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土壤水分测量系统
土壤水分测量系统

  第一章 概 述
  土壤墒情与旱情管理系统适用最新《土壤墒情监测规范SL364-2006 中华人民共和国水利行业标准》可灵活根据用户需求提供稳定可靠的最佳监测系统,系统根据土壤墒情监测规范要求设计,不仅可实时监测墒情的最主要参数--土壤水分,还可根据用户需求增加探头,监测土壤温度和土壤电导率,土壤PH值等 以及空气温度湿度,光照强度,风速风向,二氧化碳,雨量等信息,配套的软件可根据用户需要灵活设定墒情参数的采样周期和存储周期、巡测和召测数据及分析数据等功能。系统供电为市电/太阳能电池供电可选,并备用后备电源,保证系统在阴雨天气或市电故障下仍可正常工作。
  土壤水分测量系统主要特点:
  · 数据可以上传到中国农业部节水中心
  · 适用最新墒情监测规范SL 364-2006,根据用户需求灵活配置,单个系统最多可对16个测量点实施监测(垂向六点法同步检测方式最多可检测两个采集点);
  · 稳定可靠的高精度传感器,实现土壤水分的精确测定;
  · 强大的通信网络接口:系统具有超强的通信能力,满足不同需求(RS485,USB,GPRS,以太网任选其一);
  · 多种供电选配方案:提供交流、直流、太阳能等多种供电方式选择;
  · 可视化计算机软件,可实时同步检测多路测点墒情,专业化的数据处理能力,提供强大的数据存储、分析、报表、曲线等功能,方便的历史数据查询系统,数据可以存储为EXCEL文件也可存储为Access数据库文件,方便用户二次开发调用;
  · 方便灵活的历史记录功能,数据采样周期可自由设定(1分-100天连续可调),高性能FLASH芯片,支持500000万条海量数据存储;
  · 方便的安装及维护:适于我国各气候区主要土壤类型,安装方便,性能稳定,可靠性高,方便维护;
  第二章 土壤水分测量系统系统结构
  1、 有线传输
  2、 无线传输
  土壤水分测量系统系统结构图
  第三章 土壤水分测量系统YM-2000I主采集器
  一、 技术参数
  工作电源:      DC 5V~12V;
  工作电流:      <5mA;
  重  量:       500g;
  尺寸(长×宽×高): 220mm×148mm×108mm;
  环境温度:      -40℃~80℃;
  相对湿度:      ≤95%RH
  存储数据量:     最大500000条数据
  二、土壤水分测量系统 功能说明
  ● 显示窗口:
  1、一个页面显示一个项目参数;
  2、通过向上和向下键来切换显示项目;
  3、H或A ,H为手动储存数据 A为自动保存数据;
  主控器前面板由液晶屏显示窗口部分、功能按键部分组成。采集器30秒后进入休眠状态,按任意键唤醒;其它部分说明如工下图:
  ● 功能按键:
  操作说明:
  1、开机:接通电源后,进入测试界面;
  2、显示项目切换:按向上和向下键,切换显示项目;
  5、查看记录:在项目检测界面,按确认键进入查看记录数据界面,再按确认键返回检测界面如图;
  2810:当前有2810条记录
  1076:现在显示的是第1076条记录
  5、传感器检测:此时界面显示上次掉电前的测试界面,并对其进行自动测试(针对掉电前从机无变化的情况),按照掉电前的模式进行测试。若增加或减少从机个数,主机必须重启扫描从机,以确保从机能被主机识别。主机重启方法:直接断电。
  6、手动与自动切换:开机默认手动保存数据,屏幕右下角显示H,需按保存键保存测试参数,如需切换储存状态应按自动/手动按钮,自动状态下显示A,系统按照预设定的时间存储参数;每存储一组数据,屏幕左下角显示数据加一。
  按住"自动"键3秒钟,可以搜索项目传感器。
  7、自动状态下设置采样间隔:按设定键屏幕会出现(如图),再按设定键可对时、分、秒进行设定,按∧、∨键设定采样时间大小,设置完毕按确定键返回。
  8、发送数据:将仪器自带数据线与电脑连接,按发送键将存储的数据发送给计算机,通过计算机软件将数据转化成图形曲线、EXCEL表格或记事本文档(具体操作请参考软件通讯使用说明)。
  9、在存储数据满载的情况下,屏幕出现"●"图案,按删除键删除所有数据。
  第四章 TM-100 土壤水份传感器
  一、 技术参数
  ※量 程:0~100%
  ※单 位:%(m3/m3)
  ※输出信号:0~2V(电压型)4~20mA(电流型)
  ※测量精度:±3%
  ※互换精度:< 3%
  ※复测误差:< 1%
  ※参数类型:土壤容积含水率
  ※测量原理:频域(FDR)
  硬件参数
  ※工作电压:5~12V(电压型,典型值9V) 11~24V(电流型,典型值12V)
  ※静态电流:约 30mA
  ※工作频率:100MHZ
  ※响应时间:< 1秒
  ※测量稳定时间:2秒
  ※工作温度范围:-30℃~70℃
  ※测量区域:95%的影响在以中央探针为中心,直径为7cm、高为7cm的圆柱体内
  物理参数
  ※探针长度:6cm
  ※探针直径:3mm
  ※探针材料:不锈钢(抗电解)
