□曹湖海（河南省松山機(jī)電設(shè)備有限公司)

河南是農(nóng)業(yè)大省，而干旱又是河南最主要的自然災(zāi)害之一，且發(fā)生頻率高，持續(xù)時間長，波及范圍大，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有嚴(yán)重影響，如何應(yīng)對干旱，及時進(jìn)行農(nóng)田灌溉保證農(nóng)業(yè)豐收是各級領(lǐng)導(dǎo)的每年工作重點。及時準(zhǔn)確地掌握旱情則又是各項工作之首，過去這項工作采用的是人工采集，逐級上報的方式，往往出現(xiàn)誤報、漏報、誤時等現(xiàn)象，隨著現(xiàn)代傳感器技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)據(jù)的完全自動采集、快速自動傳輸、準(zhǔn)確自動預(yù)警成為可能。

一、系統(tǒng)的構(gòu)成

本系統(tǒng)有信息采集、信息傳輸、信息處理3大部分組成。

（一）信息采集

信息采集采用旱（墑）情在線傳感器、雨量在線傳感器等，可以適時地將各種物理信息變成電信號，在軟件的驅(qū)動下完全自動地向外發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送時間間隔可以任意調(diào)整，可以是1s、1min、或者是1h，這些工作不需要人工操作，1天24h無間斷工作，不管酷暑寒冬，風(fēng)雨交加都能任勞任怨無休止地工作，保證了數(shù)據(jù)的及時性和準(zhǔn)確性。

（二）信息傳輸

信息傳輸采用GPRS信息傳輸系統(tǒng)，其含義是通用無線分組業(yè)務(wù)，這是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS是一項高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，方法是以“分組”的形式傳送資料到用戶手上。其顯著的優(yōu)勢還在于其“永遠(yuǎn)在線”。只要激活GPRS應(yīng)用后，將一直保持在線，類似于無線專線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

這種系統(tǒng)不需要任何建設(shè)費用，每年僅需幾十元的使用費即可，簡單方便，無任何“門檻”，只要付費，立即就能使用，并且這種系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，應(yīng)該作為旱（墑）情自動檢測與預(yù)警系統(tǒng)的首選。

（三）信息處理

各種數(shù)據(jù)經(jīng)過采集、傳輸送到信息處理預(yù)警中心，信息處理預(yù)警中心將對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)處理功能是對存放在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行1天、1月、1季、1年甚至10年的最大值、最小值、平均值、前差值、積累值和其它各種特殊的運算處理、統(tǒng)計分析。經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)根據(jù)需要，生成各類報表、趨勢曲線、使用圖表，包括即時報表、班報、月報、年報、各類趨勢曲線、棒狀圖等。

信息處理的另一個重要功能是計算歷史同期值，例如：2000～2010年每年3月份旱情數(shù)據(jù)的平均值、最大值等，2000～2010年每年4月6日的旱情數(shù)據(jù)的平均值、最大值等，并生成各類趨勢曲線、棒狀圖等。進(jìn)而對旱情進(jìn)行分析預(yù)測和建立旱情評估模型。

（四）信息處理預(yù)警中心的設(shè)立

信息處理預(yù)警中心設(shè)立省中心、地市級中心兩級管理中心，采集的數(shù)據(jù)可以同時傳送到省中心、地市級中心，并根據(jù)權(quán)限分別進(jìn)行信息處理。

二、系統(tǒng)的功能

（一）報警功能

按輕度干旱、中度干旱、嚴(yán)重干旱和特大干旱4個干旱等級劃分旱情，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重干旱時，系統(tǒng)自動發(fā)出警報，彈出報警畫面，并通過聲光方式通知值班人員。報警畫面不但顯示報警點和報警類型，而且還可以按照報警等級做出相關(guān)反應(yīng)，記錄報警的信息。

報警信息一般要進(jìn)行手動確認(rèn)，超過時間未進(jìn)行確認(rèn)，則自動通過短信方式將報警信息傳送到相關(guān)責(zé)任人及部門負(fù)責(zé)人的手機(jī)上。

