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土壤水分及水勢自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)
土壤水分及水勢自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)

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北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司

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一、用途:

實(shí)時(shí)、連續(xù)、原位監(jiān)測土壤水分、溫度、水勢的變化,是土壤水動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)研究設(shè)備。廣泛應(yīng)用于農(nóng)田蒸散、作物耗水、森林水文、濕地水文、草原生態(tài)、水土流失、環(huán)境污染、水循環(huán)研究等領(lǐng)域。

AZ-DT系統(tǒng)集合了**的數(shù)據(jù)采集平臺(tái)和通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)Internet傳輸數(shù)據(jù),用戶只要能上網(wǎng),既可瀏覽實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。用戶還可定制郵件發(fā)送數(shù)據(jù),系統(tǒng)定時(shí)將野外土壤水分、溫度、水勢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)打包發(fā)送到用戶的郵箱。

二、原理:

  該系統(tǒng)采用高精度土壤水分、土壤水勢傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),組成一套完整的自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng),從而實(shí)時(shí)記錄田間土壤水分含量及相應(yīng)水勢值,為研究人員提供**手田間數(shù)據(jù)資料。

三、系統(tǒng)組成:

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):數(shù)據(jù)采集器,用于采集多種傳感器信號(hào)

土壤水分傳感器:TDR(可測土溫)、FDR插針式、剖面式探頭

土壤水勢傳感器:T3、T4、T8等T系列電信號(hào)張力計(jì)

ENVIdata Internet數(shù)據(jù)采集軟件

機(jī)箱及附件:張力計(jì)供電轉(zhuǎn)換模塊、系統(tǒng)供電模塊等

  

四、技術(shù)參數(shù):

4.1 數(shù)據(jù)采集器

采用雙重通道隔離技術(shù),2個(gè)串行的'智能傳感器'端口,F(xiàn)TP用于數(shù)據(jù)自動(dòng)傳送,Modbus用于SCADA系統(tǒng),用戶可自定義內(nèi)存分配空間和存儲(chǔ)形式,支持SDI-12傳感器(多個(gè)網(wǎng)絡(luò)),Web網(wǎng)絡(luò)接口

數(shù)據(jù)采集器技術(shù)指標(biāo):

  • 通道:5-15個(gè)模擬通道(DT80)或16-48個(gè)模擬通道(DT85),12脈沖輸入通道,12個(gè)數(shù)字通道
  • 擴(kuò)展通道:DT80達(dá)300個(gè),DT85 達(dá)800個(gè)
  • 采樣:**采樣速度:25Hz;有效采樣分辨率:18位,線性:0.01%
  • 顯示:2線16字母的LCD液晶顯示和6個(gè)按鍵用于查看通道及數(shù)采狀態(tài)和功能執(zhí)行
  • 內(nèi)置存儲(chǔ):128MB內(nèi)存(10,000,000數(shù)據(jù)點(diǎn))
  • U盤存儲(chǔ):兼容USB1.1或USB2.0驅(qū)動(dòng),每兆約90,000采集數(shù)字點(diǎn)
  • 通訊:RS232、USB、以太網(wǎng)等
  • 溫度范圍:-45-70℃
  • 工作濕:度85%(無水汽凝結(jié))
  • 電源外接:10-30VDC
  • 時(shí)鐘精準(zhǔn)度:±1分鐘/年(0-40℃);±4分鐘/年(-40-70℃)
  • 采樣間隔:10ms至多日,可自定義;
  • 輸出值種類:平均值, **值, *小值, 取樣值(Sample), 向量值, 累計(jì)值( Totalize )等。
  • 報(bào)警:高、低,范圍內(nèi)和范圍外,可選擇延遲時(shí)間。

2、土壤水分傳感器

2.1、TDR(時(shí)域反射原理)TRIME-PICO-64/32 可同時(shí)測量土壤水分、溫度。

TRIME-PICO64 TRIME-PICO32
測量范圍 0-100%體積含水量
電導(dǎo)率范圍 0-6dS/m 6-12dS/m 12-50dS/m
0-40%測量精度 ±1% ±2% 需要材料特殊標(biāo)定
40-70%測量精度 ±2% ±3%
測量重復(fù)精度 ±0.2% ±0.3%
土壤溫度測量范圍 -15℃~+50℃(可定制其他溫度量程)
土壤溫度測量精度 ±0.2℃
溫度漂移 ±0.3%
模擬輸出接口 2個(gè)0~1V(4-20mA可選)
IMP232輸出 通道1:0~100%體積含水量

