墒情自动监测站的建设与运维

土壤墒情自动监测应用技术之自动墒情站的建设与运维辛玉琛 研究员 130191189852019年11月土壤墒情自动监测应用技术之自动墒情站的建设与运维汇报的主要内容：◈

墒情自动监测系统存在的问题◈

自动墒情站存在的问题◈ 自动墒情站的建设◈

自动墒情站的运行与维护◈

工程案例一、墒情自动监测系统存在的问题存在三大问题：1、体制上：工作机制不理顺；工程建设两层皮（建用脱节）。2、监管上：监测仪器的市场准入门槛过低，无法满足生产要求；仪器检测漏项（野外监测精度未检测）。3、技术上：墒情自动监测系统的“四性一能”问题未解决，即：墒情站代表性不好；仪器的准确性不高；仪器的可靠性不高；数据的代表性不好；服务平台功能不全。二、自动墒情站存在的问题存在七大问题：1、站址选择没有代表性；2、仪器选型存在盲目性；3、仪器安装缺少科学性；4、精度检验没有操作性；5、测站建设缺少完整性；6、测站运行维护一次性；7、仪器运行缺少可靠性。针对这些问题，吉林省墒情监测中心开展了多年的实验和研究，很好的解决了这些问题。成立了组织机构，提出了新的仪器精度控制标准，开展了多项技术攻关，2016年成功建成了吉林省墒情自动监测系统（自动墒情站130处，省墒情信息服务平台1处，……

），在国内率先实现了真正意义上的墒情监测自动化。通过多年的实验、研究、总结，形成了一整套成熟、适用的技术成果——土壤墒情自动监测应用技术（包括10余项创新性成果、4项专利、9篇学术论文、1部技术规程）。成果先后在江西、山西、辽宁、山东等省进行了应用实验，均获成功。2017年12月，技术成果经水利部科技推广中心组织的专家评审，给出了该项科技成果总体水平达到国际先进水平。被水利部科技推广中心推荐到2018年“第十五届国际水利先进技术（产品）推介会”进行成果展示并做专场报告。该成果被水利部列入“2019年水利先进实用技术重点推广指导目录”；被吉林省水利厅推荐到水利部“2020年度成熟三、自动墒情站的建设自动墒情站的建设内容包括：1、站址选择；2、仪器选型；3、仪器安装；4、测站附属设施建设；5、仪器野外监测精度检验；6、仪器运行状态检验；7、土壤干容重和田间持水量测定；8、占地补偿和测站管理协议书签订。（一）站址选择自动墒情站的站址一定要选在具有区域代表性的农田里。区域代表性：土壤代表性、作物代表性、干旱代表性。农田（监测地块）选择注意：农田的开阔性、面积＞1hm2。站址选择要注意：土壤的破坏性、周围影响因素（避开树荫、输电线路或变压器、沟渠、陡坡、洼地、道路、田头、村屯、围墙、雷区、通信信号入网强度弱等地方），绝对不能把站址选在代表性农田以外的其它地方（如：庭院、菜园子、观测场等）。特别注意：测站代表性、数据代表性、仪器准确性的区别，切不可混为一谈。现场照片现场照片现场照片现场照片现场照片现场照片现场照片现场照片松原保安站 松原大榆树站吉林省墒情自动监测系统（共计130处）现场照片（二）仪器选型1、确定仪器野外监测精度控制标准：与烘干法比较，相对误差≤±10%（野外，重量含水量）理由：现行标准《土壤墒情监测规范》（SL364-2015）规定的仪器精度无法满足生产要求。规范对固定式墒情站的要求是：在实验室条件下，土壤重量含水量测量的绝对误差的平均绝对值≤2%；在野外条件下，土壤重量含水量测量的绝对误差的平均绝对值≤4%。这样的标准根本无法保证《干旱等级标准》（SL424-2008）的顺利执行，使旱情评价成果与实际旱情相差甚远，也影响了国标《土壤水分（墒情）监测仪器基本技术条件》（GB/T 28418-2012）的正常执行。国家标准：《土壤水分（墒情）监测仪器基本技术条件》（GB/T 28418-2012）该标准第5章第4节第二条规定：土壤含水量的测量误差应能达到如下要求：（1）与烘干法比较，体积含水量在3%～10%时，相对误差的绝对值不大于5%；在15%～25%时，相对误差的绝对值不大于2.5%；在35%～45%时，相对误差的绝对值不大于5%；（2）重复性（以重复性标准差表示）不大于2%。状态：未执行。原因：一是仪器精度达不到；二是有了《土壤墒情监测规范》（SL364-2015），谁还执行这个标准？水利行业标准：《干旱等级标准》（SL424-2008）规定，农业干旱等级划分统一使用相对湿度分析：相对湿度在60%～50%时为轻度干旱；相对湿度在50%～40%时为中度干旱；相对湿度在40%～30%时为严重干旱；相对湿度小于30%时为特大干旱。也就是说，一个干旱等级对应的相对湿度的变化只有10%。状态：正在执行效果：不好原因：两个行业标准不配套。《土壤墒情监测规范》（SL364-2015）是监测标准，执行在前，《干旱等级标准》（SL424-2008）是评价标准，执行在后。监测数据精度不高，评价出的旱情自然与实际旱情不相符。在本省开展仪器的精度检验：（1）2014年开展的仪器野外监测精度检验（对比观测）仪器野外监测精度检验现场（墒情中心菜园子，2014.5