  ※密封材料:环氧树脂(黑色阻燃)
  ※电缆长度:标配2米(三芯屏蔽线)
  二、 功能说明
  TM-100采用的是符合《土壤墒情监测规范SL364-2006 中华人民共和国水利行业标准》的频域法(FDR)技术,利用土壤中的水和其他介质介电常数之间的差异及频域法测试技术(Frequency Domain Measurements)研制的,具有快速、便捷和能连续观测土壤含水量的优点。该传感器配制灵活、测量精度高、性能稳定。安装时不破坏土壤结构,操作方便,可靠性高,维护及检定极为方便,可以方便实现《土壤墒情监测规范SL364-2006 中华人民共和国水利行业标准》的垂度1点法直至六点法,实现温室环境监测、土壤墒情采集、自动灌溉控制等系统集成,实现水分的长期动态连续监测。
  三、 安装要点
  1.检测时,将不锈钢探针完全埋于土壤之中,如下图所示。
  土壤水份传感器安装示意图
  第五章 上位机软件
  一、 基本配置
  CPU:1.07GHZ以上,内存128M以上,操作系统:Windows2000、WindowsXP ,安装Excel2000或更更高版本。
  二、 软件安装
  双击"setup.exe"文件,程序自动运行,点击下一步。直至出现许可证协议界面,选择接受协议,点击下一步。选择安装目录,然后一直点击下一步直到安装完成。
  三、 软件使用
  1.将主机控制器线与上位机控制器线连接好,打开软件。按下主控器发送键,将数据发送到上位机。界面上显示所存储测试项目数据的对应曲线如下图。
  2.数据上传后,软件界面正中会显示相应参数的曲线图,右下角表格里会显示对应在线传感器项目、采样时间间隔、总数据存储量等信息。用鼠标单击表格内某行,图型区就会单独显示相应参数的曲线图。
  软件界面图
  1.数据保存及图谱复制
  依次点"文件"―>"数据保存",将数据保存到Excel工作表中。
  依次点"文件"―>"复制图谱",可将当前图型区内的曲线图复制到系统剪切板上,用户通过粘贴菜单或Ctrl+V快捷键粘贴到Word等文档当中。
  第六章 土壤墒情监控系统附录
  6.1 TM-01A温湿露传感器
  一、 技术参数
  测量参数
  ※空气湿度:范围 0~100% 精度 ±3% 分辨率 0.1%
  ※空气温度:范围-30~70℃ 精度 ±0.2℃ 分辨率 0.1℃
  ※空气露点:范围 0%~100%; 露点±0.4℃
  ※信号类型:0.0V~2.0V(或4~20mA)
  电路参数
  ※工作电压:7~24V(典型值12V)
  ※静态功耗:约 4mA(电压型)
  ※响应时间:3S(上电后三秒)
  ※刷新间隔:15S(15秒刷新)
  ※工作温度范围:-35℃~75℃
  功能特点
  ※轻型百叶箱设计,适合室外使用;
  ※可防护潮湿天气,防护雨水冲刷;
  ※体积小巧,拆卸方便,安装简单;
  ※精度较高,量程较宽,稳定性好;
  ※输出信号线性度好,具备较强的抗干扰能力
  二、 功能说明
  TM-01A传感器是一款含有已校准数字信号输出的温度、湿度、露点三个参数的复合型传感器。它应用工业COMS 过程微加工技术(CMOSens?),确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件,并与一个14 位的A/D 转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。因此,该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。每个TM-01A传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP 内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。
  三、 安装要点
  1.通风,安装位置空气环境通风良好;
  2.无热源,比如白炽灯等(需要探测选定对象时除外,如检测空调出风口温湿度等);
  3.防水,注意此探头可以检测空气湿度,但不能浸水,安装时要防止雨水流入探头内。
  6.2 TM-GZ光照度传感器
  一、 技术参数
  ※光线范围: 0~200Klux
  ※反应时间: 1/秒
  ※环境温度:-30~70°C
  ※精 度:±5%
  ※重 量:210g
  电压型
  ※供电电压:5V~24V DC
  ※输出信号:0~2V
  电流型
  ※供电电压:9V~24V DC
  ※输出信号:4~20mA
  ※输出负载:< 300Ω
  功能及特点:
  .体型小巧,安装方便
  .壳体结构设计合理,使用寿命长
  .密封性好
  .测量精度高,稳定性好
  .传输距离长,抗外界干扰能力强
  .结构设计合理,外观质量佳
  二、 功能说明
  光照度,即通常所说得勒克司度(lux),表示被照射主体表面单位面积上受到的光通量。TP-PT-1光照度传感器利用半导体PN结的光生伏特效应及高精密仪表运放来检测环境光照强度,同时内部的温度补偿电路使得探头在不同气温条件获得同样的检测精度。
  三、 安装要点
  1.
