HO-6型土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)/土壤墑情監(jiān)測

1.概述

1.1    產(chǎn)品簡介

土壤墑情監(jiān)測是點(diǎn)定時對土壤含水量及水勢進(jìn)行測定，及時了解土壤水分過多、適宜、缺少與嚴(yán)重缺乏等情況的一項(xiàng)經(jīng)常性的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)工作，是農(nóng)作物“三情”（苗情、蟲情、水情）監(jiān)測的重要內(nèi)容之一，適時掌握土壤墑情，對于合理灌溉、節(jié)約用水、抗旱保收、因土施肥具有重要的指導(dǎo)意義。

HO-6型土壤墑監(jiān)測站是一款集土壤濕度、土壤溫度、及其它氣象參數(shù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象儀器，用戶可以通過與儀器配套的功能強(qiáng)大的上位機(jī)軟件遙測和管理土壤水分情況.

該監(jiān)測站采用的是符合《土壤墑情監(jiān)測規(guī)范SL364-2006 中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》的駐波（SWR）技術(shù)，具有快速、便捷和能連續(xù)觀測土壤含水量的優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)配制靈活、測量精度高、性能穩(wěn)定。安裝時不破壞土壤結(jié)構(gòu)，操作方便，可靠性高，維護(hù)及檢定極為方便，可以方便實(shí)現(xiàn)《土壤墑情監(jiān)測規(guī)范SL364-2006 中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》的垂度1點(diǎn)法直至六點(diǎn)法，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境監(jiān)測、土壤墑情采集、自動灌溉控制等系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)水分的長期動態(tài)連續(xù)監(jiān)測。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游、城市環(huán)境監(jiān)測和其它專業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的用途。

1.2 產(chǎn)品功能

·實(shí)時監(jiān)測土壤溫度、土壤濕度等氣象參數(shù)
·微電腦氣象數(shù)據(jù)采集儀具有氣象數(shù)據(jù)采集、實(shí)時時鐘、定時存儲、參數(shù)設(shè)定、參數(shù)和氣象  

歷史數(shù)據(jù)掉電保護(hù)等功能
·漢字液晶鍵盤人機(jī)界面，人機(jī)界面友好。
·數(shù)據(jù)瀏覽功能。能提供局域網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、手機(jī)數(shù)據(jù)瀏覽等多種數(shù)據(jù)瀏覽途徑供用戶       

選擇。
·靈活的系統(tǒng)組網(wǎng)方式。通訊功能支持MODBUS通訊協(xié)議。提供標(biāo)準(zhǔn)有線（485、232/ USB）、無線（GPRS/ 

LAN/電臺/WIFI/衛(wèi)星）等多種通訊方式供用戶選擇。靈活與氣象計(jì)算機(jī)組成氣象監(jiān)測系統(tǒng)。
·可靠供電系統(tǒng)。提供市電、直流和太陽能系統(tǒng)等多種供電方式供用戶選擇。

·采用全不銹鋼、金屬噴漆支架和野外防護(hù)箱，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾。

1.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

·電源系統(tǒng):風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)、交流220V、直流5V、12V、太陽能等,根據(jù)用戶需要選配。
·可靠運(yùn)行于各種惡劣的野外環(huán)境，低功耗、高穩(wěn)定性、高精度、可無人值守。
·完善的防雷擊、抗干擾等保護(hù)措施。
·硬件和軟件均采用模塊組合式開放性設(shè)計(jì)，可靈活組合使用。
·監(jiān)測要素可按實(shí)際需求選配。模塊化設(shè)計(jì)極大的方便了后期設(shè)備的調(diào)試和升級。
·通訊方式可根據(jù)傳輸距離來按需要選配，為方案提供高的性價比。

·氣象WEB發(fā)布系統(tǒng)可以讓用戶在局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上隨時使用IE瀏覽氣象站現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù)。

·客戶端瀏覽：可以通過軟件客戶端，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)上查詢、統(tǒng)計(jì)氣象站現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù).

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)甲方需求，提供能夠充分體現(xiàn)和滿足客戶個性化需求的解決方案.