～

2016.10）（吉林长春）（2）2015年1月开展的仪器室内监测精度检验（对比观测）室内对比观测现场（2015年1月，吉林长春）现场照片室内对比观测现场（2015年1月，吉林长春）室内对比观测现场（2015年1月，吉林长春）现场照片仪器野外对比观测现场（2015年3月，吉林大安）（3）2015年春开展的仪器野外监测精度检验（对比观测）野外对比观测现场（2015年5月，吉林大安）现场照片野外对比观测现场（2015年5月，吉林大安）现场照片墒情监测仪器野外监测精度检验现场（2019年6月，山东诸城）帮助外省开展精度检验：2019年6月开展的仪器野外监测精度检验（对比观测）墒情监测仪器野外监测精度检验（2019年6月，山东诸城）现场照片墒情监测仪器野外监测精度检验（2019年6月，山东诸城）现场照片墒情监测仪器野外监测精度检验（2019年6月，山东诸城）现场照片2、确定仪器公式形式：选择公式形式是幂函数的仪器幂函数是最佳的仪器公式形式（与三次多项式相比），即:y=axb+c。请注意：公式一定要分层设置，一层一组参数。理由：各参数数学概念清楚；参数c可以调整且不受含水量大小的影响；调参后可使仪器的监测精度得到大幅度提高，不仅能够满足生产要求，而且精度稳定。实验大棚内 实验大棚外仪器监测精度对比观测实验现场（2015年6月）现场照片某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表观测时间仪器编号10cm20cm40cm人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否2015.6.14编号117.419.33-11.1合格17.617.95-2.0合格18.317.872.3合格编号217.418.45-6.0合格17.618.14-3.1合格18.318.82-2.8合格编号321.921.810.4合格21.720.376.1合格22.719.9312.2合格2015.6.15编号117.319.4-12.1合格20.517.9712.3合格18.117.851.4合格编号217.318.39-6.3合格20.518.1911.3合格18.118.87-4.3合格编号320.021.5-7.5合格20.520.271.1合格21.119.985.3合格2015.6.16编号117.218.22-5.9合格17.416.763.7合格18.118.020.4合格编号217.217.48-1.6合格17.418.27-5.0合格18.119.0-5.0合格编号317.819.7-10.7合格1820.14-11.9合格19.419.92-2.7合格某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表观测时间仪器编号10cm20cm40cm人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否2015.6.17编号116.918.22-7.8合格17.117.99-5.2合格17.917.790.6合格编号216.917.33-2.5合格17.118.27-6.8合格17.919.0-6.2合格编号317.519.7-12.6合格17.920.14-12.5合格19.219.92-3.8合格2015.6.18编号116.718.15-8.7合格1717.91-5.4合格17.817.790.1合格编号216.717.04-2.0合格1718.13-6.6合格17.818.85-5.9合格编号324.320.6714.9合格21.520.793.3合格2120.383.0合格2015.6.19编号116.618.9-13.9合格16.817.89-6.5合格17.817.760.2合格编号216.617.01-2.5合格16.818.09-7.7合格17.818.94-6.4合格编号320.720.391.5合格2325.6-11.3合格21.420.35.1合格某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表观测时间仪器编号10cm20cm40cm人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否2015.6.20编号116.618.09-9.0合格16.817.89-6.5合格17.617.73-0.7合格编号216.617.07-2.8合格16.818.12-7.9合格17.618.97-7.8合格编号318.620.09-8.0合格19.220.45-6.5合格19.820.21-2.1合格2015.6.21编号116.518.1-9.7合格17.617.87-1.5合格18.617.714.8合格编号216.517.05-3.3合格17.618.1-2.8合格18.618.95-1.9合格编号318.619.73-6.1合格19.120.25-6.0合格19.820.08-1.4合格2015.6.22编号116.418.12-10.5合格16.717.86-6.9合格17.517.69-1.1合格编号216.417.06-4.0合格16.718.13-8.6合格17.518.98-8.5合格编号318.419.67-6.9合格1920.24-6.5合格19.720.02-1.6合格某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表观测时间仪器编号10cm20cm40cm人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否2015.6.23编号116.418.07-10.2合格16.617.83-7.4合格17.417.66-1.5合格编号216.417.3-5.5合格16.618.1-9.0合格17.418.95-8.9合格编号318.419.85-7.9合格18.920.12-6.5合格19.619.91-1.6合格2015.6.24编号116.318.07-10.9合格16.617.77-7.0合格17.417.63-1.3合格编号216.317.04-4.5合格16.618.06-8.8合格17.418.93-8.8合格编号318.319.48-6.4合格18.820-6.4合格19.619.92-1.6合格2015.

