【分享】致水文水利工作者的一封公开信
0 1924 楼主 发表于 2017-07-12 10:42:32
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奋斗在水文水利行业的每一位工作者:

       众所周知,中国特殊的自然地理条件和气候特征,决定了水旱灾害频发,从大禹治水到如今的各位,都奔赴在墒情监测、防汛抗旱的第一线。

      随着全球气候变化、人口增长、经济社会的不断进步,自然灾害不断扩展,它的影响范围已经由传统的农业领域向工业、城市、生态等多个方面发展,由贫水区向丰水区扩展,由局部向全国延伸,因干旱缺水造成的损失也越来越严重。

 

     近十年来我国大面积旱灾连续发生,水利、水文部门开始旱情监测;发改委、水利部印发《全国水文基础设施建设规划(2013-2020年)》; 但旱情监测是极其复杂的系统工程,目前仍存在一些共性问题:

1.多地旱情监测站点监测项目不配套,已建成的土壤墒情监测站多数未开展降雨量、蒸发量的配套观测,造成旱情机制及其发展趋势分析上的众多困难。

2.多地已建成旱情监测站点基础设施建设落后。工程老化失修,设备更新缓慢, 自动化程度低;部分站网通讯条件较差, 严重影响旱情信 息传递;致使诸多项目无法开展,无法满足现代工作的需要。

3.传统的旱情评价标准难以准确反映作物实际的干旱情况。如在不同区域内不同作物生育期中开始干旱、持续干旱的时间及程度。

 

     旱情数据和旱情成果是旱情监测工作的核心,也是抗旱事业发展的宝贵资源。提高旱情监测数据的质量,是发展旱情监测事业的关键问题。

    这直接要求旱情监测所依托的监测设备具备精度高、稳定性强,数据存储大、数据传输实时迅速、布设安装快速、寿命长、维护工作量小等特性。

     就墒情监测而言,大多数地区采用传统的插针式土壤水分监测仪由于自身的局限性无法满足长时间持续的旱情监测,在旱情监测的过程中就已经无法正常工作,且插针式在每一个监测站点都要施工挖土,工程量大且破坏土壤结构,无形中增加了项目费用。

 

    当然,制约旱情监测发展的主要原因应该归结于相关产品及技术的落后,使得一线同志、科研人员不能更好地发挥他们的创造性。随着科技的发展,旱情监测相关设备早已实现了免率定、简安装、移动方便、自动监测、无线传输数据等功能。而今天这封公开信,斗胆给各位、给旱情监测工作提供另外一种思路,如何利用智慧型设备进行旱情监测!

 

    北京东方润泽生态科技股份有限公司,是一家自主研发智能生态硬件、智能灌溉产品、提供生态大数据及人工智能服务的生态技术型公司。根据旱情监测工作的需求,以及东方生态现有的技术和产品应用,我们摸索出一套旱情监测预警创新模型。

1.旱情相关监测设备基本介绍


智墒——土壤水分监测仪

智墒与其他的传感器,最革命的进步就是免率定,免率定方法的发现让大规模、快速部署、监测旱情成为可能。


智墒现场工作图


智墒对土壤水分的监测综合考虑了作物、气候、灌溉条件、土壤类型、本地生态大数据,确保监测数据准确、具有代表性。同时它的实验室精度已达到±2%,野外测量精度已达到±4%;稳定性达到99.95%;均是业界领先水平。

 

智墒监测数据无线传输;以十土层智墒为例,每天可上传60-2880个土壤分层含水量数据,具体的传输频率可以根据监测工作的需要自行设定。传输频率高,速度快,对土壤墒情的监测及时、快速、准确,以避免灾情的迟报、漏报。

 

智墒的设计为每层10cm的产品结构,ET100,ET60,ET40,三种规格适应不同的监测需求。无论监测指标土层是地表还是深层土壤,亦或是临时增加的测量土层,一根智墒均可以满足各个节点的土壤水分监测需求。同时它还可以实现田间布设和自动观测田间持水量的功能。

 

智墒的安装无需破坏土壤结构,只需钻开直径6公分的小洞,将智墒放置进去灌浆即可。智墒的监测数据会无线传输到E生态数据平台,E生态支持数据存储下载查看分析,并且东方生态的数据开发团队可直接将旱情监测的设备数据接入到官方旱情指定系统。


土壤水分曲线


考虑到旱情监测一般都是无人看守的监测站,智墒自带报警系统,当遭到恶意破坏,会自动提醒设备所有人。智墒配备太阳能板,满足旱情监测野外长期持续的工作需求,无需担心使用期间电量不足的问题。

