農(nóng)田玉米土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

臧賀藏　王猛　張杰　李國(guó)強(qiáng)　趙晴　胡峰　鄭國(guó)清

摘要：[目的]研發(fā)農(nóng)田玉米土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，獲取實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)農(nóng)田玉米土壤墑情信息，為玉米科學(xué)灌溉提供數(shù)據(jù)支持，以保證夏玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。[方法]采用GPRS網(wǎng)關(guān)接人互聯(lián)網(wǎng)，433Mhz無(wú)線電組成本地局域網(wǎng)的方式，在河南省永城市等市（縣）的玉米田地安置土壤墑情監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)土壤墑情信息進(jìn)行自動(dòng)采集和分析。[結(jié)果]土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)玉米大田土壤墑情的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、在線地圖定位、歷史數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)分析及短信預(yù)警等功能。自2015年以來(lái)，在河南省永城市、汝州市、西華縣和原陽(yáng)縣等市（縣）進(jìn)行應(yīng)用，測(cè)試結(jié)果表明，該云平臺(tái)可準(zhǔn)確地對(duì)農(nóng)田玉米土壤墑情的變化規(guī)律進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)時(shí)定位監(jiān)測(cè)；通過(guò)土壤墑情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以真實(shí)反映農(nóng)田玉米土壤墑情實(shí)際狀況。[結(jié)論]設(shè)計(jì)的土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)能夠滿足農(nóng)田玉米土壤墑情科學(xué)監(jiān)測(cè)需求，為玉米實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉提供了在線數(shù)據(jù)采集與分析平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：玉米；土壤墑情；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S126 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1191（2017）11-2107-06

0引言

[研究意義]在玉米生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，土壤水分過(guò)多或過(guò)少現(xiàn)象相當(dāng)普遍，不僅對(duì)玉米植株生長(zhǎng)造成不利影響，還直接影響玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。適時(shí)適量水分投入是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)和水分高效利用的重要途徑。王同朝等（2014）研究土壤水分對(duì)河南省玉米產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)土壤水含率與夏玉米產(chǎn)量密切相關(guān)，當(dāng)田問(wèn)持水量達(dá)80%時(shí)，夏玉米籽粒產(chǎn)量最高。適量土壤墑情是保證作物健康生長(zhǎng)的必要條件，同時(shí)是衡量抗旱、節(jié)約水資源的一個(gè)重要指標(biāo)（Nameta1.，2012；Zhueta1.，2017）。傳統(tǒng)的土壤墑情監(jiān)測(cè)信息手段落后，方法單一，且耗費(fèi)人力，不能實(shí)時(shí)連續(xù)在線監(jiān)測(cè)，在生產(chǎn)實(shí)踐中大多處于試運(yùn)行狀態(tài)。因此，尋找和構(gòu)建一種能快速獲取大田玉米土壤墑情信息的監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，有利于在高溫干旱寡雨季節(jié)對(duì)夏玉米進(jìn)行適時(shí)適量灌溉，以滿足玉米對(duì)水分的需求，對(duì)保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。[前人研究進(jìn)展]目前，國(guó)內(nèi)已有專家學(xué)者在許多作物上開展了土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)構(gòu)建。樊志平等（2010）開發(fā)了基于ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)和J2EE三層B/S架構(gòu)技術(shù)的柑橘園土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)分析處理和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控；顧巧英等（2012）利用土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)葡萄園土壤墑情的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與灌溉決策；蔡甲冰等（2015）設(shè)計(jì)了土壤墑情的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與灌溉決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了作物田問(wèn)精量灌溉管理和控制。此外，李楠等（2010）開發(fā)了基于3S技術(shù)聯(lián)合的農(nóng)田墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要解決了土壤墑情采集組網(wǎng)，可起到定位作用，缺點(diǎn)是通信距離短；楊紹輝等（2010）研發(fā)了土壤墑情信息采集與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可利用移動(dòng)手機(jī)短信發(fā)送信息，其缺點(diǎn)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)讀取和本地多臺(tái)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)；楊衛(wèi)中等（2010）開發(fā)了吉林市土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是使用全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）短信上傳，費(fèi)用高、速度慢、不靈活，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集；劉衛(wèi)平等（2015）設(shè)計(jì)了一套基于銥星通信技術(shù)的土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，主要解決了偏遠(yuǎn)無(wú)GPRS信號(hào)地區(qū)的土壤墑情采集，其缺點(diǎn)是銥星模塊成本高，通信費(fèi)用貴，通信流量極小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量和高頻率測(cè)量。[本研究切入點(diǎn)]從應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，現(xiàn)有的土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)仍存在更新和進(jìn)一步完善的空間，以上這些系統(tǒng)均采用無(wú)線通信技術(shù)，但由于采集點(diǎn)分散、網(wǎng)絡(luò)通信費(fèi)成本較高，不易擴(kuò)展。[擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題]利用傳感器檢測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)，自主研發(fā)土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田玉米土壤墑情的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、在線地圖定位、統(tǒng)計(jì)分析和短信預(yù)警等功能，通過(guò)干旱預(yù)測(cè)模型和灌溉強(qiáng)度模型，解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)的諸多難題和不足，為玉米科學(xué)灌溉提供數(shù)據(jù)支持。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1總體結(jié)構(gòu)