  通光,被检测位置不应有任何人为遮光物体,
  2.不要任何防水玻璃罩,探头本身具有防水功能;
  3. 光照度传感器安装示意图
  探头水平放置(如左图),由于探头核心器件半导休部分表面是一层透明玻璃材料,玻璃对光线的反射随光线入射角度不同而不同,因此探头安装时水平放置,以保证检测精确度。
  4.在风沙或灰尘灰层较重的环境下使用,要经常清除探头玻璃表面的灰尘。
  6.3 TM-EY二氧化碳传感器
  一、 技术参数
  双光束红外二氧化碳传感器模TM-EY
  双光束红外二氧化碳传感器模块型号:TM-EY
  1. 应用:
  - 室内空气质量检测
  - 通风控制领域
  - 楼宇,医院,学校等二氧化碳气体控制监测
  - 适合小尺寸产品安装二氧化碳传感器的应用:通风控制器,空气净化器,
  自动空气净化器和壁炉
  2. 技术参数
  检测原理:非色散红外二氧化碳传感器 (NDIR)
  检测量程:0 ~ 3000ppm or 0 ~ 5000ppm
  精度:±2% ppm (0~3000ppm) @10 ~ 50℃
  响应时间:0 ~ 80% < 30sec
  数据更新:Every 2.0 Seconds
  预热时间: @25℃< 90sec
  工作环境:0 ~ 50℃, 0 ~ 95%RH Non Condensing
  贮存环境:-20℃ ~ 70℃
  输出:模拟输出: 0~3VDC (0~3000ppm)
  数字输出UART : Default 9600bps (Option)
  输入电压:DC5V ~ 12V Input (recommend 5V)
  消耗电流:Peak 150mA, Low 25mA (@5VDC)
  接口:3PIN Header [CN1]
  有2.54mm 间距
  Molex 5267 included
  6.4 TM-FS风速传感器
  一、 技术参数
  ※精 度:±1m/s
  ※启动风力:0.2~1.0 m/s
  电压输出型
  ※量 程:0~33 m/s
  ※供电电压:10V~24 V DC
  ※输出信号:0.4~2V
  电流输出型
  ※量 程:0~33 m/s
  ※供电电压:10~24 V DC
  ※输出信号:4~20 mA
  ※负载能力:≤300Ω
  脉冲输出型
  ※量 程:0~60 m/s
  ※输出信号:脉冲(每个脉冲对应1.32m/s)
  ※供电电压:5V~24 V DC
  功能及特点:
  ※体积小巧,携带方便,安装简捷
  ※测量精度高,量程宽,稳定性好
  ※结构设计合理,外观质量佳
  ※数据信息线性度好,信号传输距离长,抗外界干扰能力强
  适用范围:
  ※采用先进的电路模块技术开发变送器,操作简单,使用方便,用于实现对环境风速的测量,输出标准的脉冲信号。可广泛应用于温室、环境保护、气象站、船舶、 码头、养殖等环境的风速测量。
  外型规格:
  ※外型小巧轻便,便于携带和组装,三杯设计理念可以有效获得外部环境信息。规格如下图:
  风速风向传感器底座安装
  6.5 TM-FX风向传感器
  一、 技术参数
  ※量程:0 ~360°(分16个固定风向值,其中"北"由传感器上的箭头标志标出)
  ※电压信号:0.4 ~ 2.0 V(波动范围±40mV )
  ※电流信号:4 ~ 20 mA(波动范围±0.4mA)
  ※转换公式:风向典型值=(I-4)/1.06666 电压型= (V-0.4)/ 0.106666
  其中电压型对应表格如下所示:(使用时可通过查表法或直接运算求得风向值)
  北        东北偏北     东北       东北偏东
  400±40mV   50±40mV    613±40mV   720±40mV
  东        东南偏东     东南       东南偏南
  826±40mV   933±40mV    1040±40mV   1146±40mV
  南        西南偏南     "西南       西南偏西
  1253±40mV   1360±40mV   1466±40mV   1573±40mV
  西        西北偏西     西北       西北偏北
  1680±40mV   1786±40mV   1893±40mV   2000±40mV
  电路参数
  ※工作电压:7~24V(典型值12V)
  ※静态功耗:约 7mA(电压型) 约 10mA(电流型)
  ※响应时间:100mS
  ※刷新间隔:100mS
  ※工作温度范围:-30℃~70℃
  功能特点
  ※体积小巧,携带方便,安装简单
  ※测量精度较高,量程宽,稳定性好
  ※输出信号线性度好,具备较强的抗干扰能力
  适用范围:
