盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计

2015年2月

吉林师范大学学报（自然科学版）?．1第1期Journal of Jilin Normal University （Natural Science Edition ）Feb．2015

收稿日期：2014-10-10基金项目：国家自然科学基金项目（61305082）；吉林师范大学第十二批大学科研基金项目（12234，

12235）第一作者简介：王立忠（1970-），男，吉林省四平市人，现为吉林师范大学信息技术学院副教授，硕士，硕士生导师．研究方向：电子技术．

盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计

王立忠，蒋宁，程礼邦，段佳敏

（吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000）

摘要：基于单片机设计了一种能够根据土壤湿度进行自动控制，并带显示功能的盆栽植物浇灌系统．单片机根据土壤湿度传感器采集的信号对湿度进行自动控制．根据植物的需要设定湿度的下限和上限，在湿度高于上限值时不进行浇灌．若湿度低于下限值，通过传感器发出缺水信号，根据不同的情况来驱动水泵进行适当的浇

水．浇水装置采用滴灌方法，

有助于土壤对于水分的吸收和浇灌的均匀．通过定时器定时自动检测土壤湿度，确保及时为植物提供充足的水分，从而为盆栽植物的生长提供一个良好的环境．

关键词：盆栽植物；自动灌溉；单片机；湿度传感器

中图分类号：TP342文献标识码：A 文章编号：1674-

3873-（2015）01-0095-040引言

目前，盆栽植物作为一种绿色、天然、健康的植物，就成了人们追求高品质生活的首选，但随着社会的高速发展和生活节奏的加快，人们的生活越来越忙碌，因加班、出差、早起及各种各样繁杂的事情经常会将“照顾”盆栽植物的事忘在脑后．该款装置将花土水分监测和浇灌实现自动化，提高了植物的科学浇灌的

同时也减轻了人们的

“负担”．克服了传统的人工给盆栽植物浇水带来的局限性［1-2］．装置不同于普通浇灌装置，根据不同植物对水分要求和灌溉时间的要求进行设定，可以在长时间“无人”情况下自动检测花土湿度，并根据花卉对湿度要求进行自动滴灌．盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统基于单片机控制，再配合土壤湿度检测电路探测盆栽植物所在的土壤环境，由于传统的人工浇水具有不定时性和不均匀性，所以我们采用滴灌技术．本系统采用独立的节能电源设计，避免停电的问题．具有节水、节电、省时、环保等特点．

1系统方案设计

整个系统由土壤湿度传感器模块、单片机采集控制及信号输出电路模块（单片机、数据处理及显示模块）、水泵及供水模块、电源管理模块5个主要部分组成．系统构造框图如图1所示

．

图1系统框架图

系统的工作原理：土壤湿度检测模块来完成对盆栽植物土壤湿度的采集，单片机采集控制模块将从湿度传感器模块得到的土壤湿度数据与设定的土壤湿度数据进行比较，当达到设定的开启条件时发出水泵开启信号进行实时滴灌，湿度达到设定值时停止滴灌．滴灌设备根据单片机分析数据后，实现滴灌或者停

止滴灌，进而使土壤湿度处在适宜植物生长需求的最佳状态．

1．1单片机选择

此系统选用的是一款高性能、低成本、低功耗的STC89C52单片机．它具有功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低的特点．单片机引脚功能说明表1所示．

表1单片机引脚功能引脚

功能引脚功能P0^0 P0^7

LCD1602并行数据端P2^5LCD1602器件使能端P1^3

模式切换P2^6LCD1602读写控制端P1^4

时间调整P2^7LCD1602数据命令端P1^5

定时设置P3^2PCF8591串行时钟端P1^6

按键减P3^3PCF 8591串行数据端P1^7

按键加P3^5DS1302串行时钟端P2^3

继电器控制端P3^6DS1302串行数据端P2^4蜂鸣器控制端P3^7DS1302读写使能端

1．2土壤湿度信号采集及处理

由于土壤中含有矿物质离子，这些矿物质离子都溶解在土壤中的水中．如果将两个电极插入土壤中，

电极之间就可以通过这些离子导电．通过测量两电极之间的电阻值来表征土壤湿度的大小

［3-5］．由于两级间的电阻与电压成正比，所以通过计算两级的电压来表征土壤湿度．在测量电压之前，需将传感器得到的模拟电压信号经过A /D 转换成数字信号以便单片机处理

．

图2土壤湿度信号采集及处理电路

选择YL-

69土壤湿度传感器模块．传感器得到的模拟电压通过精密半波整流电路进行整流，再经过滤波电路滤波，之后通过

A /D 转换送给单片机处理．为了方便精确测量，我们选择用交流

电源给土壤湿度传感器供电，因为如果使用直流电源，两电极间

会发生极化现象，会影响电压的测量．交流电源取自所用单片机

的模拟输出端，该端出来有正弦波分量和直流分量，经过电容隔

直后给传感器供正弦交流电压．土壤湿度信号采集及处理电路如

图2所示．YL-69土壤湿度传感器工作电压3．3 5V ，测量范围为

0 100%ＲH ，且误差在?3%之间．除了水生花卉和旱生花卉外，

中性花卉需要土壤湿润，耐湿程度不同，高湿度的要求相对湿度不超过80%，YL-69完全满足盆栽植物（如兰花、龟背竹、含笑等）的生长要求．

1．3数据处理及显示模块

数据处理及显示模块是由A /D 转换电路、STC89C52单片机和继电器控制电路组成，单片机处理模块

是系统的核心．此系统滴灌方式分为定时和自动两个模式．自动模式就是通过采集土壤湿度检测模块传递

的实时土壤湿度信号，

与设定的湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制水泵的开关，从而进行对盆栽植物的实时灌水．定时模式是通过设定浇灌时间和浇灌的时长来进行浇灌设定．两种模式的数据变化信息可通过液晶器进行显示．显示器采用液晶LCD1602模块，可以显示16*2共32个7*7点阵

字符，显示界面丰富直观

［6-8］．定时和自动两个模式两种显示界面是通过切换实现的．自动模式显示界面分为上下两部分：上方为浇灌的湿度下限；下方为当前湿度值．定时模式为T 和S 两段：T 代表的是浇灌时长（0 59s ）；S 代表的是浇灌定时的时间，如图3所示

．

图3自动模式（左）与定时模式（右）

1．4水泵及供水模块

水泵及供水模块中的采用滴灌管有助于节水和均与浇灌，低音水泵不影响正常生活，并且自带储水罐．水泵开始工作后，通过滴灌管进行系统的供水工作，在供水的过程中每30s（根据滴管口径调节）会由土壤湿度检测模块进行湿度的实时监测．当达到合适的湿度值的时候电磁阀和水泵停止工作．

1．5电源管理系统

盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌模块的电源特别重要．水泵采用12V电源供电，通过市电经过降压、稳压和滤波处理的直流稳压电源．独立电源方面采用的是基于LM2576-5．0的开关电源模块，将大容量锂电池的11．1V电压转换到稳定的5．0V电源，供给整个系统使用．电源管理模块如图4所示．

