HO-6型土壤墑情監測系統/土壤墑情監測

1.概述

1.1    產品簡介

土壤墑情監測是點定時對土壤含水量及水勢進行測定，及時了解土壤水分過多、適宜、缺少與嚴重缺乏等情況的一項經常性的農業基礎工作，是農作物“三情”（苗情、蟲情、水情）監測的重要內容之一，適時掌握土壤墑情，對于合理灌溉、節約用水、抗旱保收、因土施肥具有重要的指導意義。

HO-6型土壤墑監測站是一款集土壤濕度、土壤溫度、及其它氣象參數采集、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大的上位機軟件遙測和管理土壤水分情況.

該監測站采用的是符合《土壤墑情監測規范SL364-2006 中華人民共和國水利行業標準》的駐波（SWR）技術，具有快速、便捷和能連續觀測土壤含水量的優點。該系統配制靈活、測量精度高、性能穩定。安裝時不破壞土壤結構，操作方便，可靠性高，維護及檢定極為方便，可以方便實現《土壤墑情監測規范SL364-2006 中華人民共和國水利行業標準》的垂度1點法直至六點法，實現溫室環境監測、土壤墑情采集、自動灌溉控制等系統集成，實現水分的長期動態連續監測。它在工農業生產、旅游、城市環境監測和其它專業領域都有廣泛的用途。

1.2 產品功能

·實時監測土壤溫度、土壤濕度等氣象參數
·微電腦氣象數據采集儀具有氣象數據采集、實時時鐘、定時存儲、參數設定、參數和氣象  

歷史數據掉電保護等功能
·漢字液晶鍵盤人機界面，人機界面友好。
·數據瀏覽功能。能提供局域網數據瀏覽、互聯網數據瀏覽、手機數據瀏覽等多種數據瀏覽途徑供用戶       

選擇。
·靈活的系統組網方式。通訊功能支持MODBUS通訊協議。提供標準有線（485、232/ USB）、無線（GPRS/ 

LAN/電臺/WIFI/衛星）等多種通訊方式供用戶選擇。靈活與氣象計算機組成氣象監測系統。
·可靠供電系統。提供市電、直流和太陽能系統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箱，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾。

1.3 系統特點

·電源系統:風光互補供電系統、交流220V、直流5V、12V、太陽能等,根據用戶需要選配。
·可靠運行于各種惡劣的野外環境，低功耗、高穩定性、高精度、可無人值守。
·完善的防雷擊、抗干擾等保護措施。
·硬件和軟件均采用模塊組合式開放性設計，可靈活組合使用。
·監測要素可按實際需求選配。模塊化設計極大的方便了后期設備的調試和升級。
·通訊方式可根據傳輸距離來按需要選配，為方案提供高的性價比。

·氣象WEB發布系統可以讓用戶在局域網和互聯網上隨時使用IE瀏覽氣象站現場氣象數據。

·客戶端瀏覽：可以通過軟件客戶端，實現局域網、互聯網上查詢、統計氣象站現場氣象數據.

2系統設計

根據甲方需求，提供能夠充分體現和滿足客戶個性化需求的解決方案.

2.1 系統設計原則

1）兼容性原則。

系統提供靈活的設置，可兼容國內外各種傳感設備，進行數據采集與處理，在保證功能的前提下，可以大限度降低系統成本。

2）易用性原則。

 系統使用人員范圍廣，使用人員的計算機水平層次不一，很多地方缺少計算機專業人員，該系統做到操作簡便，維護簡單，易學易懂。

3）可靠性原則。

硬件設計時具備操作與安全保護機制，大限度減小用戶誤操作導致的錯誤或損失。采用可靠穩定的數據傳輸系統，采集中心以查詢方式主動調取采集器數據，具備心跳機制，斷線重連機制等，保證各項性能可以長時間穩定運行。

4）安全性原則。

系統的用戶根據業務的需要，具有不同的安全級別及操作權限，系統能充分發揮操作系統、數據庫、應用軟件三層安全保證措施，以保證數據的安全性。

5）易二次開發、易維護性原則。

采用封裝技巧，建立穩定的底層工具，核心技術文檔隨系統發布等手段，使具有基本技術水平的系統維護人員可以在一定程度上對系統進行較復雜的維護及一般性擴充。

2.2設計依據

本系統主要以《土壤墑情監測規范SL 364-2006》、《土壤水分測定法GB 7172-87》《灌溉試驗規范SL 13-2004》、《水文自動測報系統技術規范SL 61-2003》、《地下水監測規范SL 183-2005》等文件為依據，根據實際需要進行適當修改，并整合若干組件而形成的土壤墑情監測系統。