通道2:-40~+70℃土壤溫度

工作溫度 -15℃~+50℃(可定制其他溫度范圍)
數(shù)據(jù)校準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)用于大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)土壤類型,可存儲(chǔ)*多15個(gè)用戶自定義校正曲線
電纜長度 標(biāo)配1.5m(其他長度可定制)
防水等級(jí) IP68
供電 7-24V DC
耗電 待機(jī)1mA(只能用于B模式),空閑8mA,測量時(shí)100mA(持續(xù)2~3秒),用12V DC時(shí)
探頭主體尺寸 155mmx Ф63mm 155mmx Ф32mm
測量體積 1.25L(160mmx Ф100mm) 0.25L(110mmx Ф50mm)
探針長度 標(biāo)準(zhǔn)160mm(暫不提供其他尺寸) 標(biāo)準(zhǔn)110mm(暫不提供其他尺寸)
探針直徑 6.0mm 3.5mm

2.2 ML2X土壤水分傳感器

  • 測量范圍:0-100%
  • 精度:±5%(默認(rèn)土壤類型,經(jīng)過特殊標(biāo)定可到1%);
  • 工作溫度:-0℃—40℃;
  • 鹽度范圍:50 to 400 mS.m-1
  • 輸出:0-1V
  • 供電:5 to 15V, ~20mA
  • 防水等級(jí):IP68
  • 尺寸:210*40mm;探針:60*3 mm;重量,0.5kg

EnvirPro

0.4,0.8,1.2,1.6米

3.3 桿式土壤水分傳感器

傳感器類型 PR2/4 PR2/6 EnviroPro
測量值 體積含水量m3.m-3(%vol)土壤水分、溫度和電導(dǎo)率
測量范圍 0-0.4 m3.m-3保證精度

0-1 m3.m-3全量程

用戶根據(jù)標(biāo)定自制
測量精度 ±0.04 m3.m-3(0-40℃)針對土壤進(jìn)行特殊標(biāo)定

±0.06 m3.m-3(0-40℃)使用通用的標(biāo)定曲線

根據(jù)標(biāo)定
傳感器位置 PR2/4:10,20,30,40,60mm

PR2/6: 10,20,30,40,60,80,100mm

間距10cm, 4個(gè)(40cm),8個(gè)(80cm),12個(gè)(1.2米),16個(gè)(1.6米)可選
含鹽量容忍度 600ms.m-1(孔隙水電導(dǎo)率) 無限制
供電 5.5V-15DC(2米纜線時(shí))

PR2/4耗電<80mA PR2/6耗電<120mA

7-15DC
輸出 4(PR2/4)或6(PR2/6)個(gè)模擬電壓值。0-1V 對應(yīng)0-60m3.m-3 SDI-12,RS485
纜線 屏蔽9芯線,標(biāo)配2米纜線,和M12(IP68接頭)

擴(kuò)展纜線:5米,10米,25米,*長100米

和手持表連接時(shí)是無線方式。

*長200米

材料 25.4mm聚碳酸脂,不銹鋼 防水,可全部埋入地下
尺寸/ 重量 PR2/4:長:750mm 重量:0.6Kg

PR2/6:長:1350mm 重量:0.9Kg

2.4 SM300土壤水分傳感器:

水分測量范圍:0~50%;精度:2.5%(經(jīng)土壤標(biāo)定后);信號(hào)輸出:0~1V;

溫度測量范圍:0~40°C;信號(hào)輸出:5.8 to 28kΩ

測量土體:55mmX 70mm dia.;功耗:5~14V, 15mA;精度:±0.5°C;

2.5 AZS-2土壤水分傳感器

測量參數(shù) 土壤容積含水量,θv(m3.m-3或%vol)
測量范圍 精確測量范圍為0.05~0.6 m3.m-3 (田間持水量)

