土壤自动化监测系统设计

墒情监测系统实施方案

目录

1 概述 (1)

1.1建设土壤墒情监测系统的必要性 (1)

1.2系统建设任务 (1)

1.3系统建设目标 (2)

1.4系统设计依据 (2)

1.5系统设计原则 (2)

1.6影响墒情变化的主要因素 (3)

1.7墒情监测要素 (3)

1.8主要专业术语解释 (5)

2 墒情自动化监测系统总体设计 (6)

2.1总体思路 (6)

2.2系统组成 (6)

2.3系统功能 (7)

2.4系统工作方式及数据流程 (8)

2.5系统特点 (9)

3 墒情监测站网及站网布设 (9)

3.1墒情监测站网分类 (9)

3.2土壤墒情监测基本站点的设置 (10)

3.3土壤含水量垂向测点的布设 (11)

4 墒情遥测站设计 (12)

4.1设备构成 (12)

4.2遥测站功能 (12)

4.3土壤墒情监测点区域选建及选站原则和相关土建 (13)

4.4仪器安装调试及数据校验 (15)

4.5主要设备 (16)

4.5.1 墒情传感器 (16)

4.5.2 数据采集终端 (17)

5 墒情自动化监测系统通信设计 (18)

5.1公共交换网（PSTN） (18)

5.2超短波信道 (19)

5.3全球移动通信系统（GSM） (20)

5.4GSM的通用无线分组业务（GPRS） (22)

5.5CDMA通讯网络 (23)

5.6基于GPRS/CDMA网络的组网解决方案 (24)

6 监测中心站设计 (28)

6.1中心站系统配置 (28)

6.1.1 硬件配置 (28)

6.1.2 软件配置 (30)

6.2墒情自动化监测应用软件设计 (31)

6.2.1 软件设计总体思想 (31)

6.2.2 软件设计原则 (31)

6.2.3 软件体系结构 (32)

6.3中心站主要功能 (33)

6.4自动气象站的建设 (33)

6.4.1 气象观测概述 (33)

6.4.2 气象采集系统 (34)

7 采集系统的可靠性 (37)

7.1电源管理 (37)

7.2雷电防护 (38)

7.3信道可靠性 (39)

8 系统安全 (39)

8.1数据安全 (39)

8.2系统安全 (40)

9 实施组织与培训 (41)

附录1 墒情监测点的勘查和土壤含水量的测定方法 (43)

附录2 墒情报送制度与报送方法 (48)

1 概述

1.1 建设墒情监测系统的必要性

土壤墒情监测是水循环规律研究、农牧业灌溉、水资源合理利用及抗旱救灾基本信息收集的基础工作。

墒情监测负责收集旱作农业、牧业的墒情信息，收集农业和环境干旱的信息。为指导农牧业灌溉、分析干旱的形成及分布发展、抗旱救灾决策提供准确的信息，是水资源合理利用，水资源科学管理和抗旱救灾决策的最重要的基础工作。其最重要的要素是土壤含水量的监测！

我国是受干旱影响较为严重的国家，旱灾平均每两年就要出现一次，平均年受旱面积为2000万hm2以上，占我国气候灾害的59.3%，因此干旱缺水已成为制约国家农业和整个国民经济发展的重要因素。我国从上个世纪中叶就开始了土壤水份的监测，先后采用了烘干称重、中子水份计和TDR时域反射仪等方法，这些方法虽然可以实现土壤水份的测量，但均无法在野外、无人职守的状况下自动工作，更无法实现墒情数据的自动传输、处理和统计，无法适应当前的农业、抗旱决策以及城市绿化的现代化建设的需要，造成一种遇旱而抗的被动局面。为此，有必要建设墒情监测自动化系统，以保证我国经济的持续增长和社会稳定。

1.2 系统建设任务

根据国家墒情监测规和监测站实施方案和实时规程，整个墒情监测系统包括如下建设任务：测站选址、地理勘查、土建施工、设备采购、安装调试、软件开发等。

根据墒情监测工作需要，从系统集成角度考虑系统建设任务主要包括以下四方面容：

➢采集系统的建设：包括墒情及气象传感器的选型、率定、安装等；

➢通讯传输系统的建设:包括通信方式的确定，通信设备的选型，安装调试等；➢监测应用软件系统的建设：完成软件的开发设计，实现系统集成；

➢监测中心网络建设：包括中心站设备配置及其局域网的建设；

1.3 系统建设目标

➢通过墒情自动化监测系统的建设，采用先进的墒情监测仪器，实现无人值守状况下的自动监测；

➢采用先进、可靠、稳定的通讯方式，实现墒情数据的自动传输；

➢通过中心监测软件的设计，实现数据的自动处理、统计、分析。

通过墒情自动化监测系统的建设准确地引导、组织农民进行农业结构调整和生产布局的宏观决策，为农技推广部门和农民适时采取补充灌溉及农田蓄水保墒措施，提高水资源利用效率和效益，为防早抗旱技术措施的应用等提供科学依据。

1.4 系统设计依据

设计的主要依据是：

《土壤墒情监测规》SL000-2005

《国家防汛指挥系统总体设计大纲》

《国家防汛指挥系统一期工程初步设计总报告》

《国家防汛指挥系统一期工程旱情分中心设计指导书》

《计算机软件开发规》GB8566。

1.5 系统设计原则

规性

系统建设中必须依据统一的规和标准，包括数据类型与存储格式，输入输出格式，用户界面设计等，标准应参照有关国际、国家和行业的标准与规，符合墒情监测和旱情信息管理系统工程的建设要求。

先进性

针对系统的具体需要，应综合利用遥测技术、网络技术、GIS技术、数据库技术及其他先进的软件技术与开发工具，来设计和开发系统。

可靠性