測，同時，利用再多個采集點(diǎn)設(shè)置帶有GPS裝置的固定監(jiān)測站，并通過上位機(jī)GIS軟件實(shí)現(xiàn)大面積區(qū)域的土壤墑情實(shí)時監(jiān)測。土壤墑情檢測設(shè)備主要是基于時域反射和頻域反射，這兩種均是通過測量土壤介電常數(shù)的變化，間接測定土壤含水量。介質(zhì)在外加點(diǎn)場時會產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場，終介質(zhì)中電場與原外加電場比值即為相對介電常數(shù)，又稱相對電容率。從人工與自動監(jiān)測資料對比中發(fā)現(xiàn)，誤差較大的都是自動監(jiān)測數(shù)據(jù)偏小的問題。

土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

    土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源是通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊采集得到的。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，經(jīng)過解析后在存儲到數(shù)據(jù)庫中，為用戶界面和統(tǒng)計(jì)分析模塊提供數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心包括接受和解析模塊、用戶界面模塊、分析模塊、統(tǒng)計(jì)模塊、數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)。其中數(shù)據(jù)接受和解析模塊用于監(jiān)聽數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的連接請求和接受其發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給解析模塊將數(shù)據(jù)包拆解可利用的數(shù)據(jù)并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中。圖形用戶界面模塊用于顯示土壤信息，包括實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，顯示形式可以是表格形式或者是圖形形式；對各個采集點(diǎn)的信息進(jìn)行查看和管理，在連接狀態(tài)下可以通過界面發(fā)送命令。
    數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計(jì)模塊用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比對。在接收實(shí)時數(shù)據(jù)時就對數(shù)據(jù)進(jìn)行了初步的分析，如果土壤參數(shù)出現(xiàn)異常，就會給用戶發(fā)出警報(bào)。

土壤墑情人工監(jiān)測與監(jiān)測系統(tǒng)的對比

    從自動監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)分析：
    1、電信號測量的誤差，即由儀器的電磁波在介質(zhì)中傳播得到的介電常數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓/電流產(chǎn)生的誤差。
    2、由電信號轉(zhuǎn)換為土壤含水量的誤差，即由儀器廠家野外采集土樣，在實(shí)驗(yàn)室里率定出來的系數(shù)，該過程人為因素影響較大，地區(qū)差異大。
    3、儀器本身的故障誤差，人工置數(shù)器在實(shí)際工作中比較常機(jī)的情況。如果不正常就存在通信問題，查看各設(shè)備的連線是否松動，設(shè)備采集時間是否達(dá)到要求。
    自動墑情監(jiān)測設(shè)備應(yīng)定期保養(yǎng)、維護(hù)，發(fā)現(xiàn)有故障及時維護(hù)。人工烘干法雖然是*的標(biāo)準(zhǔn)方法，但是比較費(fèi)工耗時，信息的時效性較差。隨著科技的進(jìn)步，在部分地區(qū)建設(shè)土壤墑情自動監(jiān)測站，提高了土壤墑情監(jiān)測信息的實(shí)時性。土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)通過傳感器對土壤進(jìn)行間接測定，可以使墑情資料連續(xù)性、時效性，減少人力資源，儀器安裝操作簡單，為了提高數(shù)據(jù)采集和存儲的一體化。