土壤水分监测（土壤水分速测仪 ）与灌溉预报系统研制主要包括技术研究与实验研究两大部分。技术研究把农业技术、自动控制技术、信息处理技术、系统工程技术等应用于作物用水信息采集与管理,实现集信息采集-处理-决策-信息反馈-监控为一体的调度系统,以实现水资源的合理配置和灌溉系统的优化调度,土壤水分监测设备、作物信息采集设备、便携式灌溉预报装备的设计。实验研究包括主要作物的生长发育期用水数据、不同土壤的墒情数据、浅层地下水量数据的收集、测量与分析,并将研制的设备进行现场的调试与应用示范,分析并校正实验结果。
      水分含量传感器及其设备设计是本系统的基础与难点之一,设计适用于多点、定位监测土壤剖面水分分布状况的新设备,适用于温室和田间条件的土壤水分自动监测新设备,以及相应的数据处理技术。土壤水分检测系统使用环境比工业方面更恶劣,如高温、高湿等,因此稳定性好、耐用性强的传感器才不容易出故障。目前的研究方向主要在消除土壤、环境对作物用水信息采集的过度干扰研究方面形成突破,使传感器具有快速、高精度的特点。目前发展起来的驻波比法,通过测量传输线两端的电压差即可获得土壤容积含水量信息。测量要求简单,精度高,线性度好,响应速度快,而且对土壤质地的影响小,适合应用于计算机采集系统。采用32位嵌入式控制器,进行土壤水分信息采集、处理与显示。连续自动监测的设备系统框图如图1所示。

      主控制器可以选择32位LPC2114系统,采用CAN总线控制,组成分布式计算机控制系统,LPC2114系统与以太网控制器接口,通过WEB服务器直接与网络相连。数据采集和处理是整个设备的核心,由于传感器输出的是近似直流的慢变电压信号,因此放大电路应选用高精度和低漂移的运算放大器。采集的数据通过以太网控制器,可与互联网相连,通过网络方式发布土壤水分与其他相关信息,为墒情预测与灌溉预报作准备。各路土壤水分信息通过传感器送到数据采集器,同时通过数据获取模块可以输入土壤墒情等其他信息(气象信息、地下水位、土壤特性、作物生长状况等)。