簡單的水位監測係統以單片機作為主控單元，主要由單片機、存儲器、顯示器、鍵盤、打印機與計算機通信電路（中心站機）、傳感器輸入接口（分站機）、報警電路、通信信號調製解調電路、通信與通話切換電路等構成。
因為各種計量槽、堰的流量同液位有一定的函數關係。所以當幾何形狀固定後，水的流量越大，水位就越高；反之，水位越低，流量越小。這樣就可通過測量液位進而求出流量。這套設備一般由量水堰或量水槽，超聲液位傳感器或浮子式水位監測裝置、轉換器三個部分組成。儀器工作時，先測量水麵的距離。然後通過水位～流量關係求得流量。
（2）流速、流量數據采集與自動化監測。河流和渠道流速的全自動化監測目前尚不普遍，大多采用手工或半自動化方式。先確定施測點位置（水深、坐標點），然後用流速儀測量該點的流速。流量數據通常利用流速數據計算而得。在渠岸一側設立監測控製室，橫跨渠道兩岸架立纜索，供流速儀沿纜索滑動。流速儀還可通過上部的電機上下移動。監測人員隻需在控製室內通過微機控製係統，驅動流速儀沿測量斷麵上下左右移動，使流速儀到達測量斷麵上的測量點，讀取某時段內的流速儀讀數，並將此讀數反饋到控製室，計算出相應的流速值。測點深度的控製是在流速儀下部鉛魚測深的基礎上增加光電轉換元件，將鉛魚的上下運動轉換成電脈衝信號而實現的。鉛魚觸及水麵的信號作為脈衝計數的起始信號，鉛魚觸及河底的信號作為脈衝計數的終止信號，在此之間，脈衝計數器累計的脈衝數即代表了河渠斷麵某測流垂線的水深。
河渠流速的檢測是將水流衝擊流速儀旋杯或旋槳的轉速信號通過光電、磁電轉換成電脈衝信號。單位時間內由脈衝計數器累計的脈衝數即代表了水流的流速，由此即得到了流速信號和計數。
3.土壤墒情數據采集與自動化監測
土壤墒情是最重要和最常用的土壤信息，它是科學地控製、調節土壤水分狀況，進行節水灌溉，實現科學用水的基礎。因此在各種灌區、農業試驗區、農業氣象部門、灌溉管理和旱情監測部門，通常都要設立土壤墒情監測點。
土壤墒情通常用土壤濕度（土壤含水量）或土壤水張力（負壓）表示。因此土壤墒情的監測是通過監測土壤濕度或土壤負壓方法進行的。測量土壤濕度和負壓的方法有數十種之多，可以大致歸納為：張力計法（負壓計法）、各種電測法、各種放射性法、化學法和熱法等。但真正實用的並不多，實現自動化監測的則更少，大多數地區現在仍然采用傳統的取土烘幹法，費時費工且不能隨時取得所需要的土壤墒情資料。這種狀況需要迅速改善，以便實現農業現代化管理。
土壤墒情自動監測係統由土壤濕度（或負壓）監測器（傳感器）、信號轉換器、信號傳輸電路、微型計算機係統等構成。其中電路係統可采用單板機係統或單片機係統。
土壤墒情自動監測係統的關鍵部件是各種土壤濕度（負壓）傳感器。可以發展為土壤墒情自動監測係統的傳感器有以下幾種：
（1）負壓計土壤濕度監測係統。負壓計，又稱張力計，以測量土壤負壓（張力）來顯示土壤水分狀況。負壓計瓷頭埋設於土壤中某一高程後，負壓計內部的水分通過瓷頭上的微孔同土壤水分進行交換，使內外水勢漸趨平衡，儀器上所指示的負壓值即代表土壤水勢，可以直接反映土壤水分能為植物吸收利用的程度，同時又可換算為土壤含水率。負壓計結構簡單，易於製造，因此使用較為廣泛。但是負壓計易受環境溫度的影響，儀器穩定性較差。此外，負壓計具有滯後性，往往不能及時反映土壤水分狀況，在土壤幹燥過程中尤為顯著。
負壓計土壤濕度監測係統是土壤濕度監測係統中較常采用的一種。它以單片機或單板機為基礎，以負壓計為傳感器，通過模/數轉換電路、信號放大電路接受由負壓傳感器轉換的土壤濕度信息，並對此進行加工、處理，輸出土壤濕度。
（2）中子土壤濕度計。以測量快中子與土壤水分中氫原子碰撞而轉化為慢中子的數量來感知土壤水分狀況。土壤含水量愈多，快中子轉化為慢中子的數量也愈多，儀器可以將計數器的計數轉換為土壤含水量值。中子儀使用方法較為簡單，隻需將探頭插入預設的測量孔某一位置，即可測出該位置（點）周圍的土壤含水量。沿測孔上下移動即可測定不同高程點的土壤含水量。目前主要采用手工方法測量，也可以改造為自動化或半自動化監測儀，從田間監測室監測，以防止或減少中子對人體的輻射。
（3）γ透射儀。利用γ射線透射土壤後的衰減程度來測定土壤水分狀況。此種裝置在實驗室內應用效果較好，可以進行土壤水分自動化和半自動化監測，國外曾在野外使用γ透射儀，效果尚不夠理想。