（二）地理信息系統(tǒng)功能

地理信息系統(tǒng)基本功能是將表格型數(shù)據(jù)（無論它來自數(shù)據(jù)庫，電子表格文件或直接在程序中輸入）轉(zhuǎn)換為地理圖形顯示，然后對顯示結(jié)果瀏覽、操作和分析。

具體操作是將各信息采集點的地理位置標(biāo)注在地圖上，這樣可以直觀地看到各信息采集點具體的地理位置和一個區(qū)域內(nèi)各檢測點的分布，用鼠標(biāo)點擊檢測點的位置可以看到各檢測點的具體數(shù)據(jù)，便于查詢。

（三）直觀顯示功能

各信息采集點在地圖上的標(biāo)注點的顏色隨檢測值的變化而變化，即達(dá)到不同干旱等級顯示不同的顏色，如紅色代表特大干旱、橙色代表嚴(yán)重干旱、黃色代表中度干旱、藍(lán)色代表輕度干旱。這樣不但可以看到一個檢測點的具體數(shù)據(jù)信息，又可以從宏觀上看到一個區(qū)域的整體旱情分布，便于從宏觀上進(jìn)行決策。對應(yīng)于不同的響應(yīng)級別，制定相應(yīng)的響應(yīng)方案。

（四）歷史記錄查詢功能

可以查詢1天、1月、1季或者1年的歷史記錄，并以表格或曲線的形式顯現(xiàn)出來?；蛘卟樵儦v史上某1天、某1月的歷史記錄，并以表格或曲線的形式顯現(xiàn)出來。

三、信息采集點的建立

根據(jù)統(tǒng)計學(xué)的原理，信息采集點的數(shù)量當(dāng)然是越多越能正確地反映真實情況和整體效應(yīng)，考慮到資金的限制，不可能建立很多，但為了保證系統(tǒng)的實用效果，最起碼每一鄉(xiāng)鎮(zhèn)設(shè)立一個信息采集點。

信息采集點的關(guān)鍵工作是測量土壤含水量。土壤含水量的測量主要靠土壤含水量傳感器來工作，土壤含水量傳感器的工作原理是通過測量土壤的電介質(zhì)常數(shù)，來計算土壤體積含水量。水的介電常數(shù)大約是80，土壤礦質(zhì)的大概為4，空氣為1。由于水的介電常數(shù)非常高，因此當(dāng)土壤中的水分含量變化時，土壤的介電常數(shù)也隨之發(fā)生相當(dāng)大的變化。使用時可將之置于欲測量的土壤中，通過測量傳感器上電容的變化，從而測量該介質(zhì)的介電常數(shù)或電容率。還有一種電介質(zhì)型傳感器，是通過測量電磁脈沖經(jīng)過埋于介質(zhì)中的波導(dǎo)傳導(dǎo)所消耗的時間來測量該介質(zhì)的介電常數(shù)，該傳感器稱作為時域反射儀（TDR）。但因其價格十分昂貴且相當(dāng)復(fù)雜，大量使用受到限制。

任何可以準(zhǔn)確測量電容率的傳感器都可用來確定體積含水量。影響因素一般是溫度和鹽度。因此應(yīng)選用對土壤鹽度和溫度效應(yīng)敏感度相對較低的一種，而且選用要耗電極少，從而更容易實現(xiàn)長期監(jiān)測。

四、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

除了旱（墑）情自動檢測外，系統(tǒng)還應(yīng)方便地進(jìn)行擴(kuò)展，進(jìn)行多數(shù)據(jù)的檢測，例如，雨量檢測、風(fēng)力檢測、氣溫檢測、地表水監(jiān)測、地下水監(jiān)測、蒸發(fā)量檢測等，這樣可以減少投資，提高系統(tǒng)的綜合效能，為科學(xué)的管理和決策提供綜合信息。