1．6电路原理说明

系统的控制电路由A/D转换电路、STC89C52单片机和相应的振荡、复位电路、继电器控制电路组成单片机采集控制及信号输出模块是整个测控系统的核心［9］．通过采集土壤湿度检测模块传递的实时土壤湿度信号，与设定的土壤湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制电磁阀门的开关，从而进行对盆栽植物的实时灌水．

2软件设计

盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌模块的程序结构是主程序以及按键扫描处理、时间、土壤湿度数据采集、数据处理、显示、电机驱动等子程序组成，如图5所示．

图4电源管理系统图5程序结构图在设计中，整个程序采用C语言在Keil uVision4种进行编写调试．系统采用模块化设计，模块化设计可以使程序结构清晰，易读，稳定性好，便于调试［10-11］．整个系统操作操作方法为当开启系统后进入主函数，初始化化函数变量及初始化传感器模块，进入按键扫描函数，通过按键选择系统的工作模式，在自动控制模式下，调用土壤湿度数据采集函数，采集当前土壤湿度值，并通过数据处理程序对湿度值进行分析，当湿度值小于预设值时，进入水泵电机驱动函数，开启灌溉功能，直到达到湿度预设值，停止灌溉；在定时模式下，可通过按键扫描函数，对定时时间进行设置，在该模式下，调用时间程序，当达到定时时间时，进入电机驱动函数，开启灌溉功能，当灌溉时间到时停止灌溉，整个操作过程均可实现液晶显示．具体流程图如图6所示．

图6程序流程图

3总结

随着智能生活智能家居业务的不断拓展，盆栽植物土壤水分测控系统及灌溉系统因较低的设备投入，且不需要专门维护、检修，并且克服了传统的人工浇水的不定时性和不准确性，又避免了传统水分控制系统因不准确性而造成的过涝等不足．加上整个设计全程都是智能化、自动化、节能化设计．使其既符合现在都市人智能生活的主题，也响应国家建设绿色环保节能的号召．此系统必将是一款适合都市人生活的家居必备产品．特别是它的拓展潜力巨大，可以加装温度传感器，空气湿度传感器，烟雾探测装置．只需加装单片机的数量和控制程序来实现更多实用功能．

参考文献

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［11］张新荣．基于单片机的多路温度监测系统设计［J］．工业控制计算机，2010，23（7）：95 98．

The Design of Pot Plants Soil Moisture Monitoring

and Automatic Watering System

WANG Li-zhong，JIANG Ning，CHENG Li-bang，DUAN Jia-min

（College of Information＆Technology，Jilin Normal University，Siping136000，China）

Abstract：A pot plants watering system which was automatically controlled in accordance with soil humidity and provided with an LCD display was designed based on single chip microcomputer．According to the signal collected by the humidity sensor，the humidity of the soil was automatically controlled by single chip microcomputer．The lower and upper limits were set based on the moisture required by plants．No watering was needed when the humidity was higher than the upper limit．If the humidity was lower than the lower limit，a water lack would be signaled by the humidity sensor，and then the water pump would be driven to properly water the plants under different conditions．Dripping irrigation method was used in the watering equipment，which was helpful for the moisture absorbing by soil and the uniformity of watering．A timer was used to automatically detect the humidity at regulate time，so as to ensure the plants timely provided with adequate water，and thus provided a good environment for the growth of pot plants．

Key words：pot plants；automatic watering；single chip microcomputer；humidity sensor

（责任编辑：郎集会）

农田土壤环境质量监测技术规范

农田土壤环境质量监测技术规范 范围 本标准规定了农田土壤环境监测的布点采样、分析方法、质控措施、数理统计、成果表达与资料整编等技术内容。 本标准适用于农田土壤环境监测。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 8170—1987 数值修约规则 GB／T 14550—1993 土壤质量六六六和滴滴涕的测定气相色谱法 GB 15618—1995 土壤环境质量标准 GB／T17134,—1997 土壤质量总砷的测定二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法 GB／T 17135—1997 土壤质量总砷的测定硼氢化钾—硝酸银分光光度法 GB／T 17136—1997 土壤质量总汞的测定冷原子吸收分光光度法 GB／T 17137—1997 土壤质量总铬的测定火焰原子吸收分光光度法 GB／T 17138—1997 土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法 GB／T 17139—1997 土壤质量镍的测定火焰原子吸收分光光度法 GB／T 17140—1997 土壤质量铅、镉的测定 KI—MIBK萃取火焰原子吸收分光光度法 GB／T 17141—1997 土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法 NY／T 52—1987 土壤水分测定法(原GB 7172—1987) NY／T 53—1987 土壤全氮测定法(半微量开氏法) (原GB 7173—1987) NY／T 85—1988 土壤有机质测定法(原GB 9834—1988) NY／T 88—1988 土壤全磷测定法(原GB 9837—1988) NY／T 148—1990 土壤有效硼测定方法(原GB 12298—1990) NY／T 149,一1990 石灰性土壤有效磷测定方法(原GB 12297一1990) 3 定义 本标准采用下列定义。 3．1 农田土壤 用于种植各种粮食作物、蔬菜、水果、纤维和糖料作物、油料作物及农区森林、花卉、药材、草料等作物的农业用地土壤。 3．2 区域土壤背景点 在调查区域内或附近，相对未受污染，而母质、土壤类型及农作历史与调查区域土壤相似的±壤样点。 3，3 农田土壤监测点 人类活动产生的污染物进入土壤并累积到一定程度引起或怀疑引起土壤环境质量恶化的±壤样点。 3．4 农田土壤剖面样品 按土壤发生学的主要特征，担整个剖面划分成不同的层次，在各层中部位多点取样，等量混均后的A、B、C层或A、C等层的土壤样品。 3．5 农田土壤混合样 在耕作层采样点的周围采集若干点的耕层土壤、经均匀混合后的土壤样品，组成混合样的分点数要在5～20个。 4 农田土壤环境质量监测采样技术 4．1 采样前现场调查与资料收集 4．1．1 区域自然环境特征：水文、气象、地形地貌、植被、自然灾害等。 4．1．2 农业生产土地利用状况：农作物种类、布局、面积、产量、耕作制度等。 4．1．3 区域土壤地力状况：成土母质、土壤类型、层次特点、质地、pH、Eh、代换量、盐基饱和度、±壤肥力等。 4．1．4 土壤环境污染状况：工业污染源种类及分布、污染物种类及排放途径和排放量、农灌水污染状况、大气污染状况、农业固体废弃物投入、农业化学物质投入情况、自然污染源情况等。 4．1．5 土壤生态环境状况：水土流失现状、土壤侵蚀类型、分布面积、侵蚀模数、沼泽化、潜育化、盐渍化、酸化等。 4．1．6 土壤环境背景资料：区域土壤元素背景值、农业土壤元素背景值。 4．1．7 其他相关资料和图件：土地利用总体规划、农业资源调查规划、行政区划图、土壤类型图、土壤环境质量图等。 4．2 监测单元的划分 农田土壤监测单元按土壤接纳污染物的途径划分为基本单元，结合参考土壤举型、农作物种类、耕作制度、商品生产基地、保护区类别、行政区划等要素，由当地农业环境监测部门根据实际情况进行划定。同一单元的差别应尽可能缩小。 4．2．1 大气污染型土壤监测单元

