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 (8)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公共电话交换网（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范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内容：➢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：《土壤墒情监测规范》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》《计算机软件开发规范》GB8566。

1.5 系统设计原则规范性系统建设中必须依据统一的规范和标准，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范，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。

可靠性在建设过程中，应采用各种软件质量控制技术，建立质量评估体系，保证系统运行稳定，数据传输安全可靠，数据处理准确无误。

实用性要求系统整体结构清晰，系统界面简明直观，各类安装手册、用户手册等文档详尽明了，系统操作符合工作习惯，易于系统维护，充分满足江西省抗旱工作需要。

系统利用现有资源进行整合开发，具有较高的资源利用率。

集成性要求子系统有良好的集成性，数据调用处理和各种功能实现平滑过渡。

开放性软件系统统一采用Windows操作系统平台，增强系统移植性。

同时为了对系统进行修改、补充和不断完善，应采用开放式的结构设计，使系统在具有可扩充性的软硬件环境下，能在运行过程中不断地添加新的操作功能和加入新的信息，为系统的进一步开发预留接口。

1.6 影响墒情变化的主要因素➢降水量：自然降水是土壤水分的主要来源，因此降水量的多少成为土壤墒情变化的决定因素。

➢气温：气温通过影响土壤中水分的蒸发，对土壤墒情变化产生重要的影响。

➢大风：一般大风持续时间长，空气对流加强，加速了土壤水分损失。

➢地形：地形高低不同墒情的分布也不同，一般地势较低的地形墒情较足。

➢其它因素：人们的耕作措施、植物蒸腾、光照强度等也对土壤墒情产生重要影响。

1.7 墒情监测要素墒情和旱情及其发展趋势是同气象条件、土壤、土壤的水分状态，作物种类及其生长发育状况密切相关的，因此墒情监测主要是对气象条件、土壤的物理特性、土壤水分状态、作物种类及生长发育状况四大要素进行监测。

（一）气象要素气象观测要素主要有降雨量、气温、气压、温度、风速、水面蒸发量、地温、日照等。

对于墒情监测区内有气象站的区域，为节省费用、避免重复投资，气象信息可以通过在监测软件系统建立与本地气象中心的链接，进行自动搜索；或者与本地气象中心进行信息共享，通过发送气象简报的形式获得；对于墒情监测区或临近区无气象站的区域和重点灌区可以建立自己的小型气象站，其中气象观测场的建设应符合气象观测场的规范要求，仪器及设备应按照气象部门的要求配置，并按照气象部门的观测规范来进行气象要素的观测、记录和资料的整编。

墒情监测点除收集气象资料外，还应收集当地气象部门的未来天气趋势预报，以了解墒情监测区的未来天气变化趋势。

（二）土壤的物理特性土壤的物理特性由土壤的质地、土壤的结构、土壤的比重、土壤干容重、土壤空隙度来表达。

土壤的质地由当地的土壤颗粒级配清况来决定，其判别方法采用国际标准分类方法来进行。

土壤垂向分布由层次结构时，需分析不同层次的土壤质地和其他的物理特性。

（三）土壤水份状态土壤水份常数施土壤水份特性的重要指标，主要有饱和含水量，田间持水量、凋萎含水量及作物不同生长期适宜的含水量。

土壤含水量施墒情和旱情监测的主要指标、土壤水份状态可由重量含水量、体积含水量、土层中的蓄水量和土壤相对湿度四个指标来表达。

具体可根据规范的换算关系来进行换算。

另外浅层地下水水位的变化及地下水埋深也是影响土壤墒情变化的重要要素之一。

实际墒情监测中也应对地下水进行监测。

（四）作物种类及生长发育状况墒情监测站点还应收集代表区域的作物种植情况，即作物的种类，作物的分布情况及各种作物占总面积的百分比。

观测土壤含水量的同时记录作物的播种日期，作物生长发育期，观察作物的生长发育状况。

记录代表地块的作物的水分状态，以涝、渍、正常、缺水、受旱等分级来表示。

收集不同作物、不同生长期的适宜土壤含水量资料，此含水量值一般以土壤相对湿度来表示。

旱地田间积水时间超过24小时为涝、地下水面达及土壤表层为渍、土壤含水量小于适宜土壤含水量时为缺水（脱墒）、土壤含水量小于凋萎含水量时为受旱。

收集不同作物不同生长期脱墒和受旱的临界含水量资料，记录脱墒和受旱开始的日期，受旱的天数，代表区域干旱程度及干旱的分布情况。

1.8 主要专业术语解释旱作农业区：指主要依靠天然降雨和集水补充灌溉而从事农业生产的区域。

除以粮食安全为核心的种植业外，还包括林果、牧草等种植区域。

土壤墒情与早情监测：指通过对降雨量、气温、土壤含水量、农业技术配置、作物产量、灾害性天气等的观测记载，分析耕地土壤水分动态变化，分析土壤墒情对作物的影响及旱情程度。

土壤墒情评定指标：以土壤含水量与田间持水量比值的百分数表示。

根据土壤墒情评价指标，把土壤墒情分为五个等级，即过多、适宜、轻度不足、不足、严重不足。

✧“过多”为高于相对适宜含水量；✧“轻度不足”根据生产实际情况确定，介于适宜和不足之间；✧“不足”为低于相对毛管断裂联系含水量；✧“严重不足”介于不足和相对凋萎含水量之间。

✧旱情评价指标：把旱情分为轻早、中旱、重旱、极旱四个等级。

➢墒情“轻度不足”即为“轻旱”；➢墒情“不足”即为“中旱”；➢墒情“严重不足”即为“重旱”；➢小于相对凋萎含水量即为“极旱”。

2 墒情自动化监测系统总体设计2.1 总体思路墒情自动化监测系统是一套集土壤含水率数据的采集、传输、存储到对大量采集数据的集中管理、统计分析、预测以及显示的完整解决方案。

系统是基于墒情监测、墒情预报、旱情分析、旱情统计、抗旱管理功能为一体的综合系统。

通过旱情信息中心的建设，完成信息的接收、处理、发布、应用等工作；系统总体设计灾地市级建立旱情信息站、县级以下设立墒情采集点，建立全面、综合的旱情数据库和抗旱管理调度模型，为抗旱决策提供科学依据和技术支持。

全面实时监测和掌握旱情的发生及发展趋势，提出相应的抗旱减灾对策，实现由单一农业抗旱向生产、生活、生态全面抗旱，由被动抗旱向主动防旱抗旱，由传统抗旱向现代抗旱转变，提高抗旱工作水平！2.2 系统组成系统整体由采集终端、数据传输系统及监测中心三部分组成，结构如下图所示。