另外,设备防水防尘为最高级IP68,本身无需做其他维护,这保证了旱情监测工作的顺利开展。

 

天圻——智慧型气象站

 

 旱情监测不仅需要土壤水分数据,还需要与之相关的降水、蒸发等气候数据。天圻作为智慧型气象站,不仅可以监测气象要素(风速、风向、雨量、辐射、大气压力、空气温度、空气湿度),同时与智墒结合,可以实现旱情监测需要的高级功能。


天圻工作图


天圻的动能型雨量传感器,比起翻斗式雨量计,它的量程范围更大、精度更高,还贴心地配备特氟龙防粘涂层,雨水一冲即净,基本无需维护。

 

值得分享的是天圻荣获了2017年红点工业设计大奖,是世界首个获此殊荣的气象站,获得这一奖项意味着征服了全世界最为挑剔的眼光。


红点奖官方认证书


2.旱情监测创新模型

智墒、天圻、本地生态大数据无缝连接,实现的旱情预测功能:

①  基本旱情预警模块

气象干旱预警:预报连续无雨日天数时长

作物干旱预警:预留上下限预警阈值功能;预报作物缺水胁迫开始及持续时间功能;

土壤干旱预警:预报当前土壤储水量;预报当前土壤储水量可被作物吸收利用持续的时间;

②  精准旱情预警模块

代表性监测点图像数据:代表监测点图片回传功能;

a 提供每个自动墒情监测点过去36年到昨天的ET0历史数据;

b 提供每个自动墒情监测点未来七天ET0预测数据;

c 提供每个人工墒情监测站/应急墒情监测站过去36年到昨天的ET0历史数据;

d 提供每个人工墒情监测站/应急墒情监测站未来七天ET0预测数据;

e 根据作物分类划分,提供划定区域干旱片发生概率。


3.各地区可建立典型作物需水规律及基于气候变化的需水预测系统

 

作物需水量是农业生产中最为基础的数据,是研究农田水分变化规律、水分资源开发利用、农田水利工程规划和设计、农业旱情监测、分析和计算灌溉用水量等的依据之一。

 

作物需水量是指,作物在正常生育状况和最佳水肥条件下,整个生育期农田消耗于蒸散的水量。一般以可能蒸散量表示,即植株蒸腾量与株间土壤蒸发量之和,以毫米或立方米/亩为单位。影响田间作物需水量的主要因素有:气象条件、作物种类及作物生育期、土壤质地和农业措施等。

 

作物不同发育期的需水量差别很大。一般在整个生育期中,前期需水量少,中期达到最高峰,后期又减少。作物生长期,往往是需水临界期。如禾谷类作物的孕穗期,对缺水最为敏感,这个时期缺水,对生长发育极为不利,常造成大幅度减产。

 

东方生态首创的ET根系深度识别功能,E生态数据平台动态展示作物自种植之日起的一个生长周期的ET根系深度变化趋势,同时将ET根系/分层耗水图与Y-H图结合,两个图的联动变化直观展示了作物实时需水状况。


ET根系深度识别


东方生态拥有全国各个省份每一个墒情监测点从1981年开始36 年具体到天的参考蒸发蒸腾量(ET0)大数据,同时还提供了预测未来7 天参考蒸发蒸腾量(ET0)数值服务。


全国任一地方连续36年的ET0数据


参考蒸发蒸腾量ET0 作为一个参考值,在估算某种具体农作物的需水量ETc 时,需要使用作物系数Kc 对作物因素、土壤因素对需水量的影响进行修正、调整,即ETc=ET0*Kc。

 

在作物附近安装智墒经过一段时间的观察、数据分析,可以获得特定区域特定作物的ETc,进而计算出不同生育期的Kc,即作物需水和气候的对应关系,也就是该作物的需水规律。

 

在上述Kc的基础上,根据不同地点的ET0预测值,我们就可以得出不同作物在不同地点未来特定时间段需水量的预测。

 

通过智墒、天圻、本地ET0大数据的综合作用,改变目前被动调查旱情等灾情的尴尬局面,根据智能硬件设备以及大数据的分析主动预测此类灾情发生的可能性,做到真正的防患于未然!

 

这封公开信,希望可以给水情、墒情、旱情监测工作带来新的方向。

 

期盼你们的联系,期待我们的合作,为水文水利工作带来新的突破。

 

联系方式:

1、热线电话:400-100-5581

2、邮件咨询: info@insentek.com

3、识别以下二维码添加东方生态微信公众号【E生态】留言联系我们。


连篇累册,感谢耐心查阅!

 

祝好!

                                                                                   北京东方润泽生态科技股份有限公司



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