6.25二次调参后编号116.217.22-6.3合格16.516.98-2.9合格17.316.812.8合格编号216.216.24-0.2合格16.517.26-4.6合格17.318.12-4.7合格编号318.318.85-3.0合格18.719.29-3.2合格19.518.952.8合格某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表观测时间仪器编号10cm20cm40cm人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否2015.6.26编号116.217.11-5.6合格16.416.91-3.1合格17.316.792.9合格编号216.216.150.3合格16.417.19-4.8合格17.318.09-4.6合格编号318.218.37-0.9合格18.619.06-2.5合格19.518.853.3合格2015.6.27编号116.217.11-5.6合格16.316.83-3.3合格17.316.723.4合格编号216.216.22-0.1合格16.317.19-5.5合格17.318.09-4.6合格编号318.118.44-1.9合格18.619.06-2.5合格19.518.853.3合格2015.6.28编号116.117.04-5.8合格16.316.76-2.8合格17.316.723.4合格编号216.116.3-1.2合格16.317.2-5.5合格17.318.09-4.6合格编号317.918.15-1.4合格18.518.99-2.6合格19.418.852.8合格某厂家插管式土壤水分采集仪对比观测统计表观测时间仪器编号10cm20cm40cm人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否人工法仪器法相对误差合格否2015.6.29编号115.916.81-5.7合格16.116.69-3.7合格17.316.643.8合格编号215.916.07-1.1合格16.117.05-5.9合格17.318.17-5.0合格编号319.719.560.7合格18.118.99-4.9合格19.818.934.4合格2015.7.5编号115.916.07-1.1合格16.315.972.0合格16.816.114.1合格编号215.915.850.3合格16.316.76-2.8合格16.817.86-6.3合格编号320.419.265.6合格20.819.575.9合格21.119.477.7合格2015.7.10编号115.815.154.1合格16.214.977.6合格16.615.37.8合格编号215.815.541.6合格16.216.49-1.8合格16.617.82-7.3合格编号317.618.12-3.0合格18.119.02-5.1合格19.419.022.0合格某厂家监测仪器电压与土壤含水量关系图公式形式：y=ax3+bx2+cx+d某型号仪器野外监测精度成果统计表重量含水量/%序号站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（相对%）合格否1ft东诸城2019/6/21

9:401014.114.6-3.510合格2014.514.7-1.410合格4014.414.5-0.710合格22019/6/23

10:041019.124.4-27.710不合格2019.925.1-26.110不合格4014.717.6-19.710不合格32019/6/24

9:381019.524.7-26.710不合格2020.825.2-21.210不合格4018.324.8-35.510不合格42019/6/28

10:071026.524.76.810合格2034.225.226.310不合格4029.824.816.810不合格52019/7/1

8:581017.623.1-31.310不合格2020.325.1-23.610不合格4021.226.9-26.910不合格某型号仪器野外监测精度成果统计表重量含水量/%序号站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（相对%）合格否6ft东诸城2019/7/6

9:161015.522.6-45.810不合格2020.025.2-26.010不合格4020.126.9-33.810不合格72019/7/16

9:251014.920.6-38.310不合格2019.124.5-28.310不合格4019.626.3-34.210不合格82019/7/29

9:301011.714.6-24.810不合格2015.620.6-32.110不合格4018.223.1-26.910不合格92019/8/28

86:571012.08.727.510不合格2019.811.243.410不合格4020.514.230.710不合格现场照片仪器应用实验现场（吉林白城大安站，2019.5～

现在）同一仪器不同拟合公式与人工法对比观测数据统计表重量含水量/%序号地区县（市)站名监测时间土层深度cm人工法幂函数相对误差允许误差（±10%）合格否备注多项式调参后