2.3產品配置

2.5土壤墑情監測點布局

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

具體到一個監測區域有以下幾種情況：一是單一性的定位監測，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。二是多點性定點監測，地形條件比較復雜、土壤種類不同的區域，應選擇平地（坡度＜3°）、緩坡地（坡度15°左右）、坡地（坡度20～25°）分別設點監測。三是有試驗的地方，包括土壤肥力長期定位監測點、旱作節水技術效果觀測場和其他有關試驗，應對各處理進行定期監測。四是隨機布點監測，適宜于旱災發生期間，對發生和即將發生干旱的地塊進行監測。以上前3種屬于地點固定的長期性監測點，第4種屬于臨時性的監測點。

2.6測點數目

通過垂向測點布設視觀測目的、水文地質條件及土層的厚度來確定觀測土層的深度、觀測點的數目。垂向測點的數目可根據觀測區域的具體情況采用以下的方法。

一點法：  垂向深度：20cm  適用于臨時墑情監測站

二點法：  垂向深度：20cm、40cm 適用于臨時墑情監測站

三點法：  垂向深度：10cm、20cm、40cm 適用于基本墑情監測站

特殊要求可以在10cm、20cm、40cm、60cm、80cm、100cm處設測點.

本方案按三點法來配置

3產品簡介

3.1 數據采集儀

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，使數據采集變的更加。

• 擴展性強，可擴展16路模擬/計數通道、16路數字I/O通道、4路串口、 1路CAN總線接口、1路U盤存儲接口
• 采用工業標準設計、科研級采集儀，適合于各種環境條件.
• 兼容性強，可集成各類傳感器
• 支持LED單色屏及彩色觸摸屏擴展
• 支持遠程開關控制功能擴展
• 支持遠程應用程序更新，程序更改、升級，無需返廠
• 支持時間校準功能
• 支持WIFI、以太網、ZIGBEE、光纖、GPRS、衛星等多種通訊方式
• 支持XPH、標準MODBUS雙協議切換；方便用戶二次開發.

主要技術參數

采樣頻率：0.5s/次

工作電壓：8V~40V或AC220V

顯示形式：圖形點陣液晶 192X64

內置存儲：非易失性內存，可擴展32Mbit.

擴展存儲：U盤存儲2G

傳感器通道：16路
通訊接口：標準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部件，具有測量精度高、穩定性好等特點。信號變送器采用先進的電路集成模塊，可根據用戶的不同需求將溫度轉換為相應的電壓或電流信號。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，負載能力強，傳輸距離長，抗干擾能力強。可廣泛用于氣象、環境、實驗室、工農業等領域的溫度測量。

技術參數

測量范圍：-50～80℃

準 確 度：±0.5℃

供電方式：DC 2.5V

輸出形式：電壓：0～2.5V

負載能力：電流型輸出阻抗≤300Ω

          電壓型輸出阻抗≥1KΩ

工作環境：溫度-50℃～80℃

          濕度≤100%RH

產品重量：探頭 145 g ，帶采集儀 550 g               

產品功耗：0.5 mW

3.4 土壤濕度傳感器

產品簡介

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，從而得到土壤真實水分含量，具有快速準確、穩定可靠、不受土壤中化肥和金屬離子的影響等特點。本儀器可廣泛應用于農業、林業、地質、建筑等行業。

技術參數

測量范圍：0～100%

分辨率  ：0.1%

準 確 度：±3%

負載電阻: 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：環氧樹脂(黑色阻燃)

電纜長度：標配10米（三芯線)

測量區域：以中央探針為中心，直徑為7cm、高為7cm的圓柱體內

產品功耗：310 mW

3.5軟件簡介

1、系統基于TCP/IP協議和C/S結構設計，可在2003、xp、win7、win8等系統下穩定運行.

2、支持開機啟動、定時關機，實現軟件自動化管理

3、支持日志記錄功能，記錄所有操作記錄.

4、二次開發：支持Access/SQL Server 2000 、2005 、2008等數據庫存儲，方便用戶其它軟件在數據庫中調用氣象站數據.

5、數據查詢功能：支持任意時間段的各類實時數據、歷史數據的查詢、導出、打印功能.

6、數據統計功能：支持單要素統計功能：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、平均值的統計.        

