一．前言

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與水利管理中，灌區(qū)監(jiān)測是保障水資源高效利用、作物優(yōu)質(zhì)生長及生態(tài)平衡的核心技術(shù)支撐。水位、流速、流量、氣象、雨量、土壤等關(guān)鍵要素的精準(zhǔn)監(jiān)測，構(gòu)建起覆蓋“水源-輸水-作物-環(huán)境”的全鏈條感知網(wǎng)絡(luò)，為灌區(qū)精細(xì)化管理提供科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

二．水位監(jiān)測

水位監(jiān)測主要依托壓力式與雷達(dá)式兩種核心設(shè)備，壓力式水位計通過感知水體與空氣的壓力差值換算水位高度，雷達(dá)水位計則借助電磁波發(fā)射與反射的時間差探測水面高程。壓力式水位計其關(guān)鍵參數(shù)涵蓋測量范圍0-200m、精度±0.1%FS、分辨率1mm，溫度補(bǔ)償范圍0-50℃可消除環(huán)境溫度對數(shù)據(jù)的干擾，防護(hù)等級達(dá)IP68的設(shè)備可在水下長期穩(wěn)定運(yùn)行。雷達(dá)水位計，測量范圍：7m精度：±3mm。該技術(shù)無需人工現(xiàn)場值守，能實時捕捉水位動態(tài)變化，數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸至管理平臺使管理人員遠(yuǎn)程掌握渠道蓄水狀態(tài)，在水庫調(diào)度、閘門調(diào)控及洪澇預(yù)警中發(fā)揮關(guān)鍵作用，尤其適用于干支渠水位調(diào)控與泵站運(yùn)行聯(lián)動場景。

三．流速流量監(jiān)測

流速與流量監(jiān)測是灌區(qū)水量調(diào)配的核心依據(jù)，流速監(jiān)測采用多普勒原理通過向水流發(fā)射電磁波捕捉頻移信號計算水流速度，流量則通過速度面積法結(jié)合斷面形態(tài)與平均流速推導(dǎo)得出。流速測量范圍0.02-5m/s、精度±1%±0.01m/s，流量測量精度±2-3%（受斷面形態(tài)影響），數(shù)據(jù)刷新頻率1HZ可滿足實時調(diào)度需求，設(shè)備支持RS485接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速傳輸。研究人員認(rèn)為該技術(shù)突破傳統(tǒng)人工測量的時空局限，能連續(xù)記錄水流變化規(guī)律避免人為誤差，在大型灌區(qū)渠系配水、灌溉定額核算及水資源計量中廣泛應(yīng)用，為水價改革與節(jié)水考核提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。

四．氣象監(jiān)測

氣象監(jiān)測聚焦灌區(qū)大氣環(huán)境關(guān)鍵要素，通過集成多類型傳感器實現(xiàn)綜合感知：溫濕度傳感器采用熱敏電阻與濕敏電容組合，在-50℃~100℃與0~100%RH范圍內(nèi)精度分別達(dá)±0.5℃和±5%；風(fēng)速傳感器以三風(fēng)杯結(jié)構(gòu)為核心，啟動風(fēng)速≤0.5m/s可捕捉0~45m/s的氣流變化；風(fēng)向傳感器通過磁電式原理實現(xiàn)0~360°測量，精度±3°。監(jiān)測數(shù)據(jù)與灌區(qū)灌溉模型聯(lián)動，能精準(zhǔn)預(yù)判作物蒸發(fā)蒸騰量，為灌溉時間與水量調(diào)整提供參考，在作物生育期管理、災(zāi)害性天氣預(yù)警及種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化中具有重要價值，干旱地區(qū)可通過風(fēng)速、溫度數(shù)據(jù)提前制定抗旱灌溉方案。

五．雨量監(jiān)測

雨量監(jiān)測以翻斗式雨量計為主要設(shè)備，通過“翻斗”部件的周期性翻轉(zhuǎn)將降雨量轉(zhuǎn)化為可計量的電信號，200mm口徑承水裝置確保采集的全面性，0.2mm分辨率可精準(zhǔn)捕捉小雨量級降水。其測量上限達(dá)4mm/min能適應(yīng)暴雨天氣，數(shù)據(jù)通過無線通訊實時上傳使管理人員及時掌握降水動態(tài)。該技術(shù)實現(xiàn)降雨量的自動化記錄與傳輸，避免人工觀測的滯后性與誤差，在灌區(qū)防洪調(diào)度、地下水補(bǔ)給評估及灌溉用水優(yōu)化中不可或缺，多雨地區(qū)可依據(jù)雨量數(shù)據(jù)調(diào)整排水方案防止農(nóng)田漬澇。

六．土壤監(jiān)測

土壤監(jiān)測采用頻域反射法（FDR）向土壤發(fā)射特定頻率電磁信號，通過介電常數(shù)變化測算含水量，同步集成溫度傳感模塊實現(xiàn)多參數(shù)監(jiān)測。標(biāo)準(zhǔn)配置可監(jiān)測10-40cm深度土壤狀態(tài)，支持最多10層定制滿足不同作物根系需求，土壤水分測量精度±3%、溫度精度±0.5℃，低功耗設(shè)計使設(shè)備休眠功耗≤1mA可通過太陽能供電長期運(yùn)行。技術(shù)人員將土壤數(shù)據(jù)與作物需水規(guī)律結(jié)合，能精準(zhǔn)判斷灌溉時機(jī)與用量，在節(jié)水灌溉、施肥調(diào)控及作物生長監(jiān)測中應(yīng)用廣泛，設(shè)施農(nóng)業(yè)與大田作物種植中可通過土壤濕度閾值觸發(fā)自動灌溉。

七．總結(jié)

灌區(qū)多維度監(jiān)測技術(shù)體系通過模塊化設(shè)計實現(xiàn)靈活組合，各監(jiān)測單元可根據(jù)灌區(qū)規(guī)模、作物類型及地理條件按需配置，偏遠(yuǎn)地區(qū)采用4G或北斗通訊，近城鎮(zhèn)區(qū)域通過以太網(wǎng)實現(xiàn)低成本數(shù)據(jù)交互。該體系將分散的監(jiān)測數(shù)據(jù)整合為系統(tǒng)化決策依據(jù)，使灌區(qū)管理從“經(jīng)驗驅(qū)動”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”，顯著提升水資源利用效率與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性，為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、智慧水利發(fā)展及糧食安全保障提供堅實技術(shù)支撐。隨著物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的深度融合，灌區(qū)監(jiān)測將向全域感知、智能預(yù)警、精準(zhǔn)調(diào)控的方向持續(xù)升級，助力農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)協(xié)同推進(jìn)。