保18.1-4.610.0合格持参数不1017.3变20.7-19.710.0不合格无法调参1吉林白城大安大赉2019/5/20/13:002018.619.7-5.910.0合格21.9-17.710.0不合格4019.621.1-7.710.0合格28.3-44.410.0不合格1016.816.70.610.0合格18.7-11.310.0不合格2吉林白城大安大赉2019/5/25/8:302017.318.2-5.210.0合格19.9-15.010.0不合格4018.620.2-8.610.0合格26.7-43.510.0不合格同一仪器不同拟合公式与人工法对比观测数据统计表重量含水量/%序号地区县（市)站名监测时间土层深度cm人工法幂函数相对误差允许误差（±10%）合格否备注多项式3吉林白城大安大赉2019/5/30/8:001016.616.7-0.610.0合格18.2-9.610.0合格2016.718.1-8.410.0合格19.3-15.610.0不合格4018.420.1-9.210.0合格26.5-44.010.0不合格4吉林白城大安大赉2019/6/3/9:001020.719.17.410.0合格20.7010.0合格2021.719.98.310.0合格21.12.810.0合格4022.821.36.610.0合格27.7-21.510.0不合格3、确定仪器外形：选择插管式、集成式仪器理 由：便于仪器安装；便于对仪器周围土壤环境进行管理；故障率低；仪器的工作环境稳定；安全性好。分离式仪器，墒情监测仪器野外监测精度检验（2019年6月，山东诸城）集成式仪器，应用技术研究成果在外省应用实验（2017年5月，辽宁彰武）现场照片（三）仪器安装采用仪器安装新方法——灌浆排气法插管式自动墒情站仪器安装技术要点安仪器，最关键。找原土，钻位选。看周围，定零点。导向器，地上安。调水平，臂上站。准备好，再开钻。螺旋钻，先打眼。钻深度，刻度线。巧用力，勤清钻。往下钻，用力缓。拔钻头，不要偏。环刀切，够深浅。面光滑，无凹陷。和泥浆，像粥饭。干与稀，靠实践。沙土站，不好安。和浆土，要替换。粘土站，有特点。初打孔，带水钻。环刀切，把水蘸。红土站，土壤粘。和浆前，搓成面。遇硬土，换粗钻。此时浆，要变干。和好浆，仪器沾。倒泥浆，看深浅。加力柄，事先安。放仪器，动作慢。排空气，十数遍。上下行，幅度变。先是长，后是短。要定位，对零点。发数据，等回传。无异常，接好线。有异常，重新安。原钻孔，要复原。各动作，太极拳。现场照片插管式土壤水分采集仪安装现场（江西红土，2017年3月）现场照片插管式土壤水分采集仪安装现场（山西壤土，2017年3月）用电钻打孔 用大锤把仪器外管砸入土壤中用不同方法安装仪器（山东诸城，2019.6）现场照片现场照片钻孔直径过大 钻孔不垂直且直径上大下小钻孔效果（山东诸城，2019.6）（四）测站附属设施建设测站附属设施建设包括：围栏、太阳能板支架、警示牌、摄像头（假的）。需要注意：1、充分考虑围栏和支架的可搬迁性。最好做成组装式。2、注意围栏的通透性和安全性。宜采用非金属材料。3、注意有效范围。围栏围起的有效面积（原状土面积）不少于4m2。4、注意太阳能板支架的强度、高度、美观性、可搬迁性。宜采用金属管。基础不需混凝土浇筑，不需建设避雷设施。5、充分重视警示牌的警示作用。6、注意摄像头的逼真性。（五）精度检验（野外监测精度检验）需要进行两项工作：1、野外对比观测（绝非野外公式率定）特别强调：仪器准确性与数据代表性的区别。用什么工具取样？一定要使用专用取样工具——拉杆式取土器（简称筒钻）。怎样取样？（见打油诗）国家实用新型专利产品----拉杆式取土器（筒钻）专利证书自动墒情站对比观测人工取样技术要点人工取样很关键，关系比测成与败。根据仪器定零点，水平位置不能远。要以仪器为圆心，三十五十画弧线。位置就在弧线内，取土一定用筒钻。一站要取五条线，五线一共十五点。电子天平带身边，土样取完重称完。剩余土柱不要扔，原样装回钻孔中。上下结构不一样，原是哪层回哪层。如果钻孔未填满，另外取土给填平。边填边压不留缝，回归原土行列中。为使下次不重复，做上标记最英明。最后卸下电源线，触发仪器数发行。重新装好电源线，本次取样才完成。还有几点要注意，影响数据可比性。庄稼长高有阴影，进入现场要看清。雨后取样要小心，观察地面平不平。仪器跟前有无草，确定钻孔要同行。钻土明显感觉轻，废弃此孔重选定。垂线布设要均匀，五点构成五角星。仪器位于重心处，这样布点最可行。每个细节都做好，数据方有权威性。2、调整仪器参数采用仪器参数调整新技术——“一点调参法”“一点调参法”即“调一点，管一线”，亦即调整仪器参数c与土壤含水量大小无关（约束条件：土壤含水量≤饱和含水量、土壤不结冻）。彻底解决了野外率定仪器公式的老大难问题。（调参方法见三字经）插管式自动墒情站仪器参数调整技术要点调参数，很关键。非标定，只检验。调一点，管一线。调得好，能运转。调不好，乱一团。先申请，后开展。调参前，对比观。烘干法，做标杆。细分析，定调点。仨参数，有特点。a

