土壤墑情與旱情管理系統(tǒng)是一款集土壤溫濕度采集、存儲、傳輸和管理于一體的土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)。整機由多通道數(shù)據(jù)采集儀、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器等氣象傳感器和軟件平臺組成。
一、儀器簡介：
土壤墑情監(jiān)測站是一款集土壤溫濕度采集、存儲、傳輸和管理于一體的土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)。整機由多通道數(shù)據(jù)采集儀、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器等氣象傳感器和軟件平臺組成。
多通道數(shù)據(jù)采集儀配置4支土壤溫度或土壤濕度傳感器，可連續(xù)測量不同土層的土壤溫濕度情況；配備的土壤水分傳感器符合《中華人民共和國水利行業(yè)標準SL364-2006土壤墑情監(jiān)測規(guī)范》的TDR（時域反射法）技術標準，便于土壤現(xiàn)場標定測量；土壤溫度和濕度傳感器采用高精度進口傳感器芯片，測量精度高、穩(wěn)定性好；功能強大的土壤墑情計算機中心軟件可同步處理多個墑情站點的數(shù)據(jù)，輕松實現(xiàn)墑情站點之間的組網(wǎng)管理。
二、系統(tǒng)優(yōu)勢： | 實時采集 | 實現(xiàn)了各遙測點墑情信息的實時采集及自動無線傳輸?shù)奖O(jiān)測平臺； |
| 測報精準 | 采用高精度傳感器且系統(tǒng)運作無需人工參與，保證測報工作的高精確性； |
| 無人值守 | 太陽能供電，可連接無線傳輸模塊，適于*放于野外，防雷、防水、防塵不受環(huán)境因素影響； |
| 擴展性好 | 可擴展開發(fā)旱情預測預報、灌區(qū)優(yōu)化配水、節(jié)水灌溉等功能，更大程度挖掘墑情數(shù)據(jù)信息價值；可配多參數(shù)氣象監(jiān)測系統(tǒng) |
三、系統(tǒng)拓撲圖：
四、系統(tǒng)配置：
1、墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)主要是針對土壤水分含量和土壤溫度進行監(jiān)測，通過墑情傳感器和溫度傳感器測量土壤的體積含水量（VWC）和溫度值。同時，可以根據(jù)用戶的需求，該系統(tǒng)可以擴展配置空氣溫濕度、土壤電導率、太陽輻射、二氧化碳等氣象傳感器。
2、監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一由自動監(jiān)測站發(fā)送到網(wǎng)絡數(shù)據(jù)平臺，數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的格式進行存儲，通過圖表格式直觀展現(xiàn)給用戶。
3、可擴展開發(fā)旱情預測預報、灌區(qū)優(yōu)化配水、節(jié)水灌溉等功能，更大程度挖掘墑情數(shù)據(jù)信息價值；
4.可以拓展開發(fā)苗情旱情監(jiān)測系統(tǒng)，以對田間苗情、災情實現(xiàn)自動監(jiān)測，使管理人員可以遠程關注作物生長狀況，根據(jù)作物在不同生長周期的需求，指導灌溉、施肥、噴藥等措施。
五、系統(tǒng)配置： | 數(shù)據(jù)采集器 | 多通道數(shù)據(jù)采集儀 |
| 傳感器 | 1、土壤水分傳感器 4個
測量范圍：0~*（M3/M3）、精度：±3%、分辨率：0.1% |
2、土壤溫度傳感器 4個
測量范圍：-50~80℃、準確度：±0.3℃、分辨率：0.1℃ |
| 通訊方式 | 1、無線：GPRS（移動、電信） |
| 供電方式 | 1、太陽能+蓄電池電源供電 |
| 其它可選組合 | 安裝支架 |
5.1、土壤溫度傳感器功能特點
1、溫度采用專業(yè)恒溫槽標定（一般廠家無專業(yè)標定設備、即使傳感器精度高，但集成變送后，精度、穩(wěn)定性仍會降低）
2、濕度采用進口高精度工業(yè)級芯片
3、一體化設計，擴展性強，可同時選配測量溫度、濕度、氣壓等要素.
4、可擴展無線功能，安裝簡單、節(jié)省布線的人工、材料成本.
5、防輻射罩設計，保護傳感器免受強風、雨、雪等惡劣環(huán)境的影響，以及防止輻射等因素的干擾，使傳感器可真實地感應外界環(huán)境變化.
5.2、土壤濕度傳感器功能特點
1、土濕傳感器采用《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》中烘干法標定
2、土濕傳感器采用4探針環(huán)形結構設計，可以測量環(huán)形內的面積，測量面積大、穩(wěn)定性高（區(qū)別于3探針扁形結構、只能測量條形區(qū)域，探針測點少，穩(wěn)定性差）
3、土濕傳感器采用ABS工程塑料，抗壓強度高，可直接應用于鹽堿土壤等惡劣環(huán)境（區(qū)別于成本低、抗沖擊性差的環(huán)保PVC塑料）
4、采用遠距離485通訊，無外置變送設備，方便穿管預埋、同時抗*力大大加強（解決了傳感器485通訊需要外置變送，不方便穿管走線的困境）
5、可選配土濕、土溫一化化傳感器，方便預埋、布線，節(jié)省布線材料、人工成本，同時方便實現(xiàn)氣象觀測規(guī)范中的分層預埋要求.
