一、系統(tǒng)定義與應(yīng)用定位

托普云農(nóng)無(wú)線土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是基于頻域反射（FDR/FDR-TDR）傳感原理與低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）/蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（4G/5G/NB-IoT）通信技術(shù)的分布式原位監(jiān)測(cè)解決方案。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)多層土壤水分、溫度及電導(dǎo)率的連續(xù)自動(dòng)采集，服務(wù)于農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)、精細(xì)化灌溉調(diào)度、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)及水文生態(tài)研究，實(shí)現(xiàn)從單點(diǎn)數(shù)據(jù)采集到區(qū)域墑情態(tài)勢(shì)感知的業(yè)務(wù)閉環(huán)。

二、系統(tǒng)組成架構(gòu)

感知層：由多深度土壤墑情傳感器（含水率、溫度、EC）、氣象環(huán)境傳感器（雨量、空氣溫濕度、光照、蒸發(fā)量等）及智能遙測(cè)終端（RTU）組成。

傳輸層：依托運(yùn)營(yíng)商基站網(wǎng)絡(luò)（4G/5G/NB-IoT）或LoRa無(wú)線組網(wǎng)，完成野外無(wú)人值守環(huán)境下的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)布線。

平臺(tái)層：對(duì)接托普云農(nóng)智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)，負(fù)責(zé)設(shè)備接入管理、數(shù)據(jù)清洗存儲(chǔ)、空間可視化分析及業(yè)務(wù)應(yīng)用接口調(diào)用。

應(yīng)用層：面向政府監(jiān)管部門(mén)、農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體及科研機(jī)構(gòu)，提供Web端與移動(dòng)端應(yīng)用服務(wù)。

三、核心技術(shù)特征

多層剖面監(jiān)測(cè)：支持垂直剖面多點(diǎn)布設(shè)，真實(shí)反映土壤水分縱向運(yùn)移規(guī)律，避免單點(diǎn)測(cè)量代表性不足的問(wèn)題。

高頻原位采樣：傳感器采用FDR原理，具備長(zhǎng)期穩(wěn)定性與抗極化干擾能力，適應(yīng)不同質(zhì)地土壤的原位埋設(shè)與連續(xù)工作。

低功耗無(wú)人值守設(shè)計(jì)：采集終端采用工業(yè)級(jí)低功耗芯片與太陽(yáng)能供電方案，結(jié)合休眠喚醒機(jī)制，保障野外長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。

四、核心功能

主機(jī)及傳輸部分：

1、系統(tǒng)供電：無(wú)線土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用15W單晶硅太陽(yáng)能板進(jìn)行供電，可支持220v市電和太陽(yáng)能雙電源供電，可按實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行切換；

2、長(zhǎng)效續(xù)航：內(nèi)置大容量鋰電池，可獨(dú)立工作15天以上。外接太陽(yáng)能電池板，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作；

3、一體化數(shù)據(jù)采集：設(shè)備具有數(shù)據(jù)采集及上傳功能，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)485接口集成土壤墑情傳感器數(shù)據(jù)采集，包括土壤溫度、土壤水分、作物苗情圖像等參數(shù)，并通過(guò)無(wú)線通訊方式上傳至管理云平臺(tái)；

4、上傳方式：數(shù)據(jù)可以上傳到自己的電腦也可以上傳到總服務(wù)器，可切換，無(wú)影響；

5、海拔及防盜定位功能：可測(cè)海拔高度，自動(dòng)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、苗情圖像采集：自帶攝像頭，CMOS1/2.7英寸圖像傳感器，200W（1280*1080）像素，手動(dòng)360°云臺(tái)調(diào)節(jié)，支持定時(shí)拍照功能、通過(guò)遠(yuǎn)程設(shè)定拍照時(shí)間和拍照張數(shù)，可將現(xiàn)場(chǎng)圖片上傳到管理云平臺(tái)方便觀察植物實(shí)際生長(zhǎng)情況，動(dòng)態(tài)播放苗情變化趨勢(shì)；

7、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 系統(tǒng)采用FREERTOS操作系統(tǒng)，提升了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、多數(shù)據(jù)采集任務(wù)的實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)模塊化、CPU的高效化應(yīng)用；

8、內(nèi)存容量： 無(wú)線土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)支持TF卡配置，最少可以存儲(chǔ)40萬(wàn)條傳感器數(shù)據(jù)，可以確保5年傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；

9、網(wǎng)絡(luò)通訊：支持三網(wǎng)通4G CAT1（可選配5G）網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通訊，網(wǎng)絡(luò)向下兼容聯(lián)通移動(dòng)的2G，可隨時(shí)隨地聯(lián)網(wǎng)管理，支持手機(jī)App與Web端遠(yuǎn)程查看設(shè)備信息及遠(yuǎn)程管理操作；

10、故障排查：設(shè)備支持遠(yuǎn)程故障在線診斷，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障，可通過(guò)遠(yuǎn)程在線故障診斷功能進(jìn)行故障排查；

11、遠(yuǎn)程升級(jí)：設(shè)備具有OTA遠(yuǎn)程固件在線升級(jí)功能，可通過(guò)平臺(tái)或者app，直接遠(yuǎn)程對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行固件升級(jí)；