陡缓，b

直弯。没依据，不要变。c

大小，系统偏。求c

值，两法减。发指令，到平台。未成功，重新键。下时段，参数变。分层调，不要乱。先调参，后自检。其方法，前后看。都调完，即检验。其方法，对比观。为保险，测一遍。为省钱，可抽验。但前提，敢叫板。调完参，还一关。签好字，备好案。稳定期，一夏天。翌年春，测一遍。需调参，照此办。非冻区，不用管。照运行，偶检验。同仪器不同时间对比观测统计表重量含水量/%序号站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（±15%）合格否1乌兰花2016/9/23

16:401013.012.70.32.0合格2012.311.11.21.8合格4014.215.3-1.12.1合格22017/4/28

10:001012.711.5-1.21.9合格2011.210.2-1.01.7合格4015.416.81.42.3合格32017/10/25

16:131010.19.90.21.5合格2011.39.81.51.7合格4017.917.30.62.7合格4西关2016/9/24

10:001010.29.21.01.5合格2014.112.31.82.1合格4015.414.11.32.3合格52017/4/28

12:501012.312.30.01.8合格2015.615.5-0.12.3合格4017.116.8-0.32.6合格62017/10/26

10:50109.39.9-0.61.4合格2013.013.2-0.22.0合格4014.613.70.92.2合格同仪器不同时间对比观测统计表重量含水量/%序号站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（±15%）合格否7复兴2016/9/26