綜合考慮農(nóng)田土壤墑情和所用傳感器的功耗、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)野外使用的方便性和靈活性及數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，本研究中土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、Internet網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器程序和客戶端程序組成（圖1）。由于玉米根系主要分布在0-60cm土層中，因此硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要實(shí)時(shí)采集3路土壤（上層0～20cm、中層20-40cm和底層40-60cm）濕度信息和1路土壤溫度信息（圖1）；同時(shí)，由于實(shí)時(shí)降雨量數(shù)據(jù)以土壤濕度的形式直接反映在土壤濕度傳感器上，因而降雨量測(cè)量對(duì)土壤墑情監(jiān)測(cè)并不是必須項(xiàng)。由圖1可知，多個(gè)土壤墑情采集點(diǎn)通過(guò)433Mhz的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成本地局域網(wǎng)，將采集信息匯總至一個(gè)中心點(diǎn)，信息上傳網(wǎng)絡(luò)方式需要根據(jù)中心點(diǎn)的情況進(jìn)行選擇，如果中心點(diǎn)有網(wǎng)絡(luò)，則優(yōu)先選擇有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳；如果中心點(diǎn)沒有網(wǎng)絡(luò)，則選擇GPRS的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析操作，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)服務(wù)器內(nèi)。

由圖1的左下部分可知，用戶登錄按照權(quán)限可查看相應(yīng)的部分，一個(gè)管理員賬號(hào)可管理多個(gè)普通賬號(hào)，每個(gè)普通賬號(hào)只能查看自己有權(quán)限查看的部分。當(dāng)用戶需要查看數(shù)據(jù)時(shí)，首先通過(guò)GET或POST向應(yīng)用服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)，應(yīng)用服務(wù)器收到請(qǐng)求后，對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行解析，然后從數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)返回給用戶，實(shí)現(xiàn)用戶的多終端數(shù)據(jù)查看和管理功能。

1.2硬件設(shè)計(jì)

