土壤墑情監測系統技術資料

一、概述
    為了提高農牧業抗旱管理水平，快速掌握土地旱情動態，避免或減少旱災造成的損失，逐步建立起廣泛覆蓋的土壤墑情監測系統已經成為相應管理部門的重要任務之一。
　  土壤墑情監測系統能夠實現對土壤墑情（土壤濕度）的長時間連續監測。用戶可以根據監測需要，靈活布置土壤水分傳感器；也可將傳感器布置在不同的深度，測量剖面土壤水分情況。系統還提供了額外的擴展能力，可根據監測需求增加對應傳感器，監測土壤溫度、土壤電導率、土壤PH值、地下水水位、地下水水質以及空氣溫度、空氣濕度、光照強度、風速風向、雨量等信息，從而滿足系統功能升級的需要。

  土壤墑情監測系統能夠全面、科學、真實地反映被監測區的土壤變化，可及時、準確地提供各監測點的土壤墑情狀況，為減災抗旱提供了重要的基礎信息。
二、解決方案
　　1、系統構成
　　   土壤墑情監測系統主要由監控中心、通信網絡、遠程監測設備和土壤墑情檢測設備四部分構成。
　　◆ 監控中心
　　   硬件主要由服務器、計算機、交換機、打印機等組成。
　　   軟件主要有操作系統軟件、數據庫軟件、土壤墑情監測系統軟件組成。
　　◆ 通信平臺
　　   包括中國移動GPRS網絡和INTERNET公網。
　　   系統計劃采用公網專線的組網方式，監控中心需具備可上外網的固定IP地址。
　　◆ 遠程監測設備
　　   遠程監測設備可根據供電類型分為市電供電土壤墑情監測終端、太陽能供電土壤墑情監測終端和電池供電土壤墑情監測終端。
　　   針對土壤墑情監測點分散分布、不易布線的特點，建議選用太陽能供電型土壤墑情監測終端。
　　◆ 土壤墑情檢測設備
　　   根據監測需求，可采用1路土壤水分傳感器實現單點墑情檢測；也可采用多路土壤水分傳感器，并將傳感器布置在不同的深度，實現監測點的剖面土壤墑情檢測。

3、系統功能及