14:10107.57.30.21.1合格209.09.2-0.21.4合格407.16.70.41.1合格82017/4/22

15:55107.87.1-0.71.2合格208.08.70.71.2合格406.46.3-0.11.0合格92017/10/29

8:50106.35.40.90.9合格207.37.301.1合格405.75.40.30.9合格7大安2016/9/24

16:221018.118.4-0.32.7合格2017.915.62.32.7合格4020.320.8-0.53.0合格82017/4/21

13:201018.418.1-0.32.8合格2017.315.4-1.92.6合格4020.220.20.03.0合格92017/10/29

10:151015.815.30.52.4合格2015.313.91.42.3合格4017.918.9-1.02.7合格同仪器不同含水量对比观测统计表重量含水量/%序号地区县市站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（±15%）合格否说明1ft西临猗大阎2017/3/209:241015.724.0-8.32.4不合格调参前2015.424.0-8.62.3不合格4014.522.2-7.72.2不合格22017/3/2110:311015.515.50.02.3合格调参后并保持参数不变2015.315.30.02.3合格4014.914.50.42.2合格32017/3/228:301014.015.3-1.32.1合格取样后浇水10升2015.915.20.72.4合格4015.514.51.02.3合格42017/3/238:531015.416.1-0.72.3合格取样后浇水20升2015.716.1-0.42.4合格4015.614.70.92.3合格52017/3/248:501016.817.8-1.02.5合格取样后浇水40升2015.417.3-1.92.3合格4015.215.7-0.52.3合格62017/3/2510:041018.120.3-2.22.7合格2017.319.3-2.02.6合格4015.917.2-1.32.4合格同仪器不同含水量对比观测统计表重量含水量/%序号地区县市站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（±15%）合格否说明7ft西万荣古城2017/3/2010:121014.019.8-5.82.1不合格调参前2012.922.9-10.01.9不合格4014.919.2-4.32.2不合格82017/3/219:451014.113.70.42.1合格调参后并保持参数不变2013.112.80.32.0合格4014.614.9-0.32.2合格92017/3/229:341013.313.4-0.12.0合格取样后浇水10升2012.912.70.21.9合格4015.214.90.32.3合格102017/3/239:461013.713.40.32.1合格取样后浇水20升2013.212.70.52.0合格4014.914.90.02.2合格112017/3/249:461016.715.61.12.5合格取样后浇水40升2013.415.4-2.02.0合格4015.015.3-0.32.3合格122017/3/2510:551020.319.70.63.0合格2018.619.9-1.32.8合格4015.817.3-1.52.4合格同仪器不同含水量对比观测统计表重量含水量/%序号地区县市站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（±15%）合格否说明13ft西稷ft翟店2017/3/2011:001014.319.8-5.52.1不合格调参前2014.418.1-3.72.2不合格4013.219.8-6.62.0不合格142017/3/219:061013.814.0-0.22.1合格调参后并保持参数不变2013.314.3-1.02.0合格4013.813.20.62.1合格152017/3/2210:201012.613.8-1.21.9合格取样后浇水10升2013.814.4-0.62.1合格4012.313.1-0.81.8合格162017/3/2310:301014.013.80.22.1合格取样后浇水20升2013.814.4-0.62.1合格4012.413.1-0.71.9合格172017/3/2410:321018.316.71.62.7合格取样后浇水40升2015.215.10.12.3合格4013.613.8-0.22.0合格182017/3/2511:431020.621.4-0.83.1合格2019.119.5-0.42.9合格4014.515.6-1.12.2合格同仪器不同含水量对比观测统计表重量含水量/%序号地区县市站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（±15%）合格否说明13辽宁彰武罗家2017/5/1410:30103.24.2-1.00.5不合格调参前203.411.5-8.10.5不合格403.49.4-6.00.5不合格142017/5/1511:40103.03.1-0.10.5合格调参后，保持参数不变，取样后灌水40升203.13.3-0.20.5合格403.23.4-0.20.5合格152017/5/1615:00106.76.10.61.0合格取样后灌水40升207.57.40.11.1合格407.07.3-0.31.1合格162017/5/1716:45106.36.5-0.20.9合格取样后灌水40升206.87.1-0.31.0合格407.37.10.21.1合格172017/5/1813:58106.47.1-0.71.0合格取样后灌水40升207.27.3-0.11.1合格407.87.40.41.2合格182017/5/1911:45106.56.7-0.21.0合格206.66.9-0.31.0合格407.47.00.41.1合格本省同仪器不同含水量对比观测统计表重量含水量/%序号省区市县站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（±15%）合格否说明1白城2017/10/2516:131010.19.90.21.5合格取样后浇水60升2011.39.81.51.7合格4017.917.30.62.7合格2吉林乌兰花2017/10/2615:201019.016.71.42.9合格取样后浇水60升2016.314.9-1.12.4合格4019.620.50.42.9合格32017/10/2715:001018.916.72.22.8合格2017.715.22.52.7合格4021.721.8-0.13.3合格白城103.02.90.10.5合格取样后浇水42017/10/268:35203.83.9-0.10.6合格60升。