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1）兼容性原則。

系統(tǒng)提供靈活的設(shè)置，可兼容國內(nèi)外各種傳感設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，在保證功能的前提下，可以大限度降低系統(tǒng)成本。

2）易用性原則。

 系統(tǒng)使用人員范圍廣，使用人員的計(jì)算機(jī)水平層次不一，很多地方缺少計(jì)算機(jī)專業(yè)人員，該系統(tǒng)做到操作簡便，維護(hù)簡單，易學(xué)易懂。

3）可靠性原則。

硬件設(shè)計(jì)時具備操作與安全保護(hù)機(jī)制，大限度減小用戶誤操作導(dǎo)致的錯誤或損失。采用可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采集中心以查詢方式主動調(diào)取采集器數(shù)據(jù)，具備心跳機(jī)制，斷線重連機(jī)制等，保證各項(xiàng)性能可以長時間穩(wěn)定運(yùn)行。

4）安全性原則。

系統(tǒng)的用戶根據(jù)業(yè)務(wù)的需要，具有不同的安全級別及操作權(quán)限，系統(tǒng)能充分發(fā)揮操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件三層安全保證措施，以保證數(shù)據(jù)的安全性。

5）易二次開發(fā)、易維護(hù)性原則。

采用封裝技巧，建立穩(wěn)定的底層工具，核心技術(shù)文檔隨系統(tǒng)發(fā)布等手段，使具有基本技術(shù)水平的系統(tǒng)維護(hù)人員可以在一定程度上對系統(tǒng)進(jìn)行較復(fù)雜的維護(hù)及一般性擴(kuò)充。

2.2設(shè)計(jì)依據(jù)

本系統(tǒng)主要以《土壤墑情監(jiān)測規(guī)范SL 364-2006》、《土壤水分測定法GB 7172-87》《灌溉試驗(yàn)規(guī)范SL 13-2004》、《水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范SL 61-2003》、《地下水監(jiān)測規(guī)范SL 183-2005》等文件為依據(jù)，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行適當(dāng)修改，并整合若干組件而形成的土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)。

2.3產(chǎn)品配置

2.5土壤墑情監(jiān)測點(diǎn)布局

首先，要充分考慮在山、丘、崗、平4種地貌類型布點(diǎn)，其中作物面積大、容易發(fā)生干旱的地區(qū)多布點(diǎn)，反之，則少布點(diǎn)。純山區(qū)和純平原區(qū)則考慮布點(diǎn)的相對均勻性。

具體到一個監(jiān)測區(qū)域有以下幾種情況：一是單一性的定位監(jiān)測，適合地形條件單一、主要為平地或緩坡地，土壤種類相同，選相對中心部位布點(diǎn)。二是多點(diǎn)性定點(diǎn)監(jiān)測，地形條件比較復(fù)雜、土壤種類不同的區(qū)域，應(yīng)選擇平地（坡度＜3°）、緩坡地（坡度15°左右）、坡地（坡度20～25°）分別設(shè)點(diǎn)監(jiān)測。三是有試驗(yàn)的地方，包括土壤肥力長期定位監(jiān)測點(diǎn)、旱作節(jié)水技術(shù)效果觀測場和其他有關(guān)試驗(yàn)，應(yīng)對各處理進(jìn)行定期監(jiān)測。四是隨機(jī)布點(diǎn)監(jiān)測，適宜于旱災(zāi)發(fā)生期間，對發(fā)生和即將發(fā)生干旱的地塊進(jìn)行監(jiān)測。以上前3種屬于地點(diǎn)固定的長期性監(jiān)測點(diǎn)，第4種屬于臨時性的監(jiān)測點(diǎn)。

2.6測點(diǎn)數(shù)目

通過垂向測點(diǎn)布設(shè)視觀測目的、水文地質(zhì)條件及土層的厚度來確定觀測土層的深度、觀測點(diǎn)的數(shù)目。垂向測點(diǎn)的數(shù)目可根據(jù)觀測區(qū)域的具體情況采用以下的方法。

一點(diǎn)法：  垂向深度：20cm  適用于臨時墑情監(jiān)測站

二點(diǎn)法：  垂向深度：20cm、40cm 適用于臨時墑情監(jiān)測站

三點(diǎn)法：  垂向深度：10cm、20cm、40cm 適用于基本墑情監(jiān)測站

特殊要求可以在10cm、20cm、40cm、60cm、80cm、100cm處設(shè)測點(diǎn).

本方案按三點(diǎn)法來配置

3產(chǎn)品簡介

3.1 數(shù)據(jù)采集儀

采用新一代ARM內(nèi)核 32位處理器，具有快速運(yùn)算能力，搭載12位A/D采樣轉(zhuǎn)換模塊和高精度元器件，配合溫度補(bǔ)償、精度修正技術(shù)，使數(shù)據(jù)采集變的更加精準(zhǔn)。

• 擴(kuò)展性強(qiáng)，可擴(kuò)展16路模擬/計(jì)數(shù)通道、16路數(shù)字I/O通道、4路串口、 1路CAN總線接口、1路U盤存儲接口
• 采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、科研級采集儀，適合于各種環(huán)境條件.
• 兼容性強(qiáng)，可集成各類傳感器
• 支持LED單色屏及彩色觸摸屏擴(kuò)展
• 支持遠(yuǎn)程開關(guān)控制功能擴(kuò)展
• 支持遠(yuǎn)程應(yīng)用程序更新，程序更改、升級，無需返廠
• 支持時間校準(zhǔn)功能
• 支持WIFI、以太網(wǎng)、ZIGBEE、光纖、GPRS、衛(wèi)星等多種通訊方式
• 支持XPH、標(biāo)準(zhǔn)MODBUS雙協(xié)議切換；方便用戶二次開發(fā).

