土壤水分是作物生長發育的主要限制因素，也是決定產量和品質的關鍵因素之一。在農業生產中，土壤含水量的測定與研究已成為一項十分重要而又復雜的工作。土壤墑情監測站是記錄土壤含水量變化的設備，對指導農作物灌溉具有重大作用，它能夠自動連續測量土壤含水量并能將其傳輸給計算機進行處理分析，為科學施肥提供可靠依據。

以往采用人工觀測方法來采集土壤水分數據。這種方法勞動強度大、效率低，而且不能及時反映田間土壤水分狀況。隨著現代電子技術和計算機技術的發展，利用數字信號處理方法來實現水分信息的實時監測越來越受到人們重視。土壤墑情監測系統以單片機作為核心處理器，通過傳感器獲取土壤溫度、濕度等相關參數，經過A/D轉換后送入單片機內部，由單片機根據所需的數據類型選擇相應算法計算出土壤含水率值，再把結果發送到上位機顯示出來，從而完成了土壤墑情監測過程的自動化控制。

土壤墑情監測站的硬件結構分為三部分：信號采集器模塊（包括溫度傳感器和土壤水分檢測電路）；通信網絡模塊；主控芯片模塊。其中信號采集器模塊負責對現場各種傳感器采集到的電信號進行采樣，然后送到主控芯片內的CPU;通信協議層模塊用于連接外部網絡，接收來自其他節點的請求以及發送命令；下位機軟件部分則是用來實現各個功能的程序代碼。