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ENVIDATA土壤墑情與旱情監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)

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詳細(xì)介紹

——列入中國科技推廣中心“2013年度水利*實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄"

隨著水資源的短缺，提高作物的水分利用效率成為農(nóng)業(yè)節(jié)水的關(guān)鍵。墑情監(jiān)測(cè)是確定作物水分生產(chǎn)力、制定灌溉定額、實(shí)現(xiàn)灌溉預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)工作。墑情的時(shí)間和空間變異性很大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置和數(shù)量直接影響灌溉時(shí)間和灌溉量。ENVIdata土壤墑情與旱情監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)通過集合土壤、作物、氣象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域墑情監(jiān)測(cè)和分析，已成為提高灌溉預(yù)報(bào)水平的必要工具。

ENVIdata系統(tǒng)墑情監(jiān)測(cè)

ENVIdata系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集器連續(xù)測(cè)量土壤剖面的土壤水分、溫度和電導(dǎo)率，還可同時(shí)采集大田的溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、輻射、光譜、作物溫度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田小氣候的觀測(cè)。觀測(cè)數(shù)據(jù)通過ENVIdata Internet 遙測(cè)軟件發(fā)送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，灌溉預(yù)報(bào)軟件通過分析大田的水、土、氣、作物的歷史數(shù)據(jù)和目前信息，提供下次的灌溉時(shí)間和灌溉量。
墑情監(jiān)測(cè)的布設(shè)可在同一個(gè)田塊的不同作物種植區(qū)，也可在不同村、鄉(xiāng)、縣或省。各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)推送模式，經(jīng)Internet 發(fā)送到遠(yuǎn)程的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可接收來自100個(gè)測(cè)點(diǎn)的墑情等農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)。這種新設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)的用電話貓將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器更穩(wěn)定、更可靠，費(fèi)用更低。
ENVIdata系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫即可安裝在用戶的計(jì)算機(jī)上，也可安裝在遠(yuǎn)程服務(wù)器上（如澳作服務(wù)器）。選擇澳作服務(wù)器時(shí)，用戶無需維護(hù)數(shù)據(jù)庫，澳作服務(wù)器可幫助用戶監(jiān)控大田測(cè)點(diǎn)硬件系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。用戶只要能上網(wǎng)，即可監(jiān)測(cè)墑情，做灌溉預(yù)報(bào)。

ENVIdata系統(tǒng)灌溉預(yù)報(bào)

通過實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程遙測(cè)墑情、降雨量、農(nóng)田小氣候信息，綜合工程、農(nóng)藝、管理等節(jié)水措施，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)資料、土壤結(jié)構(gòu)、作物生育期，結(jié)合水源供應(yīng)情況、科學(xué)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)不同土壤類型、不同種植結(jié)構(gòu)、不同可供水量條件下的農(nóng)田水分動(dòng)態(tài)狀況，給出適宜灌水時(shí)間和適宜灌水量，實(shí)時(shí)跟蹤土壤墑情變化，及時(shí)調(diào)整預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果，并能夠通過網(wǎng)站定期向農(nóng)民發(fā)布預(yù)報(bào)結(jié)果，指導(dǎo)農(nóng)民適時(shí)、適量灌溉，實(shí)現(xiàn)科學(xué)灌溉、節(jié)水灌溉。
ENVIdata的灌溉預(yù)報(bào)軟在國內(nèi)外已經(jīng)使用了近二十年。功能設(shè)計(jì)合理，操作方便。

1、針對(duì)每個(gè)地塊的特點(diǎn)進(jìn)行化灌溉管理
通過土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)地塊的作物耗水量。根據(jù)當(dāng)前的日耗水強(qiáng)度、天氣變化和歷史資料，預(yù)測(cè)下次的灌溉時(shí)間和確切的灌溉量。確保每個(gè)地塊的作物一直都處于的土壤水分狀況。對(duì)不同的的田塊、作物進(jìn)行分類管理，協(xié)調(diào)灌水次序。
2、為土壤改良、地下水位管理、鹽漬化、養(yǎng)分淋溶等問題提供合理的依據(jù)
可監(jiān)測(cè)土壤剖面的水分運(yùn)移與變化，發(fā)現(xiàn)過澇、土壤板結(jié)和深層滲漏等問題，從而為我門改良土壤、地下水位管理、鹽分和養(yǎng)分的調(diào)控提供合理的參考。
3、提供了科研和生產(chǎn)應(yīng)用的多種公式和函數(shù)
作物相對(duì)水分利用率；作物累積日耗水量，用于預(yù)測(cè)產(chǎn)量；存貯作物生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)的長(zhǎng)期日耗水資料；計(jì)算作物生長(zhǎng)速率，如直徑。
4、通過研究作物各種性狀的參數(shù)與土壤含水量、氣象數(shù)據(jù)的關(guān)系，完成對(duì)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的調(diào)控
軟件可將用戶選擇的氣象、作物參數(shù)和土壤含水量制作成關(guān)系圖。測(cè)定的作物參數(shù)，輸入軟件后和土壤含水量進(jìn)行相關(guān)分析，可確定作物生長(zhǎng)期內(nèi)的需水量和進(jìn)行其他許多方面的研究。
5、圖形功能：可分別作時(shí)間圖、深度圖。