主要技術(shù)參數(shù)

采樣頻率：0.5s/次

工作電壓：8V~40V或AC220V

顯示形式：圖形點(diǎn)陣液晶 192X64

內(nèi)置存儲：非易失性內(nèi)存，可擴(kuò)展32Mbit.

擴(kuò)展存儲：U盤存儲2G

傳感器通道：16路
通訊接口：標(biāo)準(zhǔn)RS232、RS485、USB端口

通訊波特率：9600bps
尺寸：260mm×185mm×80mm

3.3 土壤溫度傳感器

產(chǎn)品簡介

PHTW土壤溫度傳感器（變送器）采用高精度熱敏電阻作為感應(yīng)部件，具有測量精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。信號變送器采用先進(jìn)的電路集成模塊，可根據(jù)用戶的不同需求將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流信號。儀器體積小巧，安裝方便且便攜，性能可靠；采用專有線路，線性好，負(fù)載能力強(qiáng)，傳輸距離長，抗干擾能力強(qiáng)。可廣泛用于氣象、環(huán)境、實(shí)驗(yàn)室、工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的溫度測量。

技術(shù)參數(shù)

測量范圍：-50～80℃

準(zhǔn) 確 度：±0.5℃

供電方式：DC 2.5V

輸出形式：電壓：0～2.5V

負(fù)載能力：電流型輸出阻抗≤300Ω

          電壓型輸出阻抗≥1KΩ

工作環(huán)境：溫度-50℃～80℃

          濕度≤100%RH

產(chǎn)品重量：探頭 145 g ，帶采集儀 550 g               

產(chǎn)品功耗：0.5 mW

3.4 土壤濕度傳感器

產(chǎn)品簡介

PHTS土壤濕度傳感器(變送器)是一款高精度、高靈敏度的土壤水分測量儀器。本傳感器采用電磁脈沖原理測量土壤的表觀介電常數(shù)，從而得到土壤真實(shí)水分含量，具有快速準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠、不受土壤中化肥和金屬離子的影響等特點(diǎn)。本儀器可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、建筑等行業(yè)。

技術(shù)參數(shù)

測量范圍：0～100%

分辨率  ：0.1%

準(zhǔn) 確 度：±3%

負(fù)載電阻: 電壓型：RL≥1K

          電流型：RL≤250Ω

工作溫度：-50℃～80℃

相對濕度：0～100%

產(chǎn)品重量：探頭 220 g，帶變送器 570 g

探針材料：不銹鋼(抗電解)
密封材料：環(huán)氧樹脂(黑色阻燃)

電纜長度：標(biāo)配10米（三芯線)

測量區(qū)域：以中央探針為中心，直徑為7cm、高為7cm的圓柱體內(nèi)

產(chǎn)品功耗：310 mW

3.5軟件簡介

1、系統(tǒng)基于TCP/IP協(xié)議和C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可在2003、xp、win7、win8等系統(tǒng)下穩(wěn)定運(yùn)行.

2、支持開機(jī)啟動、定時關(guān)機(jī)，實(shí)現(xiàn)軟件自動化管理

3、支持日志記錄功能，記錄所有操作記錄.

4、二次開發(fā)：支持Access/SQL Server 2000 、2005 、2008等數(shù)據(jù)庫存儲，方便用戶其它軟件在數(shù)據(jù)庫中調(diào)用氣象站數(shù)據(jù).

5、數(shù)據(jù)查詢功能：支持任意時間段的各類實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的查詢、導(dǎo)出、打印功能.

6、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能：支持單要素統(tǒng)計(jì)功能：可按年、季、月、日、小時、10分鐘或任意時間段進(jìn)行單要素大值、小值、平均值的統(tǒng)計(jì).        

7、數(shù)據(jù)圖表功能：支持全日氣象記錄曲線功能、數(shù)據(jù)波形圖圖等功能

8、實(shí)時數(shù)據(jù)功能：在實(shí)時數(shù)據(jù)窗口可以下載查看實(shí)時的氣象站數(shù)據(jù)；并且可以將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中。

9、歷史數(shù)據(jù)功能：在歷史數(shù)據(jù)窗口可以下載查看采集儀存儲的歷史數(shù)據(jù)；并且可以將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中。

10、定時刷新功能：如果需要定時自動下載數(shù)據(jù)，設(shè)定定時刷新周期并且選擇定時刷新，則可以按照設(shè)定周期自動下載數(shù)據(jù)。