探頭全量程為0~1.0 m3.m-3

精度(受土壤含鹽量的影響)
  • 40℃時(shí)為±0.02m3.m-3
40-70℃時(shí)為±0.03m3.m-3
對于特殊類型的土壤經(jīng)過校正后的精度
0-40℃時(shí)為±0.05m3.m-3 對于所有的“普通”的土壤
所測量土壤樣品的體積 >95%的感應(yīng)發(fā)生在以中心探針周圍直徑4.0cm,長度6.0cm的圓柱體區(qū)域內(nèi)(約75cm3)。
穩(wěn)定時(shí)間 根據(jù)所要求的精度,從電源啟動(dòng)5到10秒內(nèi)穩(wěn)定
響應(yīng)時(shí)間 小于1秒
循環(huán)操作能力 100%(可以連續(xù)操作)
輸入輸出 輸入電壓為8-15伏直流電

電流消耗為23毫安,**為30毫安

輸出信號(hào):從0-1.0 m3.m-3,大約為0-1伏

外殼材料 不銹鋼
探針材料 不銹鋼
纜線長度 標(biāo)準(zhǔn):5米;**長度:100米
重量 帶5米纜線大約350克

2.6 Aquaflex帶狀土壤水分傳感器

采用Time Domain Transmission. (TDT)原理,與TDR原理相似,但有不同,美國**技術(shù),**號(hào):US Patent 5148125,根據(jù)介質(zhì)導(dǎo)電性質(zhì)對沿帶狀傳感器發(fā)射的脈沖信號(hào)速度和波形的影響來確定含水量。

測量土體是Φ50mm×3000mm圓柱型土體,容積約6升,避免單點(diǎn)測量的偶然性。測量條帶可任意彎曲以適應(yīng)測量需要。內(nèi)配溫度傳感器,可同時(shí)測量土壤溫度,并對溫度和電導(dǎo)率進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償

技術(shù)指標(biāo):

  • 水分測量范圍:0-60%容積含水量;
  • 水分測量分辨率:±0.5%容積含水量;
  • 水分測量精度:±2%容積含水量;
  • 溫度測量范圍:-10 - 50℃;
  • 溫度測量精度:±0.5℃;
  • 操作溫度:-10 - 40℃;
  • 輸出類型:4到20mA,RS232,頻率和特有的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù);
  • 供電系統(tǒng):標(biāo)準(zhǔn)電池或外部電源供電;

2.7 土壤水分、鹽分、溫度傳感器

  • 精度:水分±3% vol;鹽分±2%或0.002dS/m;溫度±0.6℃;
  • 測量區(qū)域:直徑3.0cm,長5.7cm
  • 電纜長度:**可達(dá)30米
  • 模擬電壓輸出:0-5V
  • 工作溫度:-10℃~65℃
  • 尺寸:長12.4cm,直徑1.6cm

3.2 T8多用途張力計(jì):

可測量土壤水勢和土壤溫度;有注水指示器;信號(hào)可傳輸50m

陶瓷頭長度:60 mm 直徑:24 mm, 進(jìn)氣值15 bar

張力計(jì)管長度:可自選長度,10…200cm 直徑:25 mm

纜線:1.5 m, 8 pin plug M12

水勢測量范圍:+100 ... 0 ...- 85 kPa

溫度測量范圍:-30 ℃- 70℃

水勢測量精度:±0.5 kPa

溫度測量精度:+/-0.2K

模擬輸出:2個(gè)模擬輸出,0…1v/2v/5v 可選

數(shù)字輸出:RS485,tensioLINK, SDI12

3、土壤水勢傳感器:

3.1 T4e 張力計(jì)(含外部注水):

陶瓷頭長度:60 mm 直徑:24 mm進(jìn)氣值15 bar

張力計(jì)管長度:可自選長度,10…200cm 直徑:25 mm

纜線:1.5 m, 4 pin plug M12

水勢測量范圍:+ 100 ... 0 ... -85 kPa

水勢測量精度:±0.5 kPa

防水級(jí)別:IP67

3.3 TS1 多功能張力計(jì):

同時(shí)作為張力計(jì)和土壤孔隙水取樣器用。通常情況下,如果土壤水勢大于85kPa,陶土頭就過度失水,從而不能夠正確測量土壤水勢。盡管如此,如果由于陶土頭內(nèi)的水流失,這段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)丟失是可以接受的話,那么,等土壤變濕后,張力計(jì)就又可以重新正確測量了,但是這種情況下首先要做的工作應(yīng)是給張力計(jì)重新注水并排氣泡。