本研究的土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)裝置主要包括電源模塊、用電管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通信模塊及遠(yuǎn)程服務(wù)器等7個(gè)部分（圖2）。（1）電源模塊分別與數(shù)據(jù)采集模塊和控制模塊相連，為其供電。（2）用電管理模塊主要控制數(shù)據(jù)采集模塊和控制模塊通電。（3）數(shù)據(jù)采集模塊主要用于實(shí)時(shí)采集和處理土壤墑情信息，其輸出端經(jīng)控制模塊連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，依次經(jīng)控制模塊和通信模塊連接遠(yuǎn)程服務(wù)器。（4）控制模塊用于根據(jù)遠(yuǎn)程服務(wù)器的指令控制數(shù)據(jù)采集模塊動(dòng)作，模塊采用stm32f104芯片，通過(guò)三極管放大電路控制繼電器開合，實(shí)現(xiàn)控制子電路通/斷電。（5）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊采集到的信息進(jìn)行存儲(chǔ)。通信模塊采用GPRS無(wú)線通信模塊，用于信號(hào)傳輸。（6）遠(yuǎn)程服務(wù)器主要用于接收、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并部署監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器端軟件。（7）數(shù)據(jù)采集模塊包括傳感器安裝尺及設(shè)置在傳感器安裝尺上的土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器，均采用輸出信號(hào)為4-20mA的電流型傳感器，傳感器安裝尺上刻有刻度，土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器設(shè)置在傳感器安裝尺的預(yù)留插槽位置，在使用時(shí)，將傳感器安裝尺按照刻度埋入地下，能夠保證所有點(diǎn)位的傳感器安裝深度一致，保證土壤墑情監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。數(shù)據(jù)采集模塊不間地采集土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器傳輸過(guò)來(lái)的電流信號(hào)，并將數(shù)據(jù)按照系統(tǒng)設(shè)定存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)在系統(tǒng)外部存儲(chǔ)器中，用于歷史數(shù)據(jù)查詢，與此同時(shí)，將拷貝一份數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)發(fā)送緩存中，當(dāng)收到遠(yuǎn)程查詢指令時(shí)，則將緩存中數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器。

電源模塊采用太陽(yáng)能電池板和蓄電池，太陽(yáng)能電池板與蓄電池相連，太陽(yáng)能電池板經(jīng)過(guò)太陽(yáng)照射后產(chǎn)生電流，通過(guò)太陽(yáng)能充電控制器變壓和控制后，給蓄電池和設(shè)備充電。如圖3所示，太陽(yáng)能電池板設(shè)置在墑情監(jiān)測(cè)立桿上，墑情檢測(cè)立桿由立桿上半部3和立桿下半部6組成，通過(guò)螺絲5固定連接，立桿上半部3的頂端設(shè)置有太陽(yáng)能電池板安裝支架2，太陽(yáng)能電池板安裝支架2上設(shè)置有太陽(yáng)能電池板托盤；立桿下半部6的底部固定設(shè)置有地埋基座7，地埋基座7與立桿下半部6互相垂直，在使用時(shí)，地埋基座7和立桿下半部6均埋設(shè)于地下，當(dāng)土回填后，土的重力壓在地埋基座7上，能夠保證土壤墑情監(jiān)測(cè)立桿的穩(wěn)定性。

1.3軟件設(shè)計(jì)

本研究中運(yùn)用VisualStudio2013作為開發(fā)工具，采用B/S與C/S混合開發(fā)架構(gòu)，采用WindowsServer2008操作系統(tǒng)和SQLServer2008數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，自主研發(fā)土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，包括Android版、PC版和Web版3種版本。功能結(jié)構(gòu)如圖4所示：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊，主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、曲線圖和預(yù)警信息管理等功能。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示主要通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)及數(shù)據(jù)分發(fā)管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，獲取的數(shù)據(jù)按照自定義的數(shù)據(jù)格式存入數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的土壤溫濕度數(shù)據(jù)，并以折線圖的形式顯示24h的數(shù)據(jù)變化情況。預(yù)警信息管理根據(jù)傳感器設(shè)定的閥值向用戶發(fā)送手機(jī)短信，進(jìn)行預(yù)警信息提醒。當(dāng)土壤溫濕度參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)手機(jī)短信的方式及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出警報(bào)提醒，從而幫助用戶制定相應(yīng)對(duì)策。

（2）數(shù)據(jù)分析模塊，主要包括查詢分析和對(duì)比分析等功能。該模塊可為用戶提供數(shù)據(jù)查詢、導(dǎo)出下載及統(tǒng)計(jì)分析等服務(wù)。尤其對(duì)玉米生產(chǎn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)到的土壤墑情參數(shù)進(jìn)行處理分析，以相應(yīng)的圖表形式呈現(xiàn)，輔助用戶及時(shí)了解玉米生長(zhǎng)情況。查詢分析主要以用戶選擇區(qū)域及節(jié)點(diǎn)信息、傳感器、時(shí)間類型、顯示方式、開始結(jié)束時(shí)間來(lái)查詢“所有數(shù)據(jù)”“小時(shí)均值”“日均值”“月均值”等數(shù)據(jù)，查詢分析結(jié)果均以表格形式顯示，對(duì)比分析則是以折線圖、柱狀圖、區(qū)域面積圖顯示監(jiān)測(cè)指標(biāo)的變化情況。

