在农业水文监测体系当中，土壤墒情是分析水分下渗、根系耗水以及区域水平衡的重要基础参数。长期沿用的单点传感方式，大多只能捕捉浅层局部土体信息，很难刻画水分在垂向剖面当中迁移变化的规律。如果观测目标面向果园、连片大田这类场景，仅依靠浅层读数，容易低估深层储水对作物的补给作用，进而影响灌溉调度方案的合理性。土壤水分测量仪作为管式多参数感知设备，能够同步采集多层土壤温度、体积含水率与电导率，依托介电常数构建的数学模型完成数据反演，为农业水利工程当中的长期墒情观测提供稳定的数据来源。

设备采用螺旋式测量电极作为信号采集载体，区别于普通直插探头，这种结构可以提升传感单元和周边土体的贴合程度，降低安装时形成空气间隙带来的读数波动。单支传感器支持同时开展十层参数采集，每一层通道都可以独立输出三组观测数据，垂向布设深度可按照项目需求定制，上限设置在一米，刚好覆盖绝大多数栽培作物主要根系活动区间。对于水利站点来说，分层数据可以帮助工作人员区分表层蒸发耗水、中层根系吸水以及深层侧向补给的差异，让墒情序列更具备水文分析价值。

在电气与通讯配置层面，设备选用 DC12V 供电，工作电流稳定在 22mA，整机功耗 0.26W，上电之后需要六十秒完成启动流程。通讯链路采用 485 Modbus RTU，是野外采集网络当中兼容性较好的协议，能够对接各类采集仪、遥测终端，方便把多组剖面传感器接入统一监测平台。各项观测指标划定了对应的量程与精度区间，土壤温度覆盖 -30℃ 至 70℃；体积含水率测量范围从 0 至 100%；电导率测量上限可达 20000us/cm。需要留意，高有机质或者高黏粒占比的土壤，介电弛豫效应会改变响应特征，这类场地需要依托本地土样完成标定，以此压缩观测偏差。

面向野外长期布设需求，设备壳体选用进口 PC 材质，耐腐蚀，结构强度较好，不会对原位土体造成污染，防护等级达到 IP67，可以承受露天环境下持续的干湿交替。设备采集的是一段土体范围内的平均墒情，相比单点采样，能够弱化局部土块、孔隙带来的偶然性。较低的功耗水平，也让它适配依靠光伏供电的无人值守墒情站点，减少野外运维当中电源配套带来的压力。

现场布设优先选用钻孔法，借助取土钻缓慢成孔，控制钻进速度，防止孔洞偏斜；取出土体之后筛除石块、粗根，调配稠度合适的泥浆，缓慢灌浆之后旋转下放传感器，排出孔内气泡，安装到位之后清理表层多余泥浆，避免结块阻碍水分入渗。多支传感器布设时，点位间隔保持三米以上，同时避开周边线缆与强磁辐射源，防止信号受到干扰。设备不能放置在强酸强碱、重污染区域，外力冲击或者私自拆解，都会破坏原有标定状态。

随着农业水利数字化推进，剖面墒情监测正在慢慢成为区域灌溉管理、旱情预警的常规手段。土壤水分测量仪所输出的分层时序数据，可以支撑水量平衡计算，辅助调度人员合理分配灌溉用水。在工程落地阶段，结合地块土壤类型提前标定，规范点位布设流程，能够持续拿到稳定可靠的剖面观测序列，为农田水文研究与灌溉管控提供有效支撑。

来源：山东雷穹电子科技有限公司