7、數據圖表功能：支持全日氣象記錄曲線功能、數據波形圖圖等功能

8、實時數據功能：在實時數據窗口可以下載查看實時的氣象站數據；并且可以將數據保存在數據庫中。

9、歷史數據功能：在歷史數據窗口可以下載查看采集儀存儲的歷史數據；并且可以將數據保存在數據庫中。

10、定時刷新功能：如果需要定時自動下載數據，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據。

 HO-6型土壤墑情監測系統/土壤墑情監測

1.概述

1.1    產品簡介

土壤墑情監測是點定時對土壤含水量及水勢進行測定，及時了解土壤水分過多、適宜、缺少與嚴重缺乏等情況的一項經常性的農業基礎工作，是農作物“三情”（苗情、蟲情、水情）監測的重要內容之一，適時掌握土壤墑情，對于合理灌溉、節約用水、抗旱保收、因土施肥具有重要的指導意義。

HO-6型土壤墑監測站是一款集土壤濕度、土壤溫度、及其它氣象參數采集、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大的上位機軟件遙測和管理土壤水分情況.

該監測站采用的是符合《土壤墑情監測規范SL364-2006 中華人民共和國水利行業標準》的駐波（SWR）技術，具有快速、便捷和能連續觀測土壤含水量的優點。該系統配制靈活、測量精度高、性能穩定。安裝時不破壞土壤結構，操作方便，可靠性高，維護及檢定極為方便，可以方便實現《土壤墑情監測規范SL364-2006 中華人民共和國水利行業標準》的垂度1點法直至六點法，實現溫室環境監測、土壤墑情采集、自動灌溉控制等系統集成，實現水分的長期動態連續監測。它在工農業生產、旅游、城市環境監測和其它專業領域都有廣泛的用途。

1.2 產品功能

·實時監測土壤溫度、土壤濕度等氣象參數
·微電腦氣象數據采集儀具有氣象數據采集、實時時鐘、定時存儲、參數設定、參數和氣象  

歷史數據掉電保護等功能
·漢字液晶鍵盤人機界面，人機界面友好。
·數據瀏覽功能。能提供局域網數據瀏覽、互聯網數據瀏覽、手機數據瀏覽等多種數據瀏覽途徑供用戶       

選擇。
·靈活的系統組網方式。通訊功能支持MODBUS通訊協議。提供標準有線（485、232/ USB）、無線（GPRS/ 

LAN/電臺/WIFI/衛星）等多種通訊方式供用戶選擇。靈活與氣象計算機組成氣象監測系統。
·可靠供電系統。提供市電、直流和太陽能系統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箱，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾。

1.3 系統特點

·電源系統:風光互補供電系統、交流220V、直流5V、12V、太陽能等,根據用戶需要選配。
·可靠運行于各種惡劣的野外環境，低功耗、高穩定性、高精度、可無人值守。
·完善的防雷擊、抗干擾等保護措施。
·硬件和軟件均采用模塊組合式開放性設計，可靈活組合使用。
·監測要素可按實際需求選配。模塊化設計極大的方便了后期設備的調試和升級。
·通訊方式可根據傳輸距離來按需要選配，為方案提供高的性價比。

·氣象WEB發布系統可以讓用戶在局域網和互聯網上隨時使用IE瀏覽氣象站現場氣象數據。

·客戶端瀏覽：可以通過軟件客戶端，實現局域網、互聯網上查詢、統計氣象站現場氣象數據.

2系統設計

根據甲方需求，提供能夠充分體現和滿足客戶個性化需求的解決方案.

2.1 系統設計原則

1）兼容性原則。

系統提供靈活的設置，可兼容國內外各種傳感設備，進行數據采集與處理，在保證功能的前提下，可以大限度降低系統成本。

2）易用性原則。

 系統使用人員范圍廣，使用人員的計算機水平層次不一，很多地方缺少計算機專業人員，該系統做到操作簡便，維護簡單，易學易懂。

3）可靠性原則。

硬件設計時具備操作與安全保護機制，大限度減小用戶誤操作導致的錯誤或損失。采用可靠穩定的數據傳輸系統，采集中心以查詢方式主動調取采集器數據，具備心跳機制，斷線重連機制等，保證各項性能可以長時間穩定運行。

4）安全性原則。

系統的用戶根據業務的需要，具有不同的安全級別及操作權限，系統能充分發揮操作系統、數據庫、應用軟件三層安全保證措施，以保證數據的安全性。

5）易二次開發、易維護性原則。

采用封裝技巧，建立穩定的底層工具，核心技術文檔隨系統發布等手段，使具有基本技術水平的系統維護人員可以在一定程度上對系統進行較復雜的維護及一般性擴充。

2.2設計依據

本系統主要以《土壤墑情監測規范SL 364-2006》、《土壤水分測定法GB 7172-87》《灌溉試驗規范SL 13-2004》、《水文自動測報系統技術規范SL 61-2003》、《地下水監測規范SL 183-2005》等文件為依據，根據實際需要進行適當修改，并整合若干組件而形成的土壤墑情監測系統。