气象观测业务质量综合考核办法[精编版]

气象观测业务质量综合考核办法[精编 版] 气象观测业务质量综合考核办法 （征求意见稿）

第一条为适应气象观测业务改革发展，推进气象观测质量管理体系建设，全面、客观、准确考核观测业务质量，强化各级气象部门业务质量管理，制定本办法。 第二条本办法依据现行业务规范、行业标准和技术规定，根据当前气象观测业务工作实际，面向未来业务发展需求，对现行质量考核办法进行梳理、补充和完善而形成。 第三条气象观测业务质量综合考核对象为全国各观测业务台站、各省（区、市）气象局。 第四条气象观测业务质量综合考核业务种类包括新一代天气雷达观测业务、国家地面气象观测站观测业务、高空气象观测业务、区域气象观测站观测业务、风廓线雷达观测业务、雷电观测业务、自动土壤水分观测业务、GNSS/MET 观测业务、大气成分观测业务和气象卫星观测业务，共计10类。具体指标及解释见附件1-11。 第五条新一代天气雷达观测业务、国家地面气象观测站观测业务和高空气象观测业务考核数据质量、数据传输及时率、设备运行可用性、保障可靠性和探测环境保护五个方面；区域气象观测站观测业务、自动土壤水分观测业务和大气成分观测业务考核数据质量、数据传输及时率、设备运行可用性、保障可靠性四个方面；风廓线雷达观测业务和GNSS/MET观测业务考核数据质量、数据传输及时率、保障可靠性三个方面；雷电观测业务考核数据质量、设备运行可用性和保障可靠性三个方面

；气象卫星观测业务考核数据质量、数据传输及时率、保障可靠性和探测环境保护四个方面。 其中，数据质量、数据传输及时率和设备运行可用性通过考核相关业务上传的数据和状态文件实现，考核文件种类详见附件12；保障可靠性和探测环境保护通过考核相关业务的填报表单和上报文件实现。 第六条每项业务的考核总分为100分。各考核内容包含若干单项考核指标并分配相应的分值，各单项考核指标得分之和为综合考核得分。考核以月度、年度为周期。 第七条气象观测业务质量综合考核工作由综合观测司、预报与网络司共同组织，中国气象局气象探测中心、国家气象信息中心和国家卫星气象中心具体实施。 第八条考核结果由综合观测司、各省（区、市）气象局观测业务管理部门根据考核周期及时进行通报。 考核结果可作为省（区、市）气象局推荐和评选优秀集体和个人的重要依据，同时也可作为评价设备质量的依据。第九条本办法由中国气象局综合观测司负责解释。各省（区、市）气象局可在本办法基础上制定本省（区、市）的实施细则。 第十条本办法自2017年1月1日起执行，《地面气象观测质量考核办法（试行）》（气测函〔2013〕312号）、《地面高空气象观测业务综合质量考核办法（试行）》（气测函〔2014〕201号）同时废止。《综合气象观测系统仪器装备运行状况通报办法》

土壤水分的测定

土壤水分的测定 测定土壤水分是为了了解土壤水分状况，以作为土壤水分管理，如确定灌溉定额的依据。在分析工作中，由于分析结果一般是以烘干土为基础表示的，也需要测定湿土或风干土的水分含量，以便进行分析结果的换算。 一、测定方法 土壤水分的测定方法很多，实验室一般采用酒精烘烤法、酒精烧失法和烘干法。野外则可采用简易的排水称重法(定容称量法)。 (一)酒精烘烤法 1、原理:土壤加入酒精，在l05℃—110℃下烘烤时可以加速水分蒸发，大大缩短烘烤时间，又不致于因有机质的烧失而造成误差。 2、操作步骤 ①取已烘干的铝盒称重为W1(克)。 ②加土壤约5克平铺于盒底，称重为W2(克)。 ③用皮头吸管滴加酒精，便土样充分湿润，放入烘箱中，在105℃—110℃条件下烘烤30分钟，取出冷却称重为W3(克)。 3、结果计算 W2-W3 土壤水分含量（%）＝—————×100 W3-W1 土壤分析一般以烘干土计重，但分析时又以湿土或风干土称重，故需进行换算，计算公式为：应称取的湿土或风干土样重＝所需烘干土样重×(1+水分％) (二)酒精烧失速测法 1、原理：酒精可与水分互溶，并在燃烧时使水分蒸发。土壤烧后损失的重量即为土壤含水量。 2、操作步骤： ①取铝盒称重为W l(克)。 ②取湿土约10克(尽量避免混入根系和石砾等杂物)与铝盒一起称重为W2(克)。 ③加酒精于铝盒中，至土面全部浸没即可，稍加振摇，使土样与酒精混合，点燃酒精，待燃烧将尽，用小玻棒来回拨动土样，助其燃烧(但过早拨动土样会造成土样毛孔闭塞，降

低水分蒸发速度)，熄火后再加酒精3毫升燃烧，如此进行2—3次，直至土样烧干为止。 ④冷却后称重为W3(克)。 3、结果计算同前 (三)烘干法 1、原理：将土样置于105℃±2℃的烘箱中烘至恒重，即可使其所含水分（包括吸湿水）全部蒸发殆尽以此求算土壤水分含量。在此温度下，有机质一般不致大量分解损失影响测定结果。 2、操作步骤 ①取干燥铝盒称重为W1(克)。 ②加土样约5克于铝盒中称重为W2(克)。 ③将铝盒放入烘箱，在105℃一110℃下烘烤6小时，一般可达恒重，取出放人干燥器内，冷却20分钟可称重。必要时，如前法再烘1小时，取出冷却后称重，两次称重之差不得超过0.05克，取最低一次计算。 注：质地较轻的土壤，烘烤时间可以缩短，即5—6小时。 3、结果计算同前 二、思考题 1、列出实验数据，计算土壤水分含量。 2、在烘干土样时，为什么温度不能超过110℃？含有机质多的土样为什么不能采用酒精烧失法？