（3）地圖展示模塊，主要包括監(jiān)控站點(diǎn)管理和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示等功能。該模塊可直觀地為用戶提供監(jiān)控站點(diǎn)位置和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示的在線地圖定位。以REST發(fā)布的河南省矢量化地圖方式加載并展示所有用戶管理下的節(jié)點(diǎn)信息，通過(guò)配置經(jīng)緯度信息加載所有監(jiān)控站點(diǎn)最新采集數(shù)據(jù)展示。

（4）輔助決策模塊，主要包括干旱等級(jí)預(yù)測(cè)和輔助灌溉管理等功能。該模塊可根據(jù)當(dāng)前墑情監(jiān)測(cè)站采集到的數(shù)據(jù)情況，利用灰色預(yù)測(cè)模型，通過(guò)一定時(shí)間的數(shù)據(jù)觀察和記錄，對(duì)可能出現(xiàn)干旱的地區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)。輔助灌溉管理功能是根據(jù)實(shí)時(shí)墑情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和干旱預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，若旱情短期內(nèi)結(jié)束，提醒管理者注意作物長(zhǎng)勢(shì)狀況；若旱情在一段時(shí)間內(nèi)蔓延，則根據(jù)旱情的等級(jí)，提醒管理者進(jìn)行灌溉，提醒的內(nèi)容包括當(dāng)前干旱等級(jí)、干旱預(yù)計(jì)持續(xù)時(shí)間、干旱區(qū)域、灌溉強(qiáng)度等信息。

（5）系統(tǒng)管理模塊，主要包括用戶管理、節(jié)點(diǎn)管理和傳感器管理等功能。該模塊詳細(xì)記錄了系統(tǒng)所有的操作記錄。用戶管理是系統(tǒng)管理員對(duì)所有用戶登錄名稱、密碼等其他基本信息進(jìn)行權(quán)限設(shè)置與管理。節(jié)點(diǎn)管理是系統(tǒng)管理員對(duì)所有節(jié)點(diǎn)信息名稱、位置、硬件編號(hào)、獲取方式、采集命令等其他基本信息進(jìn)行設(shè)置與管理。傳感器管理是系統(tǒng)管理員對(duì)節(jié)點(diǎn)下硬件所包含的所有傳感器采集數(shù)據(jù)的基本信息進(jìn)行設(shè)置與管理。

2系統(tǒng)應(yīng)用

2.1系統(tǒng)的安裝與應(yīng)用

本研究設(shè)計(jì)的土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)于2015年在河南省永城市主要院縣合作示范區(qū)首次安裝，安裝數(shù)量為19套，之后汝州市、西華縣和厚陽(yáng)縣等市（縣）逐步開展試點(diǎn)。以永城市為例，圖5是監(jiān)測(cè)平臺(tái)在玉米大田實(shí)際運(yùn)行情況。系統(tǒng)自2015年安裝以來(lái)運(yùn)行狀況良好，玉米根區(qū)埋設(shè)3層土壤溫濕度傳感器，每隔3min自動(dòng)監(jiān)測(cè)土壤溫濕度數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可通過(guò)GPRS或有線方式傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)，便于進(jìn)一步挖掘和分析。