（4）時域反射儀（TDR儀）。利用時域反射原理定點測量某一土層內的土壤水分情況。此儀器有較好的測量效果，是目前較先進的土壤濕度儀，便於實現自動化監測，但價格較為昂貴。
（5）電阻／電容式土壤濕度監測係統。包括電阻式土壤濕度監測係統和電容式土壤濕度監測係統，它們分別以電阻式土壤濕度傳感器和電容式土壤濕度傳感器為基礎。
電阻式土壤濕度傳感器，用裝有電極的感濕材料作成傳感器的感濕元件（探頭），感濕材料常為石膏、陶瓷、尼龍絲繞塊等。將感濕元件埋設在土壤中某一定點上，使其同土壤保持緊密接觸，以便感濕元件的水分與土壤水分達到平衡，由於感濕元件的電阻值與其含水量具有一定關係，測量感濕元件的電阻值可以得到感濕元件的濕度，從而間接求得土壤濕度。感濕元件在同土壤進行水分交換的同時，也常具有溶質交換，特別是由於元件埋設時間較長以後，元件中常有溶質積累，從而影響到水分測定的精度。此外，由於感濕元件具有一定的滯後作用，往往不能及時反映土壤水分現狀。
電容法測定土壤濕度是根據土壤介電常數隨土壤濕度變化的原理來進行的。它同電阻法相比，受土壤鹽分的影響較小。
4.地下水數據采集與自動化監測
地下水位、水質的監測是合理利用地下水資源的依據。我國很多灌區特別是一些老灌區都已建立了地下水觀測網，進行定期觀測，從而掌握地下水變化規律，進行地下水位和水質預報。
地下水水質的監測，主要是含鹽量的監測，因此多采用電導測量法。由於水中含鹽量不同，其電導性能也不同。通過測定導電性即可確定水中的含鹽量。它由振蕩器產生交流電壓，通過插入水中的電極
Rx與量程電阻Rm構成回路。水中的含鹽量愈高，電導值愈大Rx愈小，輸出電壓Em愈大。對Em進行放大、整流，即可輸出標準信號，送入微機進行處理。
由於溫度對電導率影響較大，因此，在進行地下水水質監測時，必須考慮溫度對電導率的影響。在監測係統中應同時設置溫度檢測裝置，以便通過計算機對測定值進行修正處理。
地下水觀測可借助觀測井進行。合理布設觀測井，使之形成一個觀測井網。測定井網中各井點水位，可以確定網區地下水的流向和流速。
同地下水水位的變化相比，地下水鹽分含量的變化是較為緩慢的，無需頻繁觀測，通常采用人工測定即可。當井點較多或較分散時，亦可考慮自動化監測。鑒於電導傳感器長期置於含鹽地下水中會遭受腐蝕，可在地下水觀測井口的固定架上裝設自動控製的傳動機構，測量時，自動地將電導傳感器和水溫傳感器放入水下，測試結束後，自動地將傳感器提至一定的高度，以防止鹽水對傳感器的腐蝕。
5.渠係及建築物數據采集與自動化監測
渠係及建築物所要采集和檢測的數據主要有水位、流速、閘門開啟高度、含沙量等。其中水位、流速為最常采集的監測項目，可用前述方法進行。渠道流量則可由水位、流量計算而得。在進行閘門自動化控製時還需要設置專門用於監測和控製閘門開啟高度的設備。至於渠道含沙量的監測，目前還主要采用手工方法。
三、地理信息係統及全球定位係統在灌溉係統中的應用
地理信息係統（GIS）是近30年來發展起來的計算機應用的新領域，是計算機技術同遙感技術、信息科學和包括地理學在內的空間科學相結合的產物。早期由於受計算機價格高、效能低以及GIS本身還不夠完善的影響，它的應用受到很大限製。20世紀80年代以後地理信息係統有了迅速地發展，並逐漸形成一門專門技術和學科領域。地理信息係統已廣泛應用於軍事工程、交通運輸、土地資源規劃管理、城市規劃管理、水利工程規劃管理和農作物測產等很多方麵，成為一種專門的科學技術產業。地理信息係統的專家們和產業部門還在不斷地完善GIS，或以GIS為平台,開發出不少專用地理信息係統。例如，開發了麵向對象的地理信息係統（OOGIS）、功能強大的桌麵地理信息係統（ArchViewGIS）、可進行水利／土地規劃的地理信息係統（ILWIS）等。它之所以發展如此迅速，就在於它是一種有廣泛應用價值的高科技產物。它利用遙感技術、圖像處理技術和計算機技術能夠很方便地掌握地球上環境和資源的狀況與變化、提供人們所需要的地理信息，以便於進行規劃、分析和管理。地理信息係統在灌溉係統中同樣能夠得到廣泛應用。例如，利用荷蘭國際空間測量與地球科學研究所開發的集成土地與水信息係統（ILWIS）同衛星遙感技術、圖像處理技術結合，能夠方便地作出灌溉係統現劃，進行灌溉、排水、防洪和水土保持的預報與管理，此外還可用於作物產量預測、環境管理、土地評估等方麵。我國水利部門已利用地理信息係統開發出了一些專用的防汛抗旱信息係統。