利用微波遥感监测反演裸露 地表湿度

利用微波遥感监测反演裸露 地表湿度 （2008.12 M.R.Feng） 摘要：本文主要讲叙微波遥感在反演土壤湿度方面的应用，其中主要是针对于主动微波遥感的方法，文中简单介绍了主被动微波遥感监测土壤表面湿度的原理，即基于干燥土壤和水体之间介电常数的巨大差异，重点在于如何区分土壤表面湿度和粗糙度信息，本文简单介绍了加拿大学者M.R.Sahebi和J.Angles基于RadarSat-1数据，利用多角度方法来反演地表参数(湿度和粗糙度)，通过比较三个经验模型(GOM、OM、MDM)模拟效果，最后MDM得到了较好的结果。 关键词：土壤湿度；微波遥感；粗糙度；反演 1 引言 1.1研究背景 土壤湿度是水文、农业、气象的主要基础信息，也是进行土地退化评价等生态环境研究的重要指标。土壤湿度与土壤的风蚀、水蚀等有着密切的关系。土壤湿度的研究方法可分为传统方法和遥感方法两大类。与传统的土壤水分监测方法相比，飞速发展的遥感技术手段监测土壤水分具有许多不可替代的优势，包括快速、实时、长时期动态大区域监测以及良好的时间空间分辨率。随着遥感技术的不断创新，遥感反演土壤湿度的方法也成为研究热点[1]。 土壤水分的监测由于受到面积大、监测环境条件等的限制，使实地测量的方法不能广泛应用，一些传统的土壤水分监测的方法已经不能满足要求，需要新的、快速的方法来实现。遥感技术具有快速、有效、宏观的等优点，在大面积土壤水分监测中具有明显的优势，而且遥感获取数据周期短可以实现土壤含水量短周期内的动态监测。目前土壤水分的遥感监测已经有许多的研究，并且形成了许多的理论和方法，各种方法都有自己的优势和特点，主要从不同的监测指标来实现土壤水分的监测，因此在监测精度与实用性上存在着很大的差别。目前遥感监测土壤水分的主要方法和模型也有不少，比如说表观热惯法、作物缺水指数法、距平植被指数法。但是利用微波遥感反演地表湿度是比较常见的方法，本文主要是讲叙微波遥感在监测地表湿度方面的应用，特别是对裸露的地表。 1.2研究现状 微波土壤水分遥感研究始于20世纪80年代, 其中最具代表性的是Ulaby利用试验数据得出土壤后向散射系数的主导因素为粗糙度和含水量。80年代后, Dobson和Ulaby利用车载、高塔、航空平台的微波数据研究了土壤湿度反演的最佳工作模式, 并一致认为小角度入射后向散射系数对土壤湿度最敏感。随着微波散射模型不断发展, 相继出现微波散射的小扰动模型、几何光学模型、物理光学模型、双尺度模型和积分方程模型A IEM。Doboson等在物理模型和试验研究

土壤含水量的测定(烘干法)

土壤含水量的测定（烘干法） 进行土壤水分含量的测定有两个目的： 一是为了解田间土壤的实际含水状况，以便及时进行灌溉、保墒或排水，以保证作物的正常生长；或联系作物长相、长势及耕栽培措施，总结丰产的水肥条件；或联系苗情症状，为诊断提供依据。 二是风干土样水分的测定，为各项分析结果计算的基础。前一种田间土壤的实际含水量测定，目前测定的方法很多，所用仪器也不同，在土壤物理分析中有详细介绍，这里指的是风干土样水分的测定。 风干土中水分含量受大气中相对湿度的影响。它不是土壤的一种固定成分，在计算土壤各种成分时不包括水分。因此，一般不用风干土作为计算的基础，而用烘干土作为计算的基础。分析时一般都用风干土，计算时就必须根据水分含量换算成烘干土。 测定时把土样放在105～110℃的烘箱中烘至恒重，则失去的质量为水分质量，即可计算土壤水分百分数。在此温度下土壤吸着水被蒸发，而结构水不致破坏，土壤有机质也不致分解。下面引用国家标准《土壤水分测定法》。 2.3.1适用范围 本标准用于测定除石膏性土壤和有机土（含有机质20%以上的土壤）以外的各类土壤的水分含量。 2.3.2方法原理 土壤样品在105±2℃烘至恒重时的失重，即为土壤样品所含水分的质量。 2.3.3仪器设备 ①土钻；②土壤筛： xx1mm；③铝盒：

小型直径约40mm，高约20mm；大型直径约55mm，高约28mm；④分析天平： 感量为 0.001g和 0.01g；⑤小型电热恒温烘箱；⑥干燥器： xx变色硅胶或无水氯化钙。 2.3.4试样的选取和制备 2.3. 4.1风干土样选取有代表性的风干土壤样品，压碎，通过1mm筛，混合均匀后备用。 2.3. 4.2新鲜土样在田间用土钻取有代表性的新鲜土样，刮去土钻中的上部浮土，将土钻中部所需深度处的土壤约20g，捏碎后迅速装入已知准确质量的大型铝盒内，盖紧，装入木箱或其他容器，带回室内，将铝盒外表擦拭干净，立即称重，尽早测定水分。 2.3.5测定步骤 2.3. 5.1风干土样水分的测定将铝盒在105℃恒温箱中烘烤约2h，移入干燥器内冷却至室温，称重，准确到至 0.001g。用角勺将风干土样拌匀，舀取约5g，均匀地平铺在铝盒中，盖好，称重，准确至 0.001g。将铝盒盖揭开，放在盒底下，置于已预热至105±2℃的烘箱中烘烤6h。取出，盖好，移入干燥器内冷却至室温（约需20min），立即称重。风干土样水分的测定应做两份平行测定。

盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计

2015年2月 吉林师范大学学报（自然科学版）?．1第1期Journal of Jilin Normal University （Natural Science Edition ）Feb．2015 收稿日期：2014-10-10基金项目：国家自然科学基金项目（61305082）；吉林师范大学第十二批大学科研基金项目（12234， 12235）第一作者简介：王立忠（1970-），男，吉林省四平市人，现为吉林师范大学信息技术学院副教授，硕士，硕士生导师．研究方向：电子技术． 盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计 王立忠，蒋宁，程礼邦，段佳敏 （吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000） 摘要：基于单片机设计了一种能够根据土壤湿度进行自动控制，并带显示功能的盆栽植物浇灌系统．单片机根据土壤湿度传感器采集的信号对湿度进行自动控制．根据植物的需要设定湿度的下限和上限，在湿度高于上限值时不进行浇灌．若湿度低于下限值，通过传感器发出缺水信号，根据不同的情况来驱动水泵进行适当的浇 水．浇水装置采用滴灌方法， 有助于土壤对于水分的吸收和浇灌的均匀．通过定时器定时自动检测土壤湿度，确保及时为植物提供充足的水分，从而为盆栽植物的生长提供一个良好的环境． 关键词：盆栽植物；自动灌溉；单片机；湿度传感器 中图分类号：TP342文献标识码：A 文章编号：1674- 3873-（2015）01-0095-040引言 目前，盆栽植物作为一种绿色、天然、健康的植物，就成了人们追求高品质生活的首选，但随着社会的高速发展和生活节奏的加快，人们的生活越来越忙碌，因加班、出差、早起及各种各样繁杂的事情经常会将“照顾”盆栽植物的事忘在脑后．该款装置将花土水分监测和浇灌实现自动化，提高了植物的科学浇灌的 同时也减轻了人们的 “负担”．克服了传统的人工给盆栽植物浇水带来的局限性［1-2］．装置不同于普通浇灌装置，根据不同植物对水分要求和灌溉时间的要求进行设定，可以在长时间“无人”情况下自动检测花土湿度，并根据花卉对湿度要求进行自动滴灌．盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统基于单片机控制，再配合土壤湿度检测电路探测盆栽植物所在的土壤环境，由于传统的人工浇水具有不定时性和不均匀性，所以我们采用滴灌技术．本系统采用独立的节能电源设计，避免停电的问题．具有节水、节电、省时、环保等特点． 1系统方案设计 整个系统由土壤湿度传感器模块、单片机采集控制及信号输出电路模块（单片机、数据处理及显示模块）、水泵及供水模块、电源管理模块5个主要部分组成．系统构造框图如图1所示 ． 图1系统框架图 系统的工作原理：土壤湿度检测模块来完成对盆栽植物土壤湿度的采集，单片机采集控制模块将从湿度传感器模块得到的土壤湿度数据与设定的土壤湿度数据进行比较，当达到设定的开启条件时发出水泵开启信号进行实时滴灌，湿度达到设定值时停止滴灌．滴灌设备根据单片机分析数据后，实现滴灌或者停

