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土壤的水分含量、耕作特性等對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量有很大的影響，所以在每年的春播、秋種時(shí)節(jié)要及時(shí)準(zhǔn)確地獲得土壤墑情，以便合理安排灌溉。土壤含水量是土壤墑情的重要指標(biāo)，要求對(duì)土壤濕度的準(zhǔn)確性、均勻性、波動(dòng)性進(jìn)行客觀的計(jì)量檢測(cè)，同時(shí)又有快速、方便、規(guī)范化等要求。土壤水分測(cè)量經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程: 傳統(tǒng)的人工測(cè)量不僅要耗費(fèi)大量的人力、物力，而且時(shí)效性較差；各種機(jī)械式濕度記錄儀或巡檢儀體積龐大、精度低、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且容易出現(xiàn)故障采用高分子濕敏電容器或濕敏電阻器作為濕度傳感器，雖然提高了測(cè)量的精度，但是測(cè)量電路復(fù)雜，給應(yīng)用帶來(lái)了諸多不便。目前新的水分檢測(cè)原理研究和新型土壤水分傳感器設(shè)計(jì)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)設(shè)計(jì)研制了各種高性 能的土壤水分檢測(cè)裝備。盡管固定式墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有精度高、功能齊全、監(jiān)測(cè)面廣等優(yōu)勢(shì)，但其主要不足在于從固定點(diǎn)采集的墑情信息不能良好地反映耕地的正常使用狀況。而手持式土壤水分測(cè)量?jī)x則克服了這一缺點(diǎn)，且性價(jià)比高，方便農(nóng)技、科研人員使用和推廣，具有廣泛的市場(chǎng)需求和廣闊的應(yīng)用前景。但是現(xiàn)有的便攜式土壤水分測(cè)量?jī)x器大都具有以下特點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)先保存在存儲(chǔ)器或SD卡中，測(cè)量結(jié)束后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理，不僅易發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，而且測(cè)量數(shù)據(jù)不能及時(shí)應(yīng)用；缺乏測(cè)量位置、實(shí)時(shí)時(shí)間等輔助信息的自動(dòng)獲取，測(cè)量時(shí)由人工或其他設(shè)備記錄測(cè)量位置，根據(jù)人工或測(cè)量?jī)x器時(shí)鐘獲得測(cè)量時(shí)間，容易引起數(shù)據(jù)錯(cuò)亂和誤差，不利于與GIS系統(tǒng)自動(dòng)結(jié)合；另外在傳感器選用、測(cè)量結(jié)果校正等方面也存在不足。基于頻域反射( FDR) 原理、采用GPS/GPRS/GSM技術(shù)、結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)校正方法，研制一種新型的便攜式土壤水分檢測(cè)儀。

頻域反射儀(FDR)法

FDR通過(guò)發(fā)射電磁脈沖，根據(jù)電磁波在土壤中傳播頻率 主要受土壤的含水量高低的影響，通過(guò)測(cè)定土壤含水量與土壤基質(zhì)的介電常數(shù)關(guān)系，終計(jì)算得出土壤含水量。被稱為介電傳感器的FDR探頭主要由平行排列的2根金屬棒或 網(wǎng)環(huán)形狀的金屬環(huán)對(duì)電極組成1個(gè)電容、中間作為電介質(zhì)的土壤及FDR自帶震蕩接收器組成1個(gè)調(diào)諧電路，通過(guò)儀器自身設(shè)計(jì)好的傳輸線將頻率信號(hào)傳輸?shù)浇殡妭鞲衅鳎現(xiàn)DR通過(guò) 掃頻頻率來(lái)檢測(cè)振幅大時(shí)的共振頻率，而土壤含水量不 同，發(fā)生不同的共振頻率，通過(guò)振蕩器共振頻率土壤含水量呈非線性反比關(guān)系，終計(jì)算土壤含水量的大小。FDR法的優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單、能夠?qū)崿F(xiàn)快速、自動(dòng)化定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)，安全且兼顧測(cè)定量程寬，需要更少的校準(zhǔn)工作。

