HO-6型土壤墒情监测系统/土壤墒情监测

1.概述

1.1    产品简介

土壤墒情监测是点定时对土壤含水量及水势进行测定，及时了解土壤水分过多、适宜、缺少与严重缺乏等情况的一项经常性的农业基础工作，是农作物“三情”（苗情、虫情、水情）监测的重要内容之一，适时掌握土壤墒情，对于合理灌溉、节约用水、抗旱保收、因土施肥具有重要的指导意义。

HO-6型土壤墒监测站是一款集土壤湿度、土壤温度、及其它气象参数采集、存储、传输和管理于一体的无人值守的气象仪器，用户可以通过与仪器配套的功能强大的上位机软件遥测和管理土壤水分情况.

该监测站采用的是符合《土壤墒情监测规范SL364-2006 中华人民共和国水利行业标准》的驻波（SWR）技术，具有快速、便捷和能连续观测土壤含水量的优点。该系统配制灵活、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。它在工农业生产、旅游、城市环境监测和其它专业领域都有广泛的用途。

1.2 产品功能

·实时监测土壤温度、土壤湿度等气象参数
·微电脑气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、定时存储、参数设定、参数和气象  

历史数据掉电保护等功能
·汉字液晶键盘人机界面，人机界面友好。
·数据浏览功能。能提供局域网数据浏览、互联网数据浏览、手机数据浏览等多种数据浏览途径供用户       

选择。
·灵活的系统组网方式。通讯功能支持MODBUS通讯协议。提供标准有线（485、232/ USB）、无线（GPRS/ 

LAN/电台/WIFI/卫星）等多种通讯方式供用户选择。灵活与气象计算机组成气象监测系统。
·可靠供电系统。提供市电、直流和太阳能系统等多种供电方式供用户选择。

·采用全不锈钢、金属喷漆支架和野外防护箱，外形美观、耐腐蚀、抗干扰。

1.3 系统特点

·电源系统:风光互补供电系统、交流220V、直流5V、12V、太阳能等,根据用户需要选配。
·可靠运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。
·完善的防雷击、抗干扰等保护措施。
·硬件和软件均采用模块组合式开放性设计，可灵活组合使用。
·监测要素可按实际需求选配。模块化设计极大的方便了后期设备的调试和升级。
·通讯方式可根据传输距离来按需要选配，为方案提供高的性价比。

·气象WEB发布系统可以让用户在局域网和互联网上随时使用IE浏览气象站现场气象数据。

·客户端浏览：可以通过软件客户端，实现局域网、互联网上查询、统计气象站现场气象数据.

2系统设计

根据甲方需求，提供能够充分体现和满足客户个性化需求的解决方案.

2.1 系统设计原则

1）兼容性原则。

系统提供灵活的设置，可兼容国内外各种传感设备，进行数据采集与处理，在保证功能的前提下，可以大限度降低系统成本。

2）易用性原则。

 系统使用人员范围广，使用人员的计算机水平层次不一，很多地方缺少计算机专业人员，该系统做到操作简便，维护简单，易学易懂。

3）可靠性原则。

硬件设计时具备操作与安全保护机制，大限度减小用户误操作导致的错误或损失。采用可靠稳定的数据传输系统，采集中心以查询方式主动调取采集器数据，具备心跳机制，断线重连机制等，保证各项性能可以长时间稳定运行。

4）安全性原则。

系统的用户根据业务的需要，具有不同的安全级别及操作权限，系统能充分发挥操作系统、数据库、应用软件三层安全保证措施，以保证数据的安全性。

5）易二次开发、易维护性原则。

采用封装技巧，建立稳定的底层工具，核心技术文档随系统发布等手段，使具有基本技术水平的系统维护人员可以在一定程度上对系统进行较复杂的维护及一般性扩充。

2.2设计依据

本系统主要以《土壤墒情监测规范SL 364-2006》、《土壤水分测定法GB 7172-87》《灌溉试验规范SL 13-2004》、《水文自动测报系统技术规范SL 61-2003》、《地下水监测规范SL 183-2005》等文件为依据，根据实际需要进行适当修改，并整合若干组件而形成的土壤墒情监测系统。

2.3产品配置

2.5土壤墒情监测点布局

首先，要充分考虑在山、丘、岗、平4种地貌类型布点，其中作物面积大、容易发生干旱的地区多布点，反之，则少布点。纯山区和纯平原区则考虑布点的相对均匀性。

具体到一个监测区域有以下几种情况：一是单一性的定位监测，适合地形条件单一、主要为平地或缓坡地，土壤种类相同，选相对中心部位布点。二是多点性定点监测，地形条件比较复杂、土壤种类不同的区域，应选择平地（坡度＜3°）、缓坡地（坡度15°左右）、坡地（坡度20～25°）分别设点监测。三是有试验的地方，包括土壤肥力长期定位监测点、旱作节水技术效果观测场和其他有关试验，应对各处理进行定期监测。四是随机布点监测，适宜于旱灾发生期间，对发生和即将发生干旱的地块进行监测。以上前3种属于地点固定的长期性监测点，第4种属于临时性的监测点。

2.6测点数目

通过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法。

一点法：  垂向深度：20cm  适用于临时墒情监测站

二点法：  垂向深度：20cm、40cm 适用于临时墒情监测站

三点法：  垂向深度：10cm、20cm、40cm 适用于基本墒情监测站

特殊要求可以在10cm、20cm、40cm、60cm、80cm、100cm处设测点.