土壤含水量测定方法小结

土壤含水量测定方法小结 1，烘干称重； 这个不多说了。准确度最高，但测定得到的是质量含 水量，与其他方法所得数据进行比较是注意换算。 2，中子仪； 技术比较成熟，准确性极高，是烘干法以外的第二标 准方法。 但是中子仪测定需要安装套管，理论上可达任何深度，设备昂贵，投入很大。中子射线对操作者身体有损害，严格来说需要相关证件才可以操作。无法测定表层土 壤。 3，电阻法； 一般使用石膏块作为介质埋设地下，石膏块中埋设两根导线，导线之间的石膏成分组成电阻，石膏块电阻与土壤含水量相关。石膏块制作简单，哪怕进口的成品成本也是非常低廉，可以作很多重复，可以不破坏土壤在田间连续自动监测。存在问题，石膏块滞后时间较长，所以不可能用来做移动式测定和自动灌溉系统。石膏块只适合用于非盐碱土壤中，同时石膏块不适合使用直流电（文献查得，表示怀疑，因为所有的石膏块读书表都是用干电池作为电源），测定受土壤类型影响很大，标定结果会随时间改变，达到一定年 限后，石膏会逐渐溶解到土壤中。 4，TDR（Time Domain Reflectometry） TDR有两种时域反射仪和时域延迟，两者均简称TDR。TDR技术是当前土壤水分测定装置的主流原理，可以连续、快速、准确测量。可以测量土壤表层含

水量。一般的TDR原理的设备响应时间约10-20秒，适合移动测量和定点监测。测定结果受盐度影响很小，TDR缺点是电路比较复杂，设备较昂贵。 5，FDR（Frequency Domain Reflectometry）几乎具有TDR的所有优点，探头形状非常灵活。比较夸张的甚至可以放在做成犁状放在拖拉机后面运动中 测量。FDR相对TDR需要更少的校正工作。 TDR和FDR同样有一个缺点，当探头附近的土壤有空洞或者水分含量非常不均匀时，会影响测定结果。 非常奇怪的是，基于FDR原理的往往是低端的仪器设备，根据笔者实际使用经验，FDR技术可能在精度上存在瓶颈，经常在5%的误差左右，写文章时候数据基本上不好用。

遥感反演土壤湿度的主要方法

遥感反演土壤湿度的主要方法 遥感反演土壤湿度根据波段的不同分为3类：微波遥感土壤湿度法；作物植被指数法；热红外遥感监测法（主要是应用热惯量模型）。 1.1 微波遥感土壤湿度法 分主动微波遥感监测法和被动微波遥感监测法两种。此方法物理基础坚实，即土壤的介电特性 和土壤含水量密切相关，水分的介电常数大约为80，干土仅为3，它们之间存在较大的反差。土壤的介电常数随土壤湿度的变化而变化，表现于卫星遥感图像上将是灰度值G亮度温度Tb的变化。因此，微波遥感土壤水分的方法被广泛地应用于实际的监测工作中。 1.1.1 主动微波遥感监测法 以应用x波段侧视雷达为主，主要是后向反射系数法。因为含水量的多少直接影响土壤的介电常数，使雷达回波对土壤湿度反映极为敏感，据此可建立后向散射系数和土壤水分含量之间的函数关系。国内李杏朝据微波后向反射系数法，用x波段散射计测量土壤后向反射系数，与同步获得的X 波段、HH极化机载SAR图像一起试验监测土壤水分；田国良等在河南也应用此方法也进行土壤水分研究。主动微波遥感土壤水分精度较高，且可以全天候使用，成为监测水分最灵活、最适用、最有 效的方法，随着大量的主动微波遥感器的卫星（ERS系列、EOS、SAR、Radar sat、ADEOS、TRMM 等）的发射升空，将使微波遥感的成本不断下降，逐渐被应用于实践 1.1.2 被动微波遥感监测法 原理同主动微波遥感法。值得指出，植被在地表过程研究中的影响突出，为了消除植被的影响，必须同时重视植被的遥感监测，建立相关的计算模型。Teng等通过实验得出在浓密植被覆盖区土壤湿度监测中应避免使用19GHZ波段，此时SMMR 的6.6GHZ波段比SSM／I的19GHZ在遥感监测土壤湿度信息方面的精度更高。说明在植被较密时，为了消除植被对土壤湿度反演的影响，应尽量 选择波段较长的微波辐射计。 1.2 作物植被指数法 采用此方法是基于植被在可见光部分叶绿素吸收了70％-90％红光，反射了大部分绿光，而由 于叶肉组织的作用，后行叶片在近红外波段的反射较强。通过各光谱波段所反射的太阳辐射的比来 表达，这就叫植被指数。常用的植被指数有：归一化植被指数（Normal Difference Vegetation Index, NDVI）、比值植被指数（Ratio Vegetation Index, RVI）距平植被指数（Average Vegetation Index, AVI）和植被条件指数（Vegetation Condition Index，VCI）。 1.3 热红外遥感监测法 土壤热惯量和土壤水分的关系密切，即土壤水分高，热惯量大，土壤表面的昼夜温差小，反之 亦然。热红外遥感手段主要利用地表温度日变化幅度、植被冠层和冠层空气温差、表观热惯量、热 模型（蒸散比）估测土壤含水量[5]。 土壤热惯量法是土壤热特性的综合性参数，定义为： P = tCm (1) (1)式中：P为热惯量（J/m2 k?S1/2）；ρ为密度（kg/m3 ）；C为比热（J/kg?k）；λ为热导率。在实际工作中，常用表观热惯量来代替P： ATI=(1一A)／(Td-Tn) (2) 式中：Td、Tn分别为昼夜温度，A为全波段反照率。

盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统(可行性报告)

“盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统” 可行性报告 “盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统”项目组

