一、系統(tǒng)定義與農(nóng)業(yè)水文學定位

托普云農(nóng)土壤水分監(jiān)測系統(tǒng)（TPFS系列，含管式土壤墑情監(jiān)測站及配套數(shù)字農(nóng)業(yè)云平臺）是集頻域反射（FDR）/時域反射（TDR）介電常數(shù)測量、多深度原位傳感陣列、低功耗物聯(lián)網(wǎng)（IoT）通信與農(nóng)業(yè)水文模型分析于一體的自動觀測體系。該系統(tǒng)通過在作物根系活躍層垂向布設(shè)分層探頭，連續(xù)同步獲取土壤體積含水量（VWC）、土壤溫度及可選的電導率（EC）/pH值，替代傳統(tǒng)烘干法、中子儀等離散破壞性采樣，用于量化土壤—植物—大氣連續(xù)體（SPAC）中入滲—蒸發(fā)—蒸騰過程、建立作物需水模型及旱澇災(zāi)害預警，是精準農(nóng)業(yè)與農(nóng)田水文循環(huán)研究的基礎(chǔ)觀測設(shè)施。

二、檢測原理——介電常數(shù)反演土壤體積含水率

干燥礦物土壤介電常數(shù)約3～5，液態(tài)水介電常數(shù)約80（1GHz頻段），二者差異懸殊。FDR傳感器向土壤中發(fā)射高頻電磁波（典型100MHz量級），測量平行探針間LC振蕩電路的諧振頻率偏移或復阻抗變化，得到土壤表觀介電常數(shù)ε，再通過Topp經(jīng)驗公式或其經(jīng)土壤質(zhì)地（砂土/壤土/黏土）、容重、鹽分修正的改進模型反演土壤體積含水率。同步埋設(shè)的Pt100/Pt1000鉑電阻溫度傳感器測定各層土溫，既用于描述地溫對水分運移的影響，也對介電常數(shù)做溫度補償以消除環(huán)境干擾。

三、核心功能

1、設(shè)備帶太陽能，土壤水分自動監(jiān)測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)多：該系統(tǒng)可連接32種傳感器。

2、數(shù)據(jù)存儲量大：可緩存約50萬條數(shù)據(jù)。

3、通訊方便：設(shè)備內(nèi)置無線通訊，上傳測量數(shù)據(jù)和遠程設(shè)置功能。

4、功耗小，用時長：支持太陽能及220V供電，內(nèi)置充電鋰電池，一次充滿，使用時間不小于200天。

5、海拔及防盜定位功能：可測海拔高度，自動獲取海拔參數(shù)和內(nèi)置北斗、GPS、伽利略等多種定位系統(tǒng)。

6、異常報警：通過手機/Web端/LED燈/語音提示，提醒用戶處理異常情況。

7、流量管理：可將每月剩余流量儲存起來，分配到其他設(shè)備中。

8、使用簡單：二維碼掃描注冊即可使用。

軟件功能：

自帶儀器云管理平臺：土壤水分自動監(jiān)測系統(tǒng)可實時通過電腦或手機在線查看歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，自動計算數(shù)據(jù)各項值，遠程控制傳感器各項功能。

設(shè)備數(shù)據(jù)存儲：提供足夠容量可長期保存。

數(shù)據(jù)評價：可設(shè)置高低限值，可自動進行數(shù)據(jù)預警分析，預置若干常用的農(nóng)作物的報警配置。

四、工作流程與數(shù)據(jù)鏈路

原位采集：按預設(shè)頻率（分鐘級可調(diào)）喚醒傳感器，讀取各層介電常數(shù)原始值與溫度。

邊緣處理：采集器依內(nèi)置土壤質(zhì)地修正模型計算體積含水率與溫度，濾除異常后暫存本地。

無線傳輸：經(jīng)4G/NB-IoT/LoRa鏈路加密上傳至B/S架構(gòu)"土壤墑情監(jiān)測云平臺"。

墑情評價與預警：平臺對照田間持水量（FC）、凋萎系數(shù)（PWP）及用戶自定義閾值劃分墑情等級（適宜/不足/過多），超限觸發(fā)多級報警；可結(jié)合Penman–Monteith方程計算參考蒸散量（ETo）與作物需水量輔助灌溉決策。

可視化與追溯：生成多深度時程曲線、剖面水分熱力圖、旱澇專題圖，支持歷史回溯、批量導出及與省級農(nóng)情平臺API對接。

五、智能分析與農(nóng)學應(yīng)用邏輯

精準灌溉決策：依據(jù)實時根區(qū)剖面含水量與作物系數(shù)（Kc）推算實際蒸散量（ETc），低于作物適宜下限提示開啟灌溉，達到田間持水量提示停止，減少深層滲漏與養(yǎng)分淋失。

旱澇災(zāi)害預警：設(shè)定不同深度含水率上下限閾值，持續(xù)低于下限觸發(fā)干旱預警，持續(xù)飽和觸發(fā)漬澇預警，結(jié)合短期降水預報可提前發(fā)出防范提示。

鹽漬化輔助監(jiān)測（選配EC探頭）：長期跟蹤根區(qū)電導率變化，識別因過量施肥或地下水返鹽引起的次生鹽漬化趨勢，指導洗鹽改良。

根系活動推斷：對比各層水分消耗速率差異，通過數(shù)據(jù)模型估算活躍根系集中深度與吸水高峰時段，服務(wù)于深松、追肥等農(nóng)事時機選擇。

科研數(shù)據(jù)支撐：連續(xù)高密度時空數(shù)據(jù)集可用于降雨入滲鋒面解析、土壤蒸發(fā)與深層滲漏量化、作物耗水規(guī)律分析及氣候變化下水文過程模擬。

六、適用場景與學科意義

廣泛適用于高標準農(nóng)田墑情監(jiān)測網(wǎng)點、大田糧食作物（小麥—玉米輪作、水稻、棉花等）節(jié)水灌溉試驗區(qū)、果園茶園根區(qū)水分管理、設(shè)施農(nóng)業(yè)基質(zhì)含水量監(jiān)控、草原與荒漠生態(tài)恢復水分監(jiān)測站、水土保持試驗流域及滑坡隱患點深層土壤含水率監(jiān)測。該系統(tǒng)克服了人工取土法頻次低、擾動大、無法捕捉瞬時降雨—入滲動態(tài)的局限，將農(nóng)業(yè)水文學觀測下沉至田塊尺度連續(xù)原位監(jiān)測，是推動農(nóng)田水文研究與精準灌溉管理向數(shù)字化、網(wǎng)格化轉(zhuǎn)型的核心基礎(chǔ)設(shè)施。

浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)供應(yīng)（銷售）土壤水分監(jiān)測系統(tǒng)，廠家直銷，歡迎新老用戶了解咨詢！