本方案按三点法来配置

3产品简介

3.1 数据采集仪

采用新一代ARM内核 32位处理器，具有快速运算能力，搭载12位A/D采样转换模块和高精度元器件，配合温度补偿、精度修正技术，使数据采集变的更加精准。

• 扩展性强，可扩展16路模拟/计数通道、16路数字I/O通道、4路串口、 1路CAN总线接口、1路U盘存储接口
• 采用工业标准设计、科研级采集仪，适合于各种环境条件.
• 兼容性强，可集成各类传感器
• 支持LED单色屏及彩色触摸屏扩展
• 支持远程开关控制功能扩展
• 支持远程应用程序更新，程序更改、升级，无需返厂
• 支持时间校准功能
• 支持WIFI、以太网、ZIGBEE、光纤、GPRS、卫星等多种通讯方式
• 支持XPH、标准MODBUS双协议切换；方便用户二次开发.

主要技术参数

采样频率：0.5s/次

工作电压：8V~40V或AC220V

显示形式：图形点阵液晶 192X64

内置存储：非易失性内存，可扩展32Mbit.

扩展存储：U盘存储2G

传感器通道：16路
通讯接口：标准RS232、RS485、USB端口

通讯波特率：9600bps
尺寸：260mm×185mm×80mm

3.3 土壤温度传感器

产品简介

PHTW土壤温度传感器（变送器）采用高精度热敏电阻作为感应部件，具有测量精度高、稳定性好等特点。信号变送器采用先进的电路集成模块，可根据用户的不同需求将温度转换为相应的电压或电流信号。仪器体积小巧，安装方便且便携，性能可靠；采用专有线路，线性好，负载能力强，传输距离长，抗干扰能力强。可广泛用于气象、环境、实验室、工农业等领域的温度测量。

技术参数

测量范围：-50～80℃

准 确 度：±0.5℃

供电方式：DC 2.5V

输出形式：电压：0～2.5V

负载能力：电流型输出阻抗≤300Ω

          电压型输出阻抗≥1KΩ

工作环境：温度-50℃～80℃

          湿度≤100%RH

产品重量：探头 145 g ，带采集仪 550 g               

产品功耗：0.5 mW

3.4 土壤湿度传感器

产品简介

PHTS土壤湿度传感器(变送器)是一款高精度、高灵敏度的土壤水分测量仪器。本传感器采用电磁脉冲原理测量土壤的表观介电常数，从而得到土壤真实水分含量，具有快速准确、稳定可靠、不受土壤中化肥和金属离子的影响等特点。本仪器可广泛应用于农业、林业、地质、建筑等行业。

技术参数

测量范围：0～100%

分辨率  ：0.1%

准 确 度：±3%

负载电阻: 电压型：RL≥1K

          电流型：RL≤250Ω

工作温度：-50℃～80℃

相对湿度：0～100%

产品重量：探头 220 g，带变送器 570 g

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10米（三芯线)

测量区域：以中央探针为中心，直径为7cm、高为7cm的圆柱体内

产品功耗：310 mW

3.5软件简介

1、系统基于TCP/IP协议和C/S结构设计，可在2003、xp、win7、win8等系统下稳定运行.

2、支持开机启动、定时关机，实现软件自动化管理

3、支持日志记录功能，记录所有操作记录.

4、二次开发：支持Access/SQL Server 2000 、2005 、2008等数据库存储，方便用户其它软件在数据库中调用气象站数据.

5、数据查询功能：支持任意时间段的各类实时数据、历史数据的查询、导出、打印功能.

6、数据统计功能：支持单要素统计功能：可按年、季、月、日、小时、10分钟或任意时间段进行单要素大值、小值、平均值的统计.        

7、数据图表功能：支持全日气象记录曲线功能、数据波形图图等功能

8、实时数据功能：在实时数据窗口可以下载查看实时的气象站数据；并且可以将数据保存在数据库中。

9、历史数据功能：在历史数据窗口可以下载查看采集仪存储的历史数据；并且可以将数据保存在数据库中。

10、定时刷新功能：如果需要定时自动下载数据，设定定时刷新周期并且选择定时刷新，则可以按照设定周期自动下载数据。