盆栽植物越来越受到城市居民的喜爱，由于现在城市的生活节奏紧张，人们经常由于工作忙碌而忽略了养殖的盆栽植物，经常忘记给盆栽植物浇水而使植物枯死，或者由于一次浇水过多而使一些喜干的植物涝死，盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统使土壤湿度控制在有利于植物生长的湿度范围内，有效避免了因过涝或过干而给植物造成的影响，确保植物能够正常生长、开花、结果。 引言 目前，盆栽植物越来越受到城市居民的喜爱，为了克服传统的人工给盆栽植物浇水带来的局限性，盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统基于单片机控制，再配合土壤湿度检测电路设备探测盆栽植物所在的土壤环境，电磁阀门和可以根据不同植物进行滴灌灌溉方式的灌头，既克服了传统的人工浇水的不定时性和不准确性，又避免了以往水分控制系统的不准确性而造成的过涝等，因此采用土壤湿度监测模块，单片机控制模块，电磁阀门灌水模块、灌溉及供水系统所构成的盆栽植物土壤水分测控系统及灌溉装置以降低设备投入，同时也不用自己去专门维护、检修，是比较理想的选择。 一、系统方案设计 整个系统有土壤湿度检测模块、单片机采集控制及信号输出电路模块、电磁阀滴灌模块、水泵及供水系统四个主要部分组成 整个系统的工作原理为:土壤湿度检测模块来完成对盆栽植物土壤湿度的采集；单片机采集控制系统将采集到的土壤湿度数据与设定的土壤湿度数据进行比较，进行实时灌水，达到设定值时停止灌水；电磁阀及滴灌设备用来实现

根据单片机经过分析数据后，实现灌水或者停止灌水；进而使土壤湿度处在适宜植物生长需求的最佳状态。 二、系统硬件电路设计 由A/D转换电路、STC89C52单片机和相应的振荡、复位电路、继电器控制电路组成单片机采集控制及信号输出模块是整个测控系统的核心。通过采集土壤湿度检测模块传递的实时土壤湿度信号，与设定的土壤湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制电磁阀门的开关，从而进行对盆栽植物的实时灌水。 （一）土壤湿度检测模块 由于土壤中含有矿物质离子，这些矿物质离子都溶解在土壤中的水中。如果将两个电极插入土壤中，电极之间就可以通过这些离子导电。通过测量两电极之间的电阻值来表征土壤湿度的大小。由于两级间的电阻与电压成正比，所以通过计算两级的电压来表征土壤湿度。在测量电压之前，需将传感器得到的模拟电压信号经过A/D转换成数字信号以便单片机处理。 我们选择用交流电源给土壤湿度传感器供电，因为如果使用直流电源，两电极间会发生极化现象，会影响电压的测量。交流电源取自所用单片机的模拟输出端口，从该端口出来有正弦波分量和直流分量，经过电容隔直后给传感器供正弦交流电压。我们知道单片机的工作电压只有5v左右，所以由单片机提供给传感器的交流电压是很微弱的，为了方便精确测量，我们对传感器得到的模拟电压通过精密半波整流电路进行整流，再经过滤波电路滤波，之后通过A/D转换送给单片机处理。 （二）单片机采集控制及信号输出电路模块

土壤环境监测技术规范方案

土壤环境监测技术规范 土壤环境监测技术规范包括土壤环境监测的布点采样、样品制备、分析方法、结果表征、资料统计和质量评价等技术内容。 一、准备工作 主要准备工具，器材，用具等。 二、布点采样 样品由随机采集的一些个体所组成，个体之间存在差异。为了达到采集的监测样品具有好的代表性，必须避免一切主观因素，使组成总体的个体有同样的机会被选入样品，即组成样品的个体应当是随机地取自总体。另一方面，在一组需要相互之间进行比较的样品应当有同样的个体组成，否则样本大的个体所组成的样品，其代表性会大于样本少的个体组成的样品。所以“随机”和“等量”是决定样品具有同等代表性的重要条件。 1.布点方法 1)简单随机 将监测单元分成网格，每个网格编上号码，决定采样点样品数后，随机抽取规定的样品数的样品，其样本号码对应的网格号，即为采样点。随机数 的获得可以利用掷骰子、抽签、查随机数表的方法。关于随机数骰子的使用 方法可见GB10111《利用随机数骰子进行随机抽样的办法》。简单随机布点 是一种完全不带主观限制条件的布点方法。 2)分块随机 根据收集的资料，如果监测区域内的土壤有明显的几种类型，则可将区域分成几块，每块内污染物较均匀，块间的差异较明显。将每块作为一个监 测单元，在每个监测单元内再随机布点。在正确分块的前提下，分块布点的 代表性比简单随机布点好，如果分块不正确，分块布点的效果可能会适得其 反。 3)系统随机 将监测区域分成面积相等的几部分（网格划分），每网格内布设一采样点，这种布点称为系统随机布点。如果区域内土壤污染物含量变化较大，系

统随机布点比简单随机布点所采样品的代表性要好。 2.基础样品数量 1)由均方差和绝对偏差计算样品数 用下列公式可计算所需的样品数： N=t2s2/D2 式中：N 为样品数； t 为选定置信水平（土壤环境监测一般选定为95%）一定自由度下的t 值（附录A）； s2 为均方差，可从先前的其它研究或者从极差R（s2=（R/4）2）估计； D 为可接受的绝对偏差。 2)由变异系数和相对偏差计算样品数 N=t2s2/D2 可变为：N=t2CV2/m2 式中：N 为样品数； t 为选定置信水平（土壤环境监测一般选定为95%）一定自由度下的t 值（附录A）； CV 为变异系数（%），可从先前的其它研究资料中估计； m 为可接受的相对偏差（%），土壤环境监测一般限定为20%～30% 。 没有历史资料的地区、土壤变异程度不太大的地区，一般CV 可用10%～30%粗略估计，有效磷和有效钾变异系数CV 可取50%。 3.布点数量 土壤监测的布点数量要满足样本容量的基本要求，即上述由均方差和绝对偏差、变异系数和相对偏差计算样品数是样品数的下限数值，实际工作中土壤布点数量还要根据调查目的、调查精度和调查区域环境状况等因素确定。 一般要求每个监测单元最少设3 个点。 区域土壤环境调查按调查的精度不同可从2.5km、5km、10km、20km、40km 中选择网距网格布点，区域内的网格结点数即为土壤采样点数量。

自动土壤水分观测数据传输格式及传输方案

自动土壤水分观测数据传输格式及传输方案

自动土壤水分观测数据传输格式及传输方案 中国气象局综合观测司预报网络司 2009.8

目录 1上传文件命名规则 (1) 1.1单站文件命名规则 (1) 1.2多站文件命名规则 (1) 1.3上传文件名说明 (2) 2 上传时间规定 (7) 2.1数据上传原则 (7) 2.2数据上传时间规定 (8) 3 上传数据格式 (9) 3.1 自动土壤水分观测站上传数据格式 (9) 3.2 省级打包上传格式 (14) 3.3 作物名称编码表 (15)