2.2墑情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示與分析

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊主要針對(duì)農(nóng)田玉米生產(chǎn)中的土壤溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。如圖6所示，PC版用戶通過(guò)點(diǎn)擊云平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面左側(cè)區(qū)域中永城A組土壤墑情某個(gè)監(jiān)控站點(diǎn)列表，在右側(cè)區(qū)域相應(yīng)顯示土壤墑情的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。以永城市1號(hào)演集鎮(zhèn)土壤墑情數(shù)據(jù)為例，該數(shù)據(jù)包括土壤溫度、土壤濕度信息，用戶可及時(shí)了解當(dāng)前玉米生長(zhǎng)的墑情信息，并根據(jù)這些信息進(jìn)行適量灌溉。如圖7所示，選擇傳感器、時(shí)間類型和顯示方式等信息，通過(guò)開始和結(jié)束時(shí)間來(lái)查詢土壤墑情數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將以多種信息顯示方式（數(shù)值、曲線、柱狀圖等），可實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)多站點(diǎn)墑情，提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析、曲線等功能。

2.3運(yùn)行成本分析

土壤墑情監(jiān)測(cè)站每次上傳數(shù)據(jù)包大小為19字節(jié)（5字節(jié)設(shè)備ID，2字節(jié)設(shè)備功能代碼，8字節(jié)數(shù)據(jù)內(nèi)容，2字節(jié)校驗(yàn)，2字節(jié)服務(wù)器狀態(tài)），目前設(shè)備使用的移動(dòng)物聯(lián)卡為10元包70MB流量/月，一個(gè)月70MB的數(shù)據(jù)流量可支持每分鐘高達(dá)80條以上的數(shù)據(jù)傳輸（（70*1024"1024）/19/（30*24*60）=89）。若數(shù)據(jù)量大可選擇20元包150MB/月，且移動(dòng)物聯(lián)卡有充值6個(gè)月包月費(fèi)用（送6個(gè)月包月費(fèi)用）的優(yōu)惠活動(dòng)。

3討論

監(jiān)測(cè)土壤水分和土壤溫度的數(shù)據(jù)及其變化規(guī)律是玉米生產(chǎn)的重要工作，從水源到玉米產(chǎn)量形成的整個(gè)過(guò)程，做好土壤墑情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，有利于指導(dǎo)節(jié)水灌溉。通過(guò)對(duì)夏玉米生產(chǎn)全過(guò)程的墑情監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)土壤墑情信息的實(shí)時(shí)采集，為夏玉米提供最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，進(jìn)而提高玉米生產(chǎn)過(guò)程中的精準(zhǔn)化管理水平。

趙雷（2014）利用GSM無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送土壤墑情信息，通過(guò)上位機(jī)軟件對(duì)地處偏僻、偏遠(yuǎn)且相對(duì)面積比較大的農(nóng)田進(jìn)行實(shí)時(shí)土壤墑情監(jiān)測(cè)。張緒利（2015）設(shè)計(jì)了基于GIS土壤墑情信息采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了土壤墑情數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)及歷史數(shù)據(jù)的查詢，解決了土壤墑情數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)及對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。宋晗（2016）提出了基于Zigbee的土壤墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了土壤墑情的數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。孫巖等（2016）設(shè)計(jì)了一套便攜式土地墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用GPRS實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸，可隨時(shí)隨地檢測(cè)土壤墑情并實(shí)時(shí)顯示。本研究采用太陽(yáng)能供電方式，無(wú)需連接外部電源和有線網(wǎng)絡(luò)，可選擇任意地點(diǎn)安裝，不影響玉米耕種收獲；同時(shí)節(jié)能環(huán)保，達(dá)到省電省網(wǎng)的效果。在任何有手機(jī)信號(hào)的地方，土壤墑情設(shè)備與服務(wù)器均可進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田玉米土壤剖面不同深度土壤墑情的變化情況，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)可通過(guò)GPRS或有線方式傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器，對(duì)任意時(shí)間段內(nèi)玉米土壤墑情進(jìn)行曲線分析，為玉米科學(xué)灌溉和管理提供技術(shù)支撐。

4結(jié)論

設(shè)計(jì)的土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)云平臺(tái)能夠滿足農(nóng)田玉米土壤墑情科學(xué)監(jiān)測(cè)需求，為玉米實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉提供了在線數(shù)據(jù)采集與分析平臺(tái)，也為研究其他作物的精準(zhǔn)灌溉提供借鑒。

（責(zé)任編輯鄧慧靈）