小于4%时用1%403.34.0-0.70.5合格控制5吉林长胜2017/10/278:101011.413.0-1.61.7合格取样后浇水70升2010.410.401.6合格404.24.00.20.6合格62017/10/289:501010.411.9-1.51.6合格209.911.0-1.11.5合格407.38.4-1.11.1合格本省同仪器不同含水量对比观测统计表重量含水量/%序号省区市县站名监测时间土层深度cm人工法仪器法误差允许误差（±15%）合格否说明7吉林白城西关2017/10/2610:50109.39.9-0.61.4合格取样后浇水50升2013.013.2-0.22.2合格4014.613.70.92.0合格82017/10/279:501014.014.3-0.32.1合格取样后浇水70升2016.815.81.02.5合格4016.516.00.52.5合格92017/10/288:271015.214.80.42.3合格2017.916.21.72.7合格4018.217.40.82.7合格同仪器不同地点、同批次仪器同地点参数对照表序号省份站名仪器编号10cm20cm40cm备注1江西下埠集216310.0060.020-0.023C值2黄马121607-0.105-0.0280.040C值3黄马219387-0.08-0.072-0.025C值4ft西大阎216310.090.100.09C值5古城216070.080.130.06C值6翟店193870.070.050.09C值7辽宁韩家栅子216310.060.050.04C值8罗家216070.010.140.11C值9东白城子193870.040.030.07C值10ft东高崖161590.050.060.08C值11峡ft1787160.010.020.04C值12峡ft278724-0.02-0.06-0.08C值实践证明：同一台仪器安装在不同地点，其参数完全不同；同一台仪器在同地点安装n次，其参数完全不同。同一批仪器安装在同一地点，其参数完全不同；结 论：在实验室检验仪器的监测精度没有意义。同批次仪器、同地点野外监测精度检验（江西南昌县黄马站，2017年3月）现场照片同批次仪器、同地点野外监测精度检验（山东省潍坊市峡山自动墒情站，2018年7月）现场照片（六）仪器运行状态检验需要进行五项检验工作：1、检验监测数据上报的及时性；2、检验远程调整仪器参数的功能；3、检验远程调整仪器监测频次的功能；4、检验仪器报警功能；5、检验通信网信号的强度及稳定性。（七）土壤干容重和田间持水量测定1、土壤干容重测定采用环刀法（略）2、田间持水量测定采用田间持水量测定新方法——仪器法。技术要点（见三字经）仪器法测田持技术要点测田持，很关键。测不准，成果偏。天然法，难实现。围框法，实在难。仪器法，很简单。既省力，又省钱。人工站，仪器选。插管式，幂数函。能调参，频次变。采样点，仪器安。稳定后，对比观。保精度，调好参。选晴天，作围堰。距仪器，半米远。调频次，把水灌。堰内水，不要断。边灌水，边看线。出平头，水停灌。勤观察，等退散。自由水，退得快。束缚水，相对慢。看线形，有缓段。相对稳，田持现。上层早，下层晚。读数据，线上点。此数据，要纠偏。为安全，加保险。此田持，即测完。收仪器，土复原。登好记，备好案。自动站，更简单。对比测，微调参。选晴天，作围堰。调频次，把水灌。以后事，人工站。测完后，清围堰。防龟裂，撒土面，调频次，同从前。此田持，不纠偏。上平台，备好案。几天后，把土翻。打好垄，校零点。有一点，记心间。再调参，田持变。其方法，加或减。仪器法测定田间持水量现场（吉林后林家围子站，沙土）仪器法测定田间持水量含水量过程线（吉林后林家围子站，沙土）不同方法测定田间持水量对照表（代表站）站名监测时间土层深度（cm）人工法（围框法）（%）仪器法（%）差值合格否后林家围子（沙土）2017.6.161010.211.0-0.8合格209.110.0-0.9合格407.47.5-0.1合格千两村（壤土）2017.6.261024.125.0-0.9合格2023.223.7-0.5合格4025.124.60.5合格杏木村（粘土）2017.6.201027.828.4-0.6合格2027.027.00合格4027.327.9-0.6合格（八）占地补偿和测站管理协议签订占地补偿和测站管理协议书是保证测站得以正常运行的有效措施。站址选定后就要与土地所有者协商好，设施建设前就要把协议书签订下来。四、自动墒情站的运行与维护（一）基本要求一定要做到实时保证仪器周围的土壤环境与大田的土壤环境相一致。只有做到这一点，监测数据才具有代表性。其标志是：土壤松实度一致；地表形态相一致；种植作物相一致；耕作时间相一致；两个零点相一致；灌溉水量相一致。（二）具体做法自动墒情站运行维护技术要点测站管理很关键，关系数据好与坏。首要一项是松土，要与大田同步走。农民翻地我松土，紧跟农民节奏走。仪器周围有硬盖，轻轻捣碎莫胡来。水平控制廿厘米，深度五厘不越线。其它地方用镐翻，小心碰坏电源线。打完垄后踩一踩，实度如同外农田。仪器零点重校对，两者一定重起来。内外垄沟要连通，以便雨水能外流。第二一项是种地，跟随农民一起种。农民种啥我种啥，品种一致无变化。三垄种上两垄半，仪器跟前空出来。栏外空地也要种，要与大田连成片。第三天旱要灌溉，也跟农田一起灌。