土壤水分与负压估算模型研究与监测系统设计
郝萍萍1
韩金朝2
丁凡3
宋蕾3
李留珂4
马宁4
张晓斌5
冯俊杰6
1.中国农业科学院 农田灌溉研究所,河南 新乡 453000;中国农业科学院 研究生院,北京 100081;淄博数字农业农村研究院,山东 淄博 2550002.中国水利水电科学研究院,北京 1000813.中国农业科学院 农田灌溉研究所,河南 新乡 453000;中国农业科学院 研究生院,北京 1000814.中国农业科学院 农田灌溉研究所,河南 新乡 4530005.运城学院,山西 运城 0440006.中国农业科学院 农田灌溉研究所,河南 新乡 453000;淄博数字农业农村研究院,山东 淄博 255000
摘要：[目的]土壤含水率的实时监测对作物生长和田间管理至关重要.传统的土壤水分张力计通常需要人工读数和定期维护,限制了其在大规模农田中的应用.为实现土壤水分的实时在线监测,本文设计了一种土壤水分监测系统.[方法]通过土壤试验获取土壤水分和负压数据,对van Genuchten(V-G)模型、支持向量回归模型(SVR模型)、多项式回归模型和贝叶斯回归模型共 4 种常用的土壤水分与负压建模方法进行对比,评估 4 个模型在土壤水分与负压关系的建模精度,并基于物联网三层架构完成系统软硬件模块设计.[结果]①V-G模型在拟合土壤水分与负压关系时表现最佳,拟合度R2 值达 0.98,能够准确捕捉土壤水分变化的非线性特征,适合用于土壤水分张力的预测;②基于V-G模型,本文设计的土壤水分张力计监测系统成功集成了AIR780E单片机、XGZP6895D数字气压传感器和 4G 通信模块,能够提供更高的传输速率和更稳定的连接,尤其在远程和复杂环境下,系统的稳定性明显优于常规无线通信协议,实现实时获取土壤水分数据并进行远程传输与在线监测.[结论]土壤水分与负压监测系统具备稳定、可靠的实时监测能力,能够有效提高农业灌溉和水资源管理的效率.
关键词：土壤含水率张力计物联网van Genuchten模型
分类号：S2(农业工程)
资助基金：智慧灌溉物联网设备融合技术研究项目(IFI2023-27)山西水利科技项目(2024GM40)中国农业科学院基本科研业务费专项(IFI2024-26)
论文发表日期：2025-07-30
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 46-53 )
英文信息