土壤墑情自動(dòng)監(jiān)測站是一種全天候無人值守的智能化土壤監(jiān)測系統(tǒng),在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。它通過集成多參數(shù)傳感器、數(shù)據(jù)采集終端、通信模塊和供電系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤水分、溫度、鹽分等關(guān)鍵指標(biāo)的自動(dòng)化、連續(xù)化、遠(yuǎn)程化監(jiān)測。其中,土壤水分傳感器多采用頻域反射(FDR)、時(shí)域反射(TDR)等技術(shù),能精確測量不同深度土層的土壤水分含量;土壤溫度傳感器則基于熱敏電阻原理,準(zhǔn)確反映土壤溫度狀況。
土壤墑情自動(dòng)監(jiān)測站的核心硬件設(shè)備:
1、傳感器單元
土壤水分傳感器:
類型:電容式、TDR(時(shí)域反射法)、FDR(頻域反射法)或微波諧振式。
功能:測量土壤體積含水量或質(zhì)量含水量,精度通常為±2%以內(nèi)。
特點(diǎn):支持分層埋設(shè)(如10cm、20cm、30cm等深度),反映不同土層墑情。
土壤溫度傳感器:
類型:熱敏電阻(PT100/PT1000)或NTC傳感器。
功能:監(jiān)測土壤溫度,輔助分析水分蒸發(fā)與作物生長關(guān)系。
擴(kuò)展傳感器(可選):
土壤電導(dǎo)率傳感器(監(jiān)測鹽分含量,用于鹽堿地評(píng)估)。
土壤pH傳感器(檢測酸堿度,影響?zhàn)B分吸收)。
降雨量傳感器(氣象關(guān)聯(lián)分析)。
風(fēng)速、空氣溫濕度傳感器(綜合環(huán)境監(jiān)測)。
2、數(shù)據(jù)采集與控制單元
微控制器(MCU):
負(fù)責(zé)采集傳感器數(shù)據(jù),執(zhí)行預(yù)處理(如濾波、校準(zhǔn))。
常見型號(hào):STM32、Arduino、ESP32等。
數(shù)據(jù)采集器:
功能:定時(shí)讀取傳感器數(shù)據(jù),存儲(chǔ)本地并轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)程平臺(tái)。
支持多通道輸入(如8~16通道),可連接多個(gè)傳感器。
通信模塊:
4G/5G模組、LoRa無線模塊、北斗衛(wèi)星終端或NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)模塊。
用途:將數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)或本地服務(wù)器,支持遠(yuǎn)程配置指令下發(fā)。
3、供電系統(tǒng)
太陽能供電:
組件:單晶硅/多晶硅太陽能板、充電控制器、鋰電池組。
特點(diǎn):適合野外長期運(yùn)行,續(xù)航能力可達(dá)數(shù)月至數(shù)年。
備用電源:
鋰電池或鉛酸電池,應(yīng)對(duì)陰雨天氣或光照不足情況。
4、防護(hù)與安裝結(jié)構(gòu)
防護(hù)箱:
材質(zhì):防水、防塵、耐腐蝕(如IP68鋁合金或ABS工程塑料)。
功能:保護(hù)電子設(shè)備,內(nèi)置散熱孔或風(fēng)扇防止高溫?fù)p壞。
傳感器防護(hù)罩:
防止泥沙、根系破壞傳感器,延長使用壽命。
安裝支架:
類型:固定式(地面安裝)或便攜式(可移動(dòng))。
設(shè)計(jì):可調(diào)節(jié)高度,適應(yīng)不同地形(如農(nóng)田、山坡)。