浅谈云智能系统在赤峰市节水灌溉中的应用

为了更好的测算分析农田灌溉水有效利用系数，摆脱传统测算方式带来的大量时间、人力的消耗，赤峰市水利部门在充分商讨之后大力引进了智墒土壤水分监测仪。该论文是赤峰市在大量使用智墒之后，发现智墒可以简单方便实时获取可靠的土壤水分数据；与传统烘干法相比，它能够实时提供数据支持分析，依托大数据平台，最终能够快速精准地实现高效指导用水与节水的目的。

〔摘要〕 针对内蒙古自治区赤峰市农田灌溉水有效利用系数测算分析工作的情况,对土壤水分动态、盐分变化和灌溉制度进行监测,运用云智能土壤水分测定仪,利用频域反射法土壤水分传感器实时监测作物,得出不同深度下的根层土壤水分动态变化对农田灌溉水有效利用系数测算分析。

〔关键词〕 云智能;农田灌溉水有效利用系数;实时土壤水分监测;网络平台

中图分类号: TP 311. 52 S 275. 1 文章标识码: B 文章编号: 1009 - 0088( 2017) 03 - 0060 - 02

1. 云智能与传统测试数据对比

早期的土壤含水量分析都是采用环刀采集土壤颗粒经过分层取土、称重、烘干、再次称重的过程来得知土壤含水率的分析,这种传统的方法投资少,得出的数据可靠、稳定。但是人力和时间的消耗给对地块土壤含水率分析带来了许多不便,不仅加大了人力物力的消耗,天气因素也制约着试验工作的进行。

赤峰市在 2011 年经水利各部门的商讨引进了智墒云智能土壤水分传感仪。依靠设备获取可靠的土壤水分数据,并不断的对数据进行分析与验证,最终实现高效指导用水与节水的目的。

这种仪器安装方便免于维护,只需采用配套的土钻取土打孔灌浆安装,使用期间不需要进行维护,仪器采用的无限通讯使得获取信息更加方便快捷准确,它将采集数据的传输、采集频率等功能设置通过远程的方式进行,减少了人力物力的消耗。坐在办公室就可以用电脑观测某地块的土壤灌溉前后的水分、湿度等数据,也可以通过二维码的扫描用手机监测数据。

赤峰市根据水利土壤墒情监测的行业规范与标准,每组配置 9 个土壤水分传感装置,其深度分别为10,20,30,40、50、60、70、80 和 1 m,每个传感装置分别通过无线云端传输传输到应用平台( www. insentek.com) ,将最佳灌溉时间和灌溉定额发至用户 PC 端或移动数据端。

云智能水分测定仪主要由室外监测单元、智能数据采集器、信息化传感器、电源模块及支架、PC 端软件及微信公众平台组成。实现了对土壤墒情的数字图像化动态监测,来获取不同传感器如温度、湿度、地温、土壤水分等土壤和环境参数,为管理者的精准管理提供数据支持,是目前国内最先进的土壤墒情监测系统。

其所采集的作物信息可随时传输到实验区数字显示平台,可对作物长势、土壤墒情、苗情等进行可视化远程自动监测,实现小气候信息实时、自动采集,并对各项信息参数和网络摄像头姿态进行远程监控,以适应现代农林业气象观测需求,为科学指导农业生产提供及时准确的依据。

图 1 土壤水分测定数据

图 2 放大后的土壤水分测定数据

图 1 和图 2 为云智能水分测定仪显示的含水率变化曲线,其中,图 1 为云智能水分测定仪监测条件下不同地块的含水率变化,图 2 为灌水后土壤含水率呈上升趋势的变化曲线。图 1 和图 2真实的显示了土壤含水率的变化趋势。

通过以上 3 个对比表格可以看出,传统烘干法与云智能土壤水分传感仪的含水率的测定值误差不大,基本保持在 5% 以内,只有一个数据大于 5% ,产生这种现象的主要原因可能是传统烘干法环刀取土工程中土体杂质过多,环刀中含大土块,使得传统烘干法试验过程中会因为人为的操作因素导致不稳定性,而云智能土壤水分仪器会更便捷、更稳定的测定出土壤的特性。

2. 云智能与传统测试方法对比

目前来看,土壤水分传感仪还存在着些许不足: 1. 前期投资较大,每台仪器的价格约 2. 6 万元左右; 2. 由于土壤结构、有机质含量等因素,测试出的结果与传统环刀法得出的数据存在极少部分的差异。需要后期率定; 3. 由于互联网 + 的普及率低,导致对土壤水分传感仪认识程度低。但是其在测算分析中省时省力,远程监控,更加有利于在测试人员不足的地区推广,有利于测算工作保质保量完成。

3. 结论

目前云智能土壤水分传感仪测试技术基本成熟,其可靠性和精度可得到保证,得出的试验数据合理、可信。在此基础上 ,通过网络平台 ,建立灌溉实时监控 ,可以更好地帮助农田灌溉水有效利用系数提供数据测算分析 ,优化控制灌水量 ,减少无用的灌溉用水 ,减少人力和物力的投入。根据赤峰市不同灌溉型式、土壤结构类型、南北气候差异等因素,构建农田灌溉水有效利用系数测算分析网络。

作者：路井学,翟大明,李国佳 ( 赤峰市水利科学研究院,内蒙古赤峰 024000)

原文链接：知网