TS1 多功能張力計(jì)技術(shù)指標(biāo):

  • 水勢測量范圍:+100kPa…..-85kPa
  • 精度:±0.5kPa
  • 溫度范圍:-30 °C... +70 °C
  • 精度:±0.2K
  • 模擬輸出:可選范圍:0…1V/2V/5V
  • 數(shù)字輸出:RS485,tenSioLINK
  • 供電:6…20VDC/typ. 1mA
  • 桿:Ø40 mm, GFK/PMMA
  • 標(biāo)準(zhǔn)纜線:1.5m;8針接口,M12
現(xiàn)在TS1已經(jīng)解決了這一問題:實(shí)際上,陶土頭需要重新注水并且土壤水是可利用的,內(nèi)置泵將抽取土壤水并排除氣泡。這一過程是完全自動(dòng)的。反之,如果溫度探頭顯示要發(fā)生霜凍時(shí),TS1將排空陶土頭以防凍壞。自動(dòng)注水并除去管中氣泡,具有持續(xù)注水控制,具有tenSioLINK和RS485接口,自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。

3.4 SIS 水勢傳感器:也稱基質(zhì)勢傳感器。帶溫度補(bǔ)償,內(nèi)置的溫度傳感器的精度是±0.1degC。用于灌溉時(shí),還有報(bào)警輸出。型號(hào)SISC4的輸出有模擬輸出,SISC8的輸出是數(shù)字輸出。

SIS 水勢傳感器技術(shù)指標(biāo):

  1. 測量范圍:+5kPa...+200 kPa
  2. 分辨率:±0.2 kPa (5...70 kPa)
  3. 溫度:±0.1degC (-10...30degC)
  4. 報(bào)警信號(hào):0 V; +5 V, 2 thresholds with hysteresis, Impedance: 10 kOhm
  5. 供電:6 ... 20 VDC, typ. 2,5 mA
  6. 接口:RS 485 / tensioLINK
  7. 尺寸:Ø25 mm x 116 mm

    3.5 EQ系列水勢傳感器:

    測量范圍:0 到 –1500 kPa (0 到–15 巴)

    精度:0 kPa 到 -100 kPa: ±10 kPa;-100 kPa 到-1500 kPa: 10%

    使用條件:除過電導(dǎo)率大于1 mS/cm的鹽堿土外,可用于所有土壤

    輸入輸出:輸入:5-15 V 直流電壓, **23 mA,;輸出: 100 -800 mV 直流電壓

    外殼:不銹鋼,尺寸重量:17 cm×4 cm ×2 cm, 標(biāo)準(zhǔn)電纜長度:5 m, *多可延長至100 m, 350 g

    4 ENVIdata Internet 數(shù)據(jù)遙測軟件

    ENVIdata Internet數(shù)據(jù)遙測軟件用戶無需固定IP地址,實(shí)現(xiàn)Internet采集野外土壤水分水勢的數(shù)據(jù)。

    數(shù)據(jù)顯示:原始數(shù)據(jù)表單,曲線圖

    數(shù)據(jù)傳輸:連續(xù)在線

    數(shù)據(jù)訪問:網(wǎng)站或郵件發(fā)送

    報(bào)警: 可選擇報(bào)警參數(shù)和報(bào)警閾值

    5、附件:

    張力計(jì)供電轉(zhuǎn)換模塊提供穩(wěn)定的+5.6V/-5V差分電壓,*多可以連接60個(gè)張力計(jì),防水機(jī)箱、1.2m三角支架

    6、系統(tǒng)供電:三種方式可選。蓄電池供電:蓄電池、充電器、電池防水箱(可選);主電源供電系統(tǒng)太陽能供電系統(tǒng):20W、40W太陽能板,支架,蓄電池等

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