Time graphs（時(shí)間圖）：顯示整個(gè)季節(jié)的土壤濕度變化；灌溉和降水的供給量和有效利用量；計(jì)算的土壤水分日變化量

Depth grahps（深度圖）：顯示某一時(shí)刻的土壤剖面，反映土壤容積含水量在剖面上的變化。顯示作物扎根深度；確定根系活動(dòng)范圍和各層次的耗水量；研究和分析土壤改良、地下水位管理、鹽漬化、養(yǎng)分淋溶等問題，確定由于灌溉過量或者灌溉不足而造成的土壤的過濕或過干等問題。

6、灌溉預(yù)報(bào)

灌溉日期和灌溉量可按如下條件是否滿足實(shí)施：土壤濕度達(dá)到低的日期（通常為補(bǔ)灌點(diǎn)）；在給定的日期，土壤濕度達(dá)到飽灌點(diǎn)所需的灌水總量；低限可以是補(bǔ)灌點(diǎn)，或者由公式計(jì)算出，或者隨季節(jié)而變化，以下為低限的計(jì)算方法。
灌溉可以一個(gè)文件的形式輸出，文件包括位置序號(hào)、灌溉總量、灌溉日期，文件可以由用戶制定，或者由系統(tǒng)自動(dòng)生成。軟件計(jì)算灌溉的經(jīng)濟(jì)效益。

ENVIdata 系統(tǒng)組成
1、組成
ENVIdata墑情與旱情監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)根據(jù)土壤墑情監(jiān)測(cè)規(guī)范要求設(shè)計(jì)，由野外站和中心服務(wù)器組成。野外站采用高精度土壤水分、土壤水勢(shì)傳感器及數(shù)據(jù)采集單元，組成一套完整的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)墑情的最主要參數(shù)——土壤水分，還可根據(jù)用戶需求實(shí)時(shí)記錄土壤水勢(shì)、溫度和電導(dǎo)率等參數(shù)；配套的ENVIdata 服務(wù)器軟件既可以作為獨(dú)立的應(yīng)用軟件，運(yùn)行在用戶的服務(wù)器上，也可以運(yùn)行在供應(yīng)商提供的安全服務(wù)器上，為多個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)提供數(shù)據(jù)接收服務(wù)，同時(shí)幫助用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控野外監(jiān)測(cè)站點(diǎn)硬件系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

ENVIdata系統(tǒng)可采集的參數(shù)
土壤：水分、溫度、電導(dǎo)率、土壤CO2
植物/作物：冠層溫度、高度、莖干變化、液流
氣象：降雨量、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、蒸發(fā)、輻射
光譜：NDVI、可見光、紫外、近紅外、遠(yuǎn)紅外

ENVIdata系統(tǒng)國外應(yīng)用
澳大利亞農(nóng)場(chǎng)、加利福尼亞的酒葡萄園、瑞士的甘蔗種植園、南非的蘋果園、肯尼亞的蔬菜種植園，新疆建設(shè)兵團(tuán)在棉花的灌溉管理中已經(jīng)采用該系統(tǒng)的灌溉預(yù)報(bào)模塊，研究根系的吸水模式和耗水量。

ENVIdata 在國內(nèi)應(yīng)用范圍
該系統(tǒng)已經(jīng)在中國水利水電科學(xué)研究院、成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、局、交科院、農(nóng)科院等多個(gè)密切關(guān)注土壤墑情、需要進(jìn)行土壤墑情遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的單位得到了廣泛應(yīng)用。其中中國水利水電科學(xué)研究院水利研究所于2008年即在北京大興試驗(yàn)基地安裝了該套系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了土壤水分、溫度、電導(dǎo)率（鹽分）的實(shí)時(shí)、連續(xù)、原位監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)自2008年安裝以來，已連續(xù)運(yùn)行5年，傳感器及采集器性能穩(wěn)定可靠，維護(hù)操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)精度滿足科研及應(yīng)用要求，為完成該所承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金、“863"計(jì)劃項(xiàng)目中與水肥優(yōu)化管理相關(guān)內(nèi)容的研究提供了大量翔實(shí)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

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