SWM 5000是一款用于自動(dòng)監(jiān)控有效水灌溉的設(shè)備，可幫助節(jié)省資源、優(yōu)化產(chǎn)量，SWM 5000的測(cè)量原理是基于FDR（頻域反射）技術(shù)，可快速、準(zhǔn)確對(duì)土壤濕度進(jìn)行測(cè)量。中心處理硬件采用堅(jiān)固不銹鋼探針，可手動(dòng)利用液壓或壓入土中。

測(cè)量探針位置

手動(dòng)測(cè)量探針頂部(1個(gè)傳感器)

土壤等距分層 0-30, 30-60 和 60-90 cm處 (3個(gè)傳感器) 在灌溉時(shí)，深層的土壤持水力也可考慮進(jìn)來(lái)。

土壤溫濕度測(cè)量?jī)x速測(cè)儀產(chǎn)品應(yīng)用

SWM 5000土壤溫濕度測(cè)量?jī)x可設(shè)計(jì)為緊湊套件，安裝在拖拉機(jī)上。拖拉機(jī)在田間移動(dòng)時(shí)，同時(shí)推出滾筒噴水裝置，此時(shí)可測(cè)量土壤水分濕度。

SWM 5000可以通過(guò)駕駛室的智能手機(jī)App控制。另外，系統(tǒng)還可獨(dú)立使用（手持測(cè)量?jī)x和測(cè)量探針），替換掉所有以前的土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)。

評(píng)估和灌溉管理

在不同地點(diǎn)測(cè)量土壤濕度后，可通過(guò)App讀取讀數(shù)，獲取所需的灌溉量建議。樣品地有GPS標(biāo)示，可儲(chǔ)存特殊性能（地形圖、不均一地區(qū)等）。在計(jì)算區(qū)域特異性灌溉量時(shí)，要綜合考慮這些性質(zhì)。

該系統(tǒng)是滾筒灌溉系統(tǒng)的良好補(bǔ)充

灑水器拔出后，同時(shí)可測(cè)量土壤濕度。測(cè)量后，拖拉機(jī)司機(jī)可通過(guò)“SWM Companion"app來(lái)接收建議灌溉量。配有適當(dāng)?shù)谋媚K，灌溉指令通過(guò)發(fā)送到滾筒灑水器，灌溉自動(dòng)進(jìn)行，灌溉水自動(dòng)調(diào)節(jié)到土壤區(qū)塊區(qū)域特異性所需水量狀態(tài)。

土壤溫濕度測(cè)量?jī)x速測(cè)儀產(chǎn)品參數(shù)

主機(jī)參數(shù)

外殼：防噴濺、IP40

重量：330g(主機(jī))

顯示：54×32mm；128×64Pixel

電池：9V電池    

測(cè)量循環(huán)：1min-24h可調(diào)

手機(jī)連接：通過(guò)Bluetooth4.2(2.4GHz)

尺寸：83×180×55mm

工作溫度：0-+40°C

輸入：5-pin DIN插口

測(cè)量時(shí)間：濕度和溫度：2s

數(shù)據(jù)內(nèi)存：約3440個(gè)測(cè)量值

手機(jī)操作：配有App“SWM Companion"(Android,iOS)

語(yǔ)言：德語(yǔ)、英語(yǔ)、俄語(yǔ)

土壤濕度測(cè)量參數(shù)

單位：Vol%

量程：0-99.9%

分辨率：0.1%

精度：±5%（測(cè)量值）

測(cè)量方法：FDR

校準(zhǔn)：通過(guò)軟件0%；水中100%

溫度測(cè)量參數(shù)

單位：°C

量程：0-+60°C

分辨率：0.1°C

精度：±0.5°C

測(cè)量方法：DC(內(nèi)置傳感器)

校準(zhǔn)：無(wú)需校準(zhǔn)

手工測(cè)量探針

帶把手不銹鋼管、測(cè)量附件

尺寸：長(zhǎng)度1000mm；直徑20mm；標(biāo)示插入深度100mm

傳感器：1x溫度；1x土壤濕度；離插入插頭距離9cm