自动土壤水分观测数据传输格式及传输方案 为规范自动土壤水分观测和资料传输业务，确保自动土壤水分观测资料及时、高效地收集、共享和应用，制定本数据传输格式及传输方案。 1上传文件命名规则 自动土壤水分观测站上传文件是指自动土壤水分观测站上传至省级气象通信部门或国家气象信息中心的数据文件。 自动土壤水分观测站上传文件包括单站文件命名和多站文件命名两种规则。 1.1单站文件命名规则 单站自动土壤水分观测站上传文件命名方式为： Z_ AGME_I_IIiii_yyyymmddhhMMss_O_ASM-F TM[-CCx].txt 1.2多站文件命名规则 多站自动土壤水分观测站上传文件命名方式为（通过省级或国家级打包的文件）：

Z_ AGME_C_CCCC_yyyymmddhhMMss_O_AS M-FTM.txt 1.3上传文件名说明 （1）文件名称各段说明 Z：固定代码，表示文件为国内交换的资料。 AGME：固定代码，表示农业气象资料。 I：固定代码，指示其后字段代码为测站区站号。 IIiii：测站区站号。区站号使用规则见1.3（2） C：固定代码，指示其后字段编码为编报台字母代号。 CCCC：编报台字母代号，详见1.3.3编报台站代码表。 yyyymmddhhMMss：文件生成时间“年月日时分秒”（UTC，国际时）。其中，yyyy为年，4位；mm为月，2位；dd为日，2位；hh为小时，2位；MM分钟，2位；ss为秒，2位。在年月日时分秒中，若位数不足时，高位补“0”。例如：

土壤水分遥感监测方法进展

第!"卷， 第#期中国农业资源与区划$%&’!"，(%’#，))*+,*-!..*年.+月/%0123&%4567238917:0&;013&<=>%01:=>32?<=97%23&@&322729/02=，!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!..*?技术方法? 土壤水分遥感监测方法进展 邓辉，周清波 （中国农科院资源区划所，北京A ...B A ）摘要该文全面地回顾了目前国内外遥感监测土壤水分的方法和研究进展，比较和评价了热惯量法、微 波法、热红外法、距平植被指数法、植被缺水指数法、植被供水指数法等方法的优缺点和应用范围，并对 土壤水分遥感监测方法的发展趋势进行了分析和展望。关键词旱情监测土壤水分热惯量法微波法植被缺水指数方法回顾收稿日期：!..#,.#,#.邓辉为硕士生周清波为研究员 一、引言 干旱（农业干旱）是指：作物生长过程中因供水不足，阻碍作物的正常生长而发生的水量供应不平衡现象，即农田土壤含水量降低到影响农作物的正常生长发育。干旱是我国农业的一大威胁，在各种自然灾 害中造成的损失列为首位。据统计，我国农业自然灾害的近+.C 是干旱造成的，每年有近"D .万6E !耕地受旱减产，占播种面积的"’B +C ，按减产#.C !".C 的轻灾计算，每年直接经济损失达*亿!D 亿元。探讨一套客观、动态、实时的土壤水分监测方法，对于各级政府和领导及时了解旱情程度和分布，采取有效的防、抗措施，科学的指导农业生产，具有重要意义。 传统的旱情监测方法，主要是根据有限的旱情测量站点测定土壤水分含量来监测土壤水分。经典的土壤水分测量方法主要有称重法、中子水分探测法、快速烘干法、电阻法、F G <法（时域反射）等，因采样速度慢而且花费大量人力物力，范围有限。传统方法难以满足实时、大范围监测的需要。随着遥感技术的迅速发展，多时相、多光谱、高光谱遥感数据反映了大面积的地表信息，这些信息从定位、定量方面反映了土壤水分状况。 二、监测土壤水分的方法和进展 （一）热惯量法 水分有较大的热容量和热传导率使较湿的土壤具有较大的热惯量，而这一热惯量可由光学遥感监测地表温度的变化得到。热惯量法也是国内研究较多的一种方法。 国外：H 3;>%2等人［A ，!］（A -D A ，A -D *）最早应用了热模型；A -D B 年热容量制图卫星（I 5JJ ）发射 成功，随后具有较高分辨率的F K >F 6=1E 3&K 2=1;7,3，即

土壤含水量测量实验报告

土壤水分的测定实验 一、实验目的 1、了解土壤的实际含水情况，以便适时灌排，保证植物生长对水分的需求。 2、风干土样水分的测定，是各项分析结果计算的基础。土壤水分含量的多少，直接影响土壤的固、液、气三相比例，以及土壤的适耕性和植物的生长发育。 二、实验原理 土壤水分大致分为化学结合水、吸湿水和自由水三类。自由水是可供植物自由利用的有效水和多余水，可以通过土壤在空气中自然风干的方法从土壤中释放出来；吸湿水是土壤颗粒表面被分子张力所吸附的单分子水层，只有在105-110℃下才能摆脱土壤颗粒表面分子力的吸附，以气态的形式释放出来，由于土粒对水汽分子的这种吸附力高达成千上万个大气压，所以这层水分子是定向排列，而且排列紧密，水分不能自由移动，也没有溶解能力，属于无效水；而化学结合水因为参与了粘土矿物晶格的组成，所以是以OH-的形式存在的，要在600--700℃时才能脱离土粒的作用而释放出来。 土壤含水量的测定方法很多，如烘干法、酒精燃烧法和中子测量法等，其中烘干法是目前国际上土壤水分测定的标准方法，虽然需要采集土样，并且干燥时间较长但是因为它比较准确，且便于大批测定，故为常用的方法。 将土壤样品放在105℃±2℃的烘箱中烘至恒重，求出土壤失水重量占烘干重量的百分数。在此温度下，包括吸湿水（土粒表面从空气中吸取活动力强的水汽分子而成的一种水分）在内的所有水分烘掉，而一般土壤有机质不致分解。 三、实验器材 铝盒、烘箱、干燥器、天平、小铲子、小刀。 四、实验步骤 1、在室内将铝盒编号并称重，重量记为W0 。 2、用已知重量的铝盒在天平上称取欲测土样15—20克，称量铝盒与新鲜土壤样

多深度土壤水分自动监测仪 - 北京清流

多深度土壤水分（墒情）自动监测仪 1 市场现状 土壤成分非常复杂，一致性很差；传感器长期埋在潮湿的土壤里，会出现种种问题，这使得土壤水分自动监测难度非常大，测不准、测不稳一直困扰整个行业。 目前市场上存在三代土壤水分传感器： 第一代，插针式探头分体式设备，主要缺点是工作点随时间漂移需要定期率定，一致性差，功耗大，现场安装调试复杂。 第二代，管式传感器分体式设备，主要问题是，多个高频监测电路集成到一根管子里相互干扰，一致性和稳定性较差，功耗大无法实现一体化集成。 第三代，高度集成一体化管式设备，克服前两代设备缺点，具备高精度、高稳定性，低功耗高度集成，安装调试简单等特点。 2 产品概述 针对目前我国市场上现有传感器“测不准、测不稳”等问题，我们在技术上进行了创新研发了“高度集成一体化多深度土壤水分自动监测仪”，完全实现了模拟感知电路、A/D 换、无线发送电路及太阳能供电等模块的一体化设计，系统可以对土壤四个深度的水分、温度等参数同时测量的传感器。

