什么是管式土壤墒情监测站？

所谓管式土壤墒情监测设备就是类似一根管子，它实际上是将所有的传感器、硬件零件都高度集成在管内。这样的设计方便用户的使用，直接将管子插在土中即可，不用挖坑或者现场组装。

它继承了导管式和插针式的各项优势，又弥补了他们的不足，安装简单快速、无需人工维护、数据精准度高、稳定性强，使它可以支持广泛的应用场景，以及大规模的布设。

该类产品以北京东方润泽生态科技股份有限公司旗下的智墒最为典型，它在公布的水利部《第一批土壤水分监测仪器检测合格产品目录》上排在第一位，是水利部灌溉试验站的指定产品，也是相关科研单位最喜欢使用的土壤墒情设备。以下均以智墒为例进行分析。

(一)  突出特性

①  低能耗、集成一体化

即物联网通讯终端、数据存储和处理单元、多深度水分及温度传感器、高性能电池在一个管中集成；低能耗，可用太阳能电池供电，无外部供电工作时间超过45天（大电池方案可连续工作6个月）；

②  精度和稳定性

精度达到正负2%以下，含同位温度校准；稳定性达到0.5‰；

③  安装及实施

15分钟现场操作，无土壤扰动，无需现场校准，智能启停，极大降低人力需求；

④  环境保护

工作期间对环境无污染；设备撤场后对环境无残留污染；

⑤  大数据支持

产品生命期数据完整记录及备份，支持大数据分析及移动设备访问；

⑥  知识产权

跟国外产品在知识产权上无现实的和潜在的冲突，能够对核心特性的知识产权进行保护。

(二)  数据的准确性

① 数据的代表性

典型的插针式传感器感应的土壤范围是直径125毫米、高为200毫米的圆柱体，而智墒的感应范围是外径637.5毫米、壁厚250毫米、高为250毫米的管柱体。经过简单计算即可得出导管式感应范围是插针式的31倍，自然代表性就提高了30倍。再考虑到土壤水分的不一致性，导管式的测量方式显得“靠谱”多了。

②  极小土壤扰动

土壤扰动及人为因素影响。插针式的特征是外露的钢针，导管式是指传感器全封闭于一个管中的墒情仪。钢针长期使用会变形、表面会有腐蚀或者污染，而且当插针式要成组多点应用的时候就涉及复杂的连线，实施时需要在土壤中挖一个深坑掩埋，安装时如此维护时也需要同样的工作。由此产生的是设备的不可靠、安装和维护时对被测对象的彻底干扰，工作量和人员因素影响大。而导管式水分仪，打一个洞在地上，插入设备，无论单点还是多组，程序都是一样的，土壤扰动降到极低，设备长期使用中传感器件不会受到腐蚀或者污染，基本无人员因素干扰。

③  数据的精度及稳定性

插针式是半数字化的，导管式是全数字化设计的。插针式从传感探针到数模转换模块之间传输的是十分微弱的模拟量，这一段就十分容易受到外界信号干扰，影响分辨率、可靠性和准确性。而对于导管式的水分传感器，传感器出来的频率信号直接转数字化，这使得受干扰的机会就没有了，所以导管式既能保证高分辨率又能保证高可靠性和100%传输准确性。因而导管式可以彻底消除困扰插针式用户多年的“数据突跳”及“变湿不变数”问题。

(三) 使用寿命 

智墒土壤水分、温度检测仪采用全封闭结构，整体设备在插入土壤部分满足IP68防护级别，地上部分满足IP67防护级别。传感器的电子元器件内置于高强度的防护材料之中，与土壤不发生直接接触。内置可反复充电的磷酸铁锂电池，电池具有独特的电池防护设计。

在防雷方面，由于传统的RTU支架高出于地面数米，且大部分金属构件直接暴露在空气中，有众多被雷击的案例。

(四)  防盗

当把土壤水分仪长期固定安装在田间后，在没有围栏、农场保安等外部保护的情况下，在有被盗的潜在风险时，智墒主要从以下几个方面考虑防盗问题。

靠一个人的力量并不能将智墒土壤水分、温度检测仪从地面拔出来。尤其是在土壤湿度较大、壤土、粘性土的情况下。只有在两个或以上的人数，通过使用绳子，抬杠，垂直往上的用力，才能将智墒从土壤中拔出来。

在有农作物正常生长的地块，当农作物高于18厘米时，农作物都会把水分仪遮盖，植物长得茂密时，传感器更不容易被发现。

无开关的设计模式，实时的智能数据监控，当设备由土壤中拔出地面后，设备仍然正常发送数据，但采集到的含水量数据均为0。当设备数据采集间隔为1小时时，可以在一小时以内发现设备被盗。

设备内置震动传感器，当设备感知有剧烈震动时，会自动判断是否处于被盗状态，及时给指定手机发送报警信息。

(五)  人性化设计

①  现场安装时间小于15分钟

现场部署安装时间小于15分钟，极大降低人力需求。智墒的安装现场，客户仅需要做两件事情：使用智墒配套的灌浆取土钻钻孔取土；将先泥倒入孔中，再把智墒插入土壤中。

②  免现场校准模式

智墒土壤水分、温度监测仪都过出厂校准的模式，使各支传感器的性能参数保持高度的一致性，进而在客户提出做土壤参数率定需求时，Insentek 通过使用其他通规格的传感器就能完成土壤参数率定工作。

③  无开关设计

无开关的产品设计，把现场安装人员的操作环节及对人员的素质需求降到了最低，通过远程模式智能控制智墒土壤水分、温度监测仪的工作和停止。

④  智能检测灯

智墒土壤水分、温度监测仪上安装有一智能按钮检测灯，当现场安装人员按按钮检测灯时，如果灯亮，说明设备状态正常，同时进行一次数据测量发送工作。

⑤  内外结合的供电方式

磷酸铁锂电池内部供电（+3.3VDC）（GPRS通讯模式）或外部+12VDC供电（串口通讯）。

⑥  多样化数据通讯方式

智墒土壤水分、温度监测仪有以下3大类通讯方式可供选择：

A.  全网支持移动、联通、电信GPRS 无线通讯；

B.  RS232通讯，通讯距离：5米；

C. CAN通讯，通讯距离：大于500米

⑦  可持续性

插针式组成的系统往往结构复杂、大量的连线及连结装置、耗能较高（电源一般采用铅酸电池）。导管式是低能耗环保设计的，所有材料都集中于一管中。从环境影响角度看，导管式本身的重量往往是插针式系统的几十分之一，无论从生产环节、材料来源等角度看对环境的影响要小很多。特别是大规模野外实施时，一旦需要回收，插针式系统即使地面上的电池以及太阳能板和无线发射单元拆卸收回，人们往往不会再将其地下部件挖出，势必会有大量传感器探头、金属连线留在土壤中造成长期重金属、塑料等污染。然而导管式的回收就是一次将产品抽出土壤，厂家经过更换外壳或者部件、重新标定后再次投入市场，除了在地里留下一个几十毫米直径的洞之外什么都不会留下。

(六)  数据获取方式

1. 微信随时查看智墒数据

用户可以微信扫描设备二维码，关注数据公众平台后，随时可以查看设备数据。若不是该设备的拥有者，也可以关注查看数据，但只能显示最近一周的数据。