近日，农业墒情监测领域关键技术 “基于多点位的土壤墒情传感器原位校准方法” 获国家发明专利授权，河南省农业科学院农业信息技术研究所为权利人，王猛、杨张青、张杰、李国强为主要发明人。该项技术得到河南省重大专项与河南省科技攻关项目支持。

【背景意义】

智慧农业是现代农业的核心发展方向，精准灌溉作为智慧农业的关键应用场景，其决策科学性高度依赖土壤墒情数据的准确性。土壤墒情传感器作为实时获取土壤含水量的核心设备，已广泛应用于农业生产，通过传感器采集的实时墒情数据，结合作物需水模型可精准计算最佳灌溉用水量，既能避免水资源浪费，又能防止作物因缺水减产，对提升农业灌溉水利用效率、保障粮食安全具有重要生态价值与社会价值。

然而，土壤墒情传感器与常规传感器存在显著差异：一是传感器埋入土壤后需 1-3 个月稳定期才能实现数据准确测量，现有校准方法多需破坏土壤原状结构，易导致传感器后续测量数据偏差；二是土壤介电常数变化呈非线性特征，不同土壤质地（沙含量、黏土含量、有机质含量）、不同湿度点位对介电常数曲线的影响差异较大，传统单点位校准仅能保证当前湿度点数据准确，其他湿度点易因土质差异出现明显偏差，严重制约精准灌溉决策的可靠性，也难以满足无人化智慧农场对墒情数据的高精度需求。

【切入点】

当前，原位校准可避免破坏土壤原状结构，多点位取样能覆盖土壤不同湿度状态，为提升校准精度提供了基础条件。但现有土壤墒情传感器校准技术存在明显短板：未系统结合土壤布局的空间关联性设计取样方案，未充分考虑温度、土壤疏松程度等环境因素对测量结果的干扰，也未建立实测数据与模拟数据的科学融合机制，导致校准精度难以匹配智慧农业的应用需求。本技术创新性采用 “正三角形多点位原位取样 + 多因素分层修正” 的技术思路，通过围堰灌水模拟土壤全湿度周期，为解决校准精度问题提供了完整技术路径。

【解决问题】

本发明的目的在于提供基于多点位的土壤墒情传感器原位校准方法，核心解决两大技术问题：一是现有校准方法破坏土壤原状结构，导致传感器稳定期后数据偏差；二是传统单点位校准无法适配不同土质、不同湿度点位的测量需求，校准精度低。最终实现土壤墒情传感器的原位精准校准，为精准灌溉、农事分区管理提供可靠的墒情数据支撑。

【创新点】

本发明以土壤墒情传感器为核心构建技术体系，通过三大关键创新突破传统校准技术瓶颈：

1. 正三角形多点位原位取样设计：以土壤墒情传感器为顶点，确定正三角形取样区域并搭建围堰，选取三角形另外两个顶点作为取样点，既保证取样点土壤状况与传感器测量区域的一致性，又避免破坏传感器周围土壤结构；通过围堰超量灌水，模拟土壤 “饱和含水量 — 田间持水量 — 萎蔫点含水量” 三个关键湿度阶段，同步获取各阶段实测含水量与对应传感器电流值，覆盖土壤全湿度周期。

2. 多因素分层修正机制：首先依据土壤质地成分，通过多项式拟合方程，计算得到土壤模拟含水量；再引入温度修正公式与土壤紧实系数，对模拟含水量进行双重修正，消除温度波动、土壤紧实度对测量结果的干扰。

3. 科学权重融合与精准建模：创新性设定实测含水量权重与修正含水量权重系数，通过加权融合得到最终土壤含水量，兼顾实测数据的真实性与修正数据的稳定性；最后以传感器电流值为自变量、最终含水量为因变量，采用最小二乘法进行二次函数拟合，生成传感器专属校准方程，使不同土质、不同湿度点位下的校准精度显著提升，有效解决传统校准方法的偏差问题。