12、低功耗設(shè)計(jì)：低功耗設(shè)計(jì)加太陽(yáng)能互補(bǔ)方式，內(nèi)置大容量鋰電池，放置在野外無(wú)太陽(yáng)能充電的情況下，可以連續(xù)工作15日以上，有太陽(yáng)能充電的情況下，可持續(xù)工作；

13、防水設(shè)計(jì)：系統(tǒng)整機(jī)采用一體式設(shè)計(jì)，防濕防潮設(shè)計(jì)，防護(hù)等級(jí)：IP65，土壤傳感器防水等級(jí)IP68；

14、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約設(shè)計(jì)：2米不銹鋼噴塑支架；金屬?lài)娖醿晒?jié)式支架結(jié)構(gòu)，鋼質(zhì)材料設(shè)計(jì)，牢靠穩(wěn)固，外觀美觀；

管理云平臺(tái)功能：

1、土壤墑情監(jiān)測(cè)站帶數(shù)字農(nóng)業(yè)云管理平臺(tái)包含B/S架構(gòu)，可將所有便攜式設(shè)備及在線設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，數(shù)據(jù)不丟失，查看操作方式包括網(wǎng)頁(yè)端及手機(jī)端（安卓及蘋(píng)果系統(tǒng)均可用）；

2、平臺(tái)支持設(shè)備數(shù)據(jù)云端存儲(chǔ)，提供足夠容量可長(zhǎng)期保存；

3、平臺(tái)為設(shè)備數(shù)據(jù)提供曲線與表格等報(bào)表形式，平臺(tái)內(nèi)數(shù)據(jù)、圖表均可下載，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析及打印且數(shù)據(jù)報(bào)表可導(dǎo)出；

4、數(shù)字農(nóng)業(yè)云管理平臺(tái)支持傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及預(yù)警狀態(tài)可視化，可顯示每種參數(shù)過(guò)程曲線趨勢(shì)，最大值、最小值、平均值顯示查看，放大、縮小功能，

5、用戶(hù)可為作物配置傳感器報(bào)警條件，預(yù)置若干常用的農(nóng)作物的報(bào)警配置。

6、數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)：可以設(shè)置高低超限值，可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)警分析。

7、苗情監(jiān)測(cè)：可在管理平臺(tái)上查看作物生長(zhǎng)苗情圖片，支持動(dòng)態(tài)播放苗情生長(zhǎng)過(guò)程；

8、降水預(yù)測(cè)：依據(jù)GPS準(zhǔn)確定位，對(duì)設(shè)備所在地區(qū)預(yù)測(cè)降水情況，包括48h預(yù)測(cè)和15d預(yù)測(cè)，幫助用及時(shí)了解降水信息；系統(tǒng)支持土壤容重和田間持水；

9、量會(huì)自動(dòng)計(jì)算相對(duì)含水量，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際種植作物設(shè)定相應(yīng)墑情等級(jí)，快速掌握墑情實(shí)時(shí)信息；

10、根系分析：支持根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)模型算法，對(duì)土壤各層水分消耗占比情況分析，自動(dòng)判斷作物根系生長(zhǎng)深度；

11、墑情趨勢(shì)分析：支持利用經(jīng)典PM公式對(duì)作物參考蒸發(fā)蒸騰量ETo進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)測(cè)（7天），有助于用于及時(shí)了解土壤水分散失情況；

12、戶(hù)可以自定義時(shí)間查看土壤水分最值變化和當(dāng)前水分所處區(qū)間，支持動(dòng)態(tài)播放土壤水分變化趨勢(shì)線。

13、管理平臺(tái)可對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)置管理與遠(yuǎn)程控制；

14、管理平臺(tái)軟件支持在線升級(jí)；

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部門(mén)：縣域或市級(jí)墑情監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，支撐抗旱應(yīng)急預(yù)案制定與糧食安全宏觀決策。

高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田：集成至數(shù)字農(nóng)田綜合管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)灌溉自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)控制。

科研教學(xué)：長(zhǎng)期定位觀測(cè)站、農(nóng)田水文試驗(yàn)及全球變化生態(tài)學(xué)研究的野外數(shù)據(jù)獲取。

設(shè)施園藝與林果業(yè)：經(jīng)濟(jì)作物根系層水分動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，指導(dǎo)水肥一體化精準(zhǔn)管理。

六、部署與運(yùn)維優(yōu)勢(shì)

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，支持根據(jù)監(jiān)測(cè)精度與覆蓋范圍靈活增減節(jié)點(diǎn)；設(shè)備安裝簡(jiǎn)便，維護(hù)周期長(zhǎng)，顯著降低傳統(tǒng)人工取土烘干法的人力成本與時(shí)間滯后性，實(shí)現(xiàn)墑情監(jiān)測(cè)的數(shù)字化與標(biāo)準(zhǔn)化。

浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)供應(yīng)（銷(xiāo)售）無(wú)線土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，廠家直銷(xiāo)，歡迎新老用戶(hù)了解咨詢(xún)！