2.3產品配置

2.5土壤墑情監測點布局

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

具體到一個監測區域有以下幾種情況：一是單一性的定位監測，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。二是多點性定點監測，地形條件比較復雜、土壤種類不同的區域，應選擇平地（坡度＜3°）、緩坡地（坡度15°左右）、坡地（坡度20～25°）分別設點監測。三是有試驗的地方，包括土壤肥力長期定位監測點、旱作節水技術效果觀測場和其他有關試驗，應對各處理進行定期監測。四是隨機布點監測，適宜于旱災發生期間，對發生和即將發生干旱的地塊進行監測。以上前3種屬于地點固定的長期性監測點，第4種屬于臨時性的監測點。

2.6測點數目

通過垂向測點布設視觀測目的、水文地質條件及土層的厚度來確定觀測土層的深度、觀測點的數目。垂向測點的數目可根據觀測區域的具體情況采用以下的方法。

一點法：  垂向深度：20cm  適用于臨時墑情監測站

二點法：  垂向深度：20cm、40cm 適用于臨時墑情監測站

三點法：  垂向深度：10cm、20cm、40cm 適用于基本墑情監測站

特殊要求可以在10cm、20cm、40cm、60cm、80cm、100cm處設測點.

本方案按三點法來配置

3產品簡介

3.1 數據采集儀

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，使數據采集變的更加。

• 擴展性強，可擴展16路模擬/計數通道、16路數字I/O通道、4路串口、 1路CAN總線接口、1路U盤存儲接口
• 采用工業標準設計、科研級采集儀，適合于各種環境條件.
• 兼容性強，可集成各類傳感器
• 支持LED單色屏及彩色觸摸屏擴展
• 支持遠程開關控制功能擴展
• 支持遠程應用程序更新，程序更改、升級，無需返廠
• 支持時間校準功能
• 支持WIFI、以太網、ZIGBEE、光纖、GPRS、衛星等多種通訊方式
• 支持XPH、標準MODBUS雙協議切換；方便用戶二次開發.

主要技術參數

采樣頻率：0.5s/次

工作電壓：8V~40V或AC220V

顯示形式：圖形點陣液晶 192X64

內置存儲：非易失性內存，可擴展32Mbit.

擴展存儲：U盤存儲2G

傳感器通道：16路
通訊接口：標準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部件，具有測量精度高、穩定性好等特點。信號變送器采用先進的電路集成模塊，可根據用戶的不同需求將溫度轉換為相應的電壓或電流信號。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，負載能力強，傳輸距離長，抗干擾能力強。可廣泛用于氣象、環境、實驗室、工農業等領域的溫度測量。

技術參數

測量范圍：-50～80℃

準 確 度：±0.5℃

供電方式：DC 2.5V

輸出形式：電壓：0～2.5V

負載能力：電流型輸出阻抗≤300Ω

          電壓型輸出阻抗≥1KΩ

工作環境：溫度-50℃～80℃

          濕度≤100%RH

產品重量：探頭 145 g ，帶采集儀 550 g               

產品功耗：0.5 mW

3.4 土壤濕度傳感器

產品簡介

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，從而得到土壤真實水分含量，具有快速準確、穩定可靠、不受土壤中化肥和金屬離子的影響等特點。本儀器可廣泛應用于農業、林業、地質、建筑等行業。

技術參數

測量范圍：0～100%

分辨率  ：0.1%

準 確 度：±3%

負載電阻: 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：環氧樹脂(黑色阻燃)

電纜長度：標配10米（三芯線)

測量區域：以中央探針為中心，直徑為7cm、高為7cm的圓柱體內

產品功耗：310 mW

3.5軟件簡介

1、系統基于TCP/IP協議和C/S結構設計，可在2003、xp、win7、win8等系統下穩定運行.

2、支持開機啟動、定時關機，實現軟件自動化管理

3、支持日志記錄功能，記錄所有操作記錄.

4、二次開發：支持Access/SQL Server 2000 、2005 、2008等數據庫存儲，方便用戶其它軟件在數據庫中調用氣象站數據.

5、數據查詢功能：支持任意時間段的各類實時數據、歷史數據的查詢、導出、打印功能.

6、數據統計功能：支持單要素統計功能：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、平均值的統計.        

7、數據圖表功能：支持全日氣象記錄曲線功能、數據波形圖圖等功能

8、實時數據功能：在實時數據窗口可以下載查看實時的氣象站數據；并且可以將數據保存在數據庫中。

9、歷史數據功能：在歷史數據窗口可以下載查看采集儀存儲的歷史數據；并且可以將數據保存在數據庫中。

10、定時刷新功能：如果需要定時自動下載數據，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據。