土壤墒情自动监测站是一种全天候无人值守的智能化土壤监测系统,在农业、林业、地质等领域发挥着重要作用。它通过集成多参数传感器、数据采集终端、通信模块和供电系统,可实现对土壤水分、温度、盐分等关键指标的自动化、连续化、远程化监测。其中,土壤水分传感器多采用频域反射(FDR)、时域反射(TDR)等技术,能精确测量不同深度土层的土壤水分含量;土壤温度传感器则基于热敏电阻原理,准确反映土壤温度状况。
土壤墒情自动监测站的核心硬件设备:
1、传感器单元
土壤水分传感器:
类型:电容式、TDR(时域反射法)、FDR(频域反射法)或微波谐振式。
功能:测量土壤体积含水量或质量含水量,精度通常为±2%以内。
特点:支持分层埋设(如10cm、20cm、30cm等深度),反映不同土层墒情。
土壤温度传感器:
类型:热敏电阻(PT100/PT1000)或NTC传感器。
功能:监测土壤温度,辅助分析水分蒸发与作物生长关系。
扩展传感器(可选):
土壤电导率传感器(监测盐分含量,用于盐碱地评估)。
土壤pH传感器(检测酸碱度,影响养分吸收)。
降雨量传感器(气象关联分析)。
风速、空气温湿度传感器(综合环境监测)。
2、数据采集与控制单元
微控制器(MCU):
负责采集传感器数据,执行预处理(如滤波、校准)。
常见型号:STM32、Arduino、ESP32等。
数据采集器:
功能:定时读取传感器数据,存储本地并转发至远程平台。
支持多通道输入(如8~16通道),可连接多个传感器。
通信模块:
4G/5G模组、LoRa无线模块、北斗卫星终端或NB-IoT物联网模块。
用途:将数据上传至云平台或本地服务器,支持远程配置指令下发。
3、供电系统
太阳能供电:
组件:单晶硅/多晶硅太阳能板、充电控制器、锂电池组。
特点:适合野外长期运行,续航能力可达数月至数年。
备用电源:
锂电池或铅酸电池,应对阴雨天气或光照不足情况。
4、防护与安装结构
防护箱:
材质:防水、防尘、耐腐蚀(如IP68铝合金或ABS工程塑料)。
功能:保护电子设备,内置散热孔或风扇防止高温损坏。
传感器防护罩:
防止泥沙、根系破坏传感器,延长使用寿命。
安装支架:
类型:固定式(地面安装)或便携式(可移动)。
设计:可调节高度,适应不同地形(如农田、山坡)。