土壤水分传感器的网络化设计

在干旱区旱情监测和分析系统建设中，普遍应用土壤水分传感器作为土壤水分监测基础值的获取手段。通过土壤分层测点布设，在此基础上研究墒情，揭示作物需水信息空间变异规律，建立水分亏缺诊断指标体系，为建设干旱区灌溉工程提供服务。目前不少地区已经提出了应用需求。在土壤水分信息采集系统中，常规的方法是将土壤水分传感器通过有线连接到采集终端，由终端统一采集多个土壤水分传感器信息，再进行处理和远传。墒情监测规范的基本要求是在监测点按不同深度布设 3 支土壤水分传感器。

近年来国内许多单位研制了一些土壤水分在线监测传感仪器产品，国外也有进口仪器产品，部分地区小规模建设了土壤墒情自动监测系统，但传感器和监测终端的连接均是有线埋设连接，国内还没有实现土壤墒情传感器的无线网络化。随着体积更小、价格更低廉、功耗更低的网络传感器模式的出现，以及在军事、安全保障、生态监测、农业生产、空间探索等领域的应用，无线传感器网络这种新的数据采集、处理技术正逐渐成为各科研单位和企业的研究热点。

无线传感器网络是由大量部署在监测区域内的微型传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。无线传感器网络与传统通信网络有着一定的相似之处。在一个典型的无线传感器网络中，传感器节点不仅负责监测区域内的数据采集和处理，还兼顾路由功能。但传感器节点体积小、配件简单，会使得多跳通信随着节点的增多趋于复杂。本文从土壤墒情监测应用的角度出发，谋求一种相对实用的无线解决方案。