对一体化土壤水分监测仪的几点改进意见

足，开发了面向大规模和更广泛的应用场景的号称“中国管”的新一代土壤含水率测量设备。本文主要介绍了其特点及改进建议。

1 前言

随着我国国力的不断增强，农业已经走向了由传统农业向现代农业的转变之路，科技创新已逐步将人们从繁重的体力劳动中解放出来，针对农业生产应运而生了许多高科技设备仪器，一体化土壤水分监测仪就是近几年新兴的一种监测土壤水分的传感器，它是在重新审视土壤水分的应用要求和社会环境的基础上，借助互联网的颠覆性创新理念，结合现代工业设计中用户体验的分析技术，以及大数据和物联网的平台，重新设计的产品，集合了导管式和插针式的各项优点，又弥补了它们的不足，开发了面向大规模和更广泛的应用场景的号称“中国管”的新一代土壤含水率测量设备。

2 产品主要特点

一体化土壤水分监测仪主要具备以下特点：

2.1 低能耗，集成一体化

低能耗，首次通过交流电源充电后，后期可直接由太阳能电板为电池供电，无外部供电工作时间超过30 d；集成一体化即物联网通讯终端、数据存储和处理单元、多深度水分及温度传感器、高性能电池在一个管中集成。

2.2 精度高，稳定性好

监测数据精度达到正负2%以下，含同位温度校准，稳定性达到0.05%。

2.3 安装使用便捷

现场操作仅需15 min，对作物根系土壤扰动较小，无需现场校准，智能启停，极大地降低了人力需求。

2.4 环保

设备运行期间对环境无污染,撤场后对环境无残留污染。

2.5 大数据支持

可完整记录及备份产品生命期数据，支持大数据分析及移动设备访问。

3 仪器改进意见

根据安装和运行中出现的实际问题，对一体化土壤水分监测仪提出以下几点改进意见：

3.1 钻孔垂直度

该仪器的埋设深度根据监测作物种类的不同从60～120 cm不等，在安装前需提前在地面钻孔，直径约8 cm，待钻孔达到安装深度要求后，将设备安装好。

但由于地层结构复杂，土壤质地在垂直剖面上变化较大，仅靠肉眼观察和人工操作，很难控制成孔的垂直度，也就很难保证设备安装后的垂直度，这就会导致后期的监测数据出现一定的误差。建议在钻孔设备上增加用于控制垂直度的装置，可以即时显示钻孔和地面的角度关系，在人工钻孔过程中，可以根据角度关系随时调整方向，从而保证*终成孔的质量。

3.2 护壁泥浆

钻孔深度达到安装要求后，为了让仪器能够安装牢固，需要提前将拌制好的泥浆倒入钻孔内护壁，然后再将仪器缓慢压至孔底，待仪器上标有的地面线刻度与地面齐平，且整个仪器稳定时，方可进行下一步工作。

目前对于护壁泥浆尚未提出标准的配合比，在实际操作过程中，由人工控制，且泥浆中含杂草、碎石等杂质较多，达不到仪器的安装要求，后期监测数据也存在隐患。根据对已经安装设备的护壁泥浆进行统计分析，建议在拌制泥浆时首先要清除土中的杂质，*佳的泥浆配合比方案如下：比重1.05～1.18，粘度18～24 s，含砂率不高于4%，泥浆拌制好后应当不停的搅拌，防止离析，在倒入钻孔内时应当使用倒槽缓慢倾倒，保证护壁的均匀度。

3.3 电源系统

该仪器主要依靠内置的蓄电池供电，在初次使用时需在交流电源上充电8 h以上，待安装完毕后，需外接太阳能充电板。太阳能充电板和仪器之间用长度1.5～3.0 m（根据实际需要）的电线连接。这种充电方式有2个弊端：

其一，仪器监测的作物大部分属于大田作物，太阳能板和电线长期暴露在露天环境中，受风、霜、雨、雪等气象灾害影响较大，使用寿命缩短；

其二，太阳能板固定方式简易，仅用3根金属脚架插入土壤中，电线和仪器之间用简易螺栓连接，极易脱落或人为损坏。鉴于上述原因，建议将充电装置进行进一步改进，在太阳能板上加装透明防盗保护罩，将连接电线加装套管后埋入地下，并在仪器内部增加一块备用充电电池，当终端数据平台检测到仪器当前处于低电压工作状态时，通过远程遥控切换至备用电池工作，再派工作人员到现场对充电设备进行检修。保证仪器采集数据的连续性和完整性。

3.4 监测指标

目前，一体化土壤水分监测仪可以监控作物整个生理周期的水分变化情况，数据及时传输到终端平台，根据发展前景，建议后期在监测仪内部集成温度、肥料等反映作物生长特性的传感仪，使整个作物的主要生理指标都能够动态的反映在终端数据平台，并且在平台上可以直观的反映出区域间的作物生长和发育情况，便于人们更好的开展农业生产。

4 小结

在农业飞速发展的今天，一体化土壤水分监测仪具有非常广阔的市场前景和发展空间，应当不断完善和改进其功能，为实现农业现代化贡献更大的力量。

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