围栏内外要一致，千万不能随意来。第四一项是除草，也要跟着农民跑。农民撒药我也撒，不让杂草长起来。第五旱田改水田，此站立刻就搬迁。做好以上五件事，数据才能用起来。还要强调第六点，附属设施要看管。围栏如果有损坏，立刻修复无后患。门锁在外易生锈，塑瓶倒着套起来。警示牌匾有歪斜，及时扶正才好看。摄像镜头很重要，出现问题解决掉。开门钥匙收一起，做成圆盘最保险。电线容易被鼠咬，套上护管才可靠。秋季秸秆清理净，防止设备被烧掉。只要设施都完好，轻易无人去鼓捣。太平河自动墒情站杏木村自动墒情站大安自动墒情站西学堂地自动墒情站复州岗自动墒情站（2018.10）自动墒情站秋收后围栏内现场（2018.10）（三）保证措施1、人员保证墒情自动监测系统的运行与维护与其它自动监测系统的运行与维护有着本质的区别，省中心、分中心须配置专门的技术人员，负责系统的运行与维护，同时还要负责对测站管理人员的管理和技术培训。2、技术保证要根据本省或本地区的实际情况，制定出切实可行的技术规程或技术手册、管理办法等，以保证测站运行有章可循。3、经费保证自动墒情站的运行与维护必须有经费保证才行。所需经费包括：占地补偿费（或青苗补偿费）、测站管理费、仪器野外监测精度检测费、田间持水量测定费（仪器法）、技术培训费、仪器设施维修（更新）费等。五、工程案例吉林省墒情自动建系统由“吉林省中西部旱情应急监测系统工程”、“国家防汛抗旱指挥系统二期工程吉林省旱情信息采集系统”、“2017年新增墒情自动监测站项目”三个工程项目构成。前两个工程均于2015年建设，2016年试运行，2017年正式运行。第三个工程于2017年建设完成，2018年正式运行。目前系统共有自动墒情站130处、人工墒情站43处、省信息服务平台1处。仪器监测误差控制标准：与烘干法相比，相对误差≤±10%（野外、重量含水量）。工程建设和系统运行应用了全部研究成果，在国内率先实现了真正意义上的墒情监测自动化。实现了不同干旱等级自动判定和不同干旱等级对应的受旱耕地面积的定量计算。目前，系统运行状况良好。（一）工程建设工程名称: 吉林省中西部旱情应急监测系统工程工程规模: 88处自动站；1处省墒情中心信息服务平台；6处分中心终端；1处省防终端；1处厅领导终端；建设周期：一年（2015年），其中前期工作8个多月；工程投资：400万元；资金来源：国家特大抗旱补助费；业主单位：吉林省墒情监测中心承建单位：北京圣世信通科技发展有限公司；监理单位：长春市大公工程项目管理有限公司；目前状态：投入运行。（一）工程建设工程名称: 国家防指二期工程吉林省旱情信息采集系统项目；工程规模: 省级中心1处，市级墒情采集标定设备9套，固定墒情监测站19处，移动墒情监测采集设备19套；建设周期：一年（2015年）；工程投资：222.6万元；资金来源：国家财政资金；业主单位：吉林省防汛抗旱指挥系统工程项目建设办公室；承建单位：北京圣世信通科技发展有限公司；监理单位：吉林省赛宝信息系统工程监理有限公司；目前状态：投入运行。（一）工程建设工程名称: 2017年新增自动墒情站项目工程规模: 四要素自动墒情站20处；建设时间：2017年；工程投资：100万元；资金来源：国家财政资金；业主单位：吉林省墒情监测中心；承建单位：北京圣世信通科技发展有限公司；监理单位：吉林省赛宝信息系统工程监理有限公司；目前状态：投入运行。辽源杏木村站 长春顺山堡站中西部旱情应急监测系统工程（共计88处，详见图册）现场照片延边秋梨沟站 延边天桥岭站防指二期工程（共19处，详见图册）现场照片董家屯站太平河站2017年新增自动墒情站项目（共计20处）现场照片省墒情中心信息服务平台窗口（一）工程建设信息服务平台功能选择界面（一）工程建设信息服务平台终端设备（一）工程建设仪器监测精度：1、吉林省中西部旱情应急监测系统工程2016年试运行期检验：88处自动墒情站中，除了4处因故没有进行对比观测，其余84处均开展了对比观测，经过参数调整，其合格率为100%（详见2016年参数调整后合格率统计表）。2017年春检验：88处自动墒情站中，26处作了微调后合格外，其余62处精度没有变化，整体合格率为100%（详见2017年参数调整后合格率统计表）。（二）系统运行（二）系统运行2、国家防指二期工程吉林省旱情信息采集系统项目2016年试运行期检验：通过对比观测和参数调整，19处自动墒情站的监测精度均满足要求，其合格率为100%（详见2016年参数调整后合格率统计表）。2017年春检验：19处自动墒情站中，6处作了微调后合格外，其余13处精度没有变化，整体合格率为100%（详见2017年参数调整后合格率统计表）。（二）系统运行3、新增自动墒情站项目2018年春检验：20处自动墒情站经过对比观测和参数调整，合格率为100%。信息服务平台功能：1、实现了不同干旱等级自动判别、不同干等级对应受旱耕地面积定量计算、在GIS平台上绘制不同干旱等级分区图等功能，效果良好。2、实现了远程调整仪器参数、监测频次功能，使参数调整变得轻松、容易起来，同时降低了系统的运行成本。3、实现了远程监视仪器运行状态功能，提高了仪器的运行可靠性。报警控制条件：土壤相对湿度大于100%或小于30%时；仪器一天不报数据时；仪器电池电压＜3.2V或电压＞4V时；监测数据突然变小时。4、实现了对监测信息的接收、存储、显示、查询、统计、打印、上传以及系统设置、测站管理等功能。（二）系统运行不同干旱等级受旱耕地面积等值分析计算成果图（二）系统运行吉林省中西部受旱耕地面积统计表（10cm～40cm）（2016年08月27日）县（市）受旱耕地面积（万亩）小计轻度干旱中度干旱严重干旱特大干旱全省合计1,894.82870.54606.54296.86120.88长春市15.6115.61000农安县15.6115.61000四平市305.0762.27111.9495.5235.34梨树县45.8527.8311.616.410公主岭市10.6010.60000双辽市248.6223.84100.3389.1135.34白ft市12.053.466.392.200白ft市本级0.270.27000长白朝鲜族自治县8.981.854.932.200临江市2.801.341.4600松原市485.30318.0578.4246.7142.12前郭县