  ※该传感器可测量室外环境中的风向,测量分东、西、南、北、东南、西南、西北、东北等十六个方向,具有很高的性价比。该仪器广泛用于环保、气象、农业、林业、水利、建筑、科研及教学等领域。
  外型规格:
  ※外型小巧轻便,美观坚固,便于携带和组装,风向标形状设计合理,对自然界大气风向具有准确的定位作用。
  ※规格如右图所示:
  6.6 TM-04雨量传感器
  一、 技术参数
  ※测量范围:0~4mm/min(可在<8mm/min条件下正常工作)
  ※测量误差:±3%(测试雨强2mm/min)
  ※分 辨 率:0.2mm
  ※工作温度:0~80℃(传感器) -40~80℃(记录仪)
  ※承水口径:φ200mm+0.6mm 外刃口角度45度
  功能及特点:
  ※精度高,稳定性好
  ※体积小,安装方便
  ※线性度好,传输距离长,抗干扰能力强
  ※翻斗部件支承系统制造精良,摩阻力矩小,因而翻斗部件翻转灵敏,性能稳定,工作可靠
  ※仪器外壳用不锈钢制成,防锈能力强,外观质量佳
  ※承雨口采用不锈钢皮整体冲拉而成,光洁度高,滞水产生的误差小
  适用范围:
  ※翻斗式雨量传感器是一种水文、气象仪器,用以测量自然界降雨量,同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出,以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。可用于气象台(站)、水文站、农林、国防、野外测报站等有关部门,配合我公司自主研发生产的雨量记录仪来测量降水量、降水强度、降水时间等。可为防洪、供水调度、电站水库水情管理提供原始数据。
  工作原理:
  ※承水口收集的雨水,经过上筒(漏斗),注入计量翻斗--翻斗是用工程塑料注射成型的用中间隔板分成两个等容积的三角斗室。它是一个机械双稳态结构,当一个斗室接水时,另一个斗室处于等待状态。当所接雨水容积达到预定值0.4mm时,由于重力作用使自己翻倒,处于等待状态,另一个斗室处于接水工作状态。当其接水量达到预定值时,又自己翻倒,处于等待状态。在翻斗侧壁上装有磁钢,它随翻斗翻动时从干式舌簧管旁扫描,使干式舌簧管通断。即翻斗每翻倒一次,干式舌簧管便接通一次送出一个开关信号(脉冲信号)。
  6.8 TM-03土壤温度传感器
  一、 技术参数
  ※量 程:-30℃~70℃
  ※输出信号:4~20mA
  ※测量精度:±0.2℃
  ※互换误差:< 0.2℃
  ※复测误差:< 0.1%
  ※负载阻抗:< 300Ω(典型值100Ω)
  电路参数
  ※工作电压:9~24V(典型值12V)
  ※静态电流:约 5mA
  ※响应时间:<100mS
  ※测量稳定时间:根据传感器探头与土壤的接触情况而定
  ※工作温度范围:-35℃~75℃
  物理参数
  ※引线长度:2米
  ※电缆长度:1米(三芯屏蔽线)
  ※密封材料:环氧树脂(黑色阻燃)
  功能特点
  ※采用绿色阻燃环氧树脂固化,完全防水,可承受较强的外力冲击;
  ※具备电源线、地线、信号线三向保护功能,可防护因反接、短路等造成的损毁。
  6.9土壤含水量垂向测点的布设
  土壤含水量垂向测点布设视观测目的、水文地质条件及土层的厚度来确定观测土层的深度、观测点的数目。
  垂向测点的数目可根据观测区域的具体情况采用以下的方案。
  测点数     测点深度(cm)
  一点法     30
  二点法     20、50
  三点法     10、30、50
  四点法     10、30、50、70
  五点法     10、30、50、70、90
  六点法     10、30、50、70、90、110
  第七章 设备配置
  一、 系统型号及传感器配置
  系统型号统型号   TM-3000
  名 称         数 量
  温度       □
  湿度       □
  露点       □
  光照度      □
  风速       □
  风向       □
  二氧化碳     □
  雨量       □
  土壤温度     □
  土壤水份     □1
  二、装箱单
  名称   型号      单位 数量
  主机   TM-3000      台
  通
  信    TX-01 485
  线    TX-02 USB     条
  安装光盘  TM -CD-3000     张
  水分探头  TM-100      只
  产品说明书  TM -3000      本
  产品保修卡  TM -3000      张
  合格证   TM -3000      张
 

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