5.3、氣象數(shù)據(jù)采集儀
采用新一代ARM內核32位處理器，具有快速運算能力，搭載12位A/D采樣轉換模塊和高精度元器件，配合溫度補償、精度修正技術，使數(shù)據(jù)采集變的更加精準。
1、擴展性強，可擴展16路模擬/計數(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
2、采用工業(yè)標準設計、科研級采集儀，適合于各種環(huán)境條件.
3、兼容性強，可集成各類傳感器
4、支持LED單色屏及彩色觸摸屏擴展
5、支持遠程開關控制功能擴展
6、支持遠程應用程序更新，程序更改、升級，無需返廠
7、支持時間校準功能
8、支持WIFI、以太網(wǎng)、ZIGBEE、光纖、GPRS、衛(wèi)星等多種通訊方式
9、支持XPH、標準MODBUS雙協(xié)議切換；方便用戶二次開發(fā)
10、采樣頻率：0.5s/次
11、工作電壓：8V~40V或AC220V
12、顯示形式：圖形點陣液晶 192X64
13、內置存儲：非易失性內存，可擴展32Mbit.
14、擴展存儲：U盤存儲2G
15、傳感器通道：16路
16、通訊接口：標準RS232、RS485、USB端口
17、通訊波特率：9600bps
18、尺寸：260mm×185mm×80mm
5.4、 GPRS模塊
1、支持雙頻GSM/GPRS
2、支持使用STK卡
3、符合ETSI GSM Phase 2+標準
4、符合SMG31bis技術規(guī)范
5、支持虛擬數(shù)據(jù)網(wǎng)
6、支持透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉換
7、支持動態(tài)數(shù)據(jù)中心域名和IP地址
8、支持圖形界面遠程配置與維護
9、采用電磁兼容設計，適合電磁環(huán)境惡劣和要求較高的應用需求
10、采用*電源技術，供電電源適應范圍寬，設備穩(wěn)定性高
5.5、 太陽能、市電雙電源供電系統(tǒng)：
1、支持過度沖電保護功能；
2、支持深度放電保護、負載過載、短路保護功能；
3、支持放電保護功能，低電壓自動切斷功能；
4、可根據(jù)蓄電池充電特性，自動調節(jié)蓄電池充電電壓。
5.6、云飛墑情監(jiān)測3.0軟件平臺
1、系統(tǒng)基于TCP/IP協(xié)議和C/S結構設計，可在2003、xp、win7、win8等系統(tǒng)下穩(wěn)定運行.
2、支持開機啟動、定時關機，實現(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時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的查詢、導出、打印功能.
6、數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能：支持單要素統(tǒng)計功能：可按年、季、月、日、小時、10分鐘或任意時間段進行單要素大值、小值、平均值的統(tǒng)計.
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、實時數(shù)據(jù)功能：在實時數(shù)據(jù)窗口可以下載查看實時的氣象站數(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)，設定定時刷新周期并且選擇定時刷新，則可以按照設定周期自動下載數(shù)據(jù)。
11、支持遠程控制手動、自動控制各項設備開關功能
12、支持通過網(wǎng)頁進行數(shù)據(jù)瀏覽功能.
5.7、軟件物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測平臺
軟件平臺界面
實時采集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)展
歷史數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)分析對比圖形展示
六、選址原則
1、測站位置
1.1、墑情監(jiān)測站（點）應具有代表性，能夠代表主要作物和所在區(qū)域的典型土壤，采集的指標能夠反映當?shù)貙嶋H情況。
1.2、應根據(jù)當?shù)氐耐寥李愋?、種植結構和地形地貌條件，綜合確定墑情監(jiān)測站（點）的布設。因此，原則上應選取區(qū)域內種植作物和土壤類別代表面積大的代表性地塊，土壤和地形條件變化大的地區(qū)，還應考慮地形地貌條件和信息傳輸?shù)男盘栆?，盡量選取地形平坦的代表性地塊。
1.3、監(jiān)測設施需設置在具有代表性地塊的一側，以減少對耕作的影響；傳感器需設置在耕作區(qū)的土層里，其周圍應設立相應的地面標志或簡易保護欄桿，防止耕種時碰撞、破壞，但不能設置圍墻或實體圍欄，避免埋設儀器所在的地塊與周圍地塊相隔離而失去代表性。
1.4、選擇在GSM/GPRS 等信號強、能夠正常地準確發(fā)送數(shù)據(jù)短信信息的地塊建站。
1.5、墑情監(jiān)測站的選擇和建設，重點考慮放在雨養(yǎng)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，避開水田灌區(qū)建站。
1.6、站址應遠離樹林、高大建筑物、道路（鐵路）、河流、水庫和大型渠道200m 以上。
2、安裝位置選擇
墑情監(jiān)測的代表性地塊應根據(jù)其地貌、土壤、氣象和水文地質條件以及種植作物的代表性選定。按照《土壤墑情監(jiān)測規(guī)范》有關要求：
監(jiān)測站（點）應布置在距代表性地塊邊緣、路邊10m 以上且平整的地塊，應避開低洼易積水的地方，且同溝漕和供水渠道保持20m 以上的距離，避免溝渠水側滲對土壤含水量產(chǎn)生影響。
山丘區(qū)代表性地塊，其面積應大于1 畝，并應設在坡面比降較小而面積較大的地塊中，不應設在溝底和坡度大的地塊；平原區(qū)代表性地塊，其面積應大于10 畝，并設在平整且不易積水的地塊。為保持墑情監(jiān)測資料的一致性和連續(xù)性，監(jiān)測位置應相對穩(wěn)定，一經(jīng)確定不得隨意改變。
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智能制造網(wǎng)