在我国土壤水分传感器中首次采用了“高频双调谐回路检测法”可以很灵敏地捕获土壤水分的微小变化，“多深度时分多路复用检测”技术、“去冗余电路消除非线性失真”技术，消除了多个分立检测电路相互干扰、一致性差等缺点，真正克服了传统技术的传感器精度差、测量不稳定及可靠性不好等缺陷，使之在精准度、稳定性及可靠性方面都优于其它方法。 3 产品功能特点 3.1高灵敏度、高精度、高稳定性 首次提出了“高频双调谐回路”检测法，保证了土壤从干到饱和的变化过程中土壤水分的微小变化，检测电路都可以很灵敏地捕获到，并且可以精准地感知测量。 首次提出了多个深度“时分复用检测”技术，消除了多个分立检测电路相互干扰、一致性差等缺点，大大提高了精度和稳定性。 模、数一体化设计时“去除了冗余电路”，减少了信号衰耗及非线性失真而引起的测量误差，大大提高了精准度和稳定性，也免去每隔一段时间重新率定。 3.2 现场安装调试简单 现场安装只需要钻孔、灌泥浆、插入设备、打开电源，数据即可正常上报。 现场不需要挖坑、不需要布线接线、不需要进行设备调试，省时省力、减少不必要环节，保证施工质量。 普通工人经过简单培训，半小时内即可完成现场安装工作，在较大区域较大规模安装时，可大大节省现场安装调试时间，保证施工工期。

自动土壤水分观测规范标准

.\ 自动土壤水分观测规范 （试行） 中国气象局综合观测司

前言 自动土壤水分观测规范分八个章节，包括：自动土壤水分观测的基本任务、观测方法、技术要求以及观测记录的处理方法，观测仪器的工作原理、安装、操作、维护与田间标定方法等内容。 本规范既对自动土壤水分观测仪器生产厂家的设备生产、安装、维护、标校等提出具体要求，又规范台站对仪器的使用方法、明确仪器在标校过程中进行人工对比观测取土的要求，目的是为了使安装在作物地段和固定地段的自动土壤水分观测仪能够顺利投入业务化运行，为农业气象干旱监测服务，发挥项目建设效益。 本规范适用于利用频域反射法（FDR：Frequancy Domain Reflection）原理来测定土壤体积含水量的自动土壤水分观测仪。 本规范由中国气象局综合观测司组织、中国气象局气象探测中心编写，国家气象中心、河南省气象局、湖北省气象局等单位参与了编写工作。

目录 前言 ................................................................... I 第1章总则 .. (1) 第2章观测的一般要求 (1) 2.1 观测场地 (1) 2.1.1观测地段 (1) 2.1.2选址 (1) 2.1.3场地建设 (2) 2.1.4仪器布设 (2) 2.1.5地段描述与记载 (2) 2.1.6土壤水文、物理特性的测定 (3) 2.2 时制、日界和对时 (3) 2.3 计算项目 (3) 2.4 仪器性能要求 (3) 2.4.1总体要求 (3) 2.4.2传感器性能要求 (3) 第3章观测仪器 (4) 3.1系统结构及工作原理 (4) 3.1.1系统结构 (4) 3.1.2工作原理 (4) 3.2硬件 (4) 3.2.1传感器 (4) 3.2.2数据采集器 (5) 3.2.3系统电源 (5) 3.2.4通信接口与通讯模块 (6) 3.2.5微机 (6) 3.3软件 (6) 3.3.1采集软件 (6) 3.3.2业务软件 (6) 3.4主要功能 (6) 3.4.1初始化功能 (6) 3.4.2数据采集功能 (6) 3.4.3数据处理功能 (6) 3.4.4数据存储功能 (7) 3.4.5数据传输功能 (7) 3.4.6系统管理功能 (7)

11.王立忠5xiu---盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统

盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计 王立忠，蒋宁,程礼邦，段佳敏 （吉林师范大学 信息技术学院 吉林 四平 136000） 摘 要：基于单片机设计了一种能够根据土壤湿度进行自动控制，并带显示功能的盆栽植物浇灌系统。单片机根据土壤湿度传感器采集的信号对湿度进行自动控制。根据植物的需要设定湿度的下限和上限，在湿度高于上限值时不进行浇灌。若湿度低于下限值，通过传感器发出缺水信号，根据不同的情况来驱动水泵进行适当的浇水。浇水装置采用滴灌方法，有助于土壤对于水分的吸收和浇灌的均匀。通过定时器定时自动检测土壤湿度, 确保及时为植物提供充足的水分，从而为盆栽植物的生长提供一个良好的环境。 关键词：盆栽植物；自动灌溉；单片机；湿度传感器 中图分类号：TP342 文献标识码：A 0引言 目前，盆栽植物作为一种绿色、天然、健康的植物，就成了人们追求高品质生活的首选，但随着社会的高速发展和生活节奏的加快，人们的生活越来越忙碌，因加班、出差、早起及各种各样繁杂的事情经常会将“照顾”盆栽植物的事忘在脑后。该款装置将花土水分监测和浇灌实现自动化，提高了植物的科学浇灌的同时也减轻了人们的“负担”。克服了传统的人工给盆栽植物浇水带来的局限性[1-2]。装置不同于普通浇灌装置，根据不同植物对水分要求和灌溉时间的要求进行设定，可以在长时间“无人”情况下自动检测花土湿度，并根据花卉对湿度要求进行自动滴灌。盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统基于单片机控制，再配合土壤湿度检测电路探测盆栽植物所在的土壤环境，由于传统的人工浇水具有不定时性和不均匀性，所以我们采用滴灌技术。本系统采用独立的节能电源设计，避免停电的问题。具有节水、节电、省时、环保等特点。 1系统方案设计 整个系统由土壤湿度传感器模块、单片机采集控制及信号输出电路模块（单片机、数据处理及显示模块）、水泵及供水模块、电源管理模块5个主要部分组成。系统构造框图如图1所示。 单片机模块 电源管理模块土壤湿度传感器模块 给水及灌溉 模块 数据处理及显示模块 图1系统框架图 系统的工作原理:土壤湿度检测模块来完成对盆栽植物土壤湿度的采集，单片机采集控 收稿日期：2014-10-10 基金项目：国家自然科学基金项目（61305082）；吉林师范大学第十二批大学 科研基金项目（12234,12235） 第一作者简介：王立忠（1970-），男，吉林省四平市人，现为吉林师范大学信息技术学院副教授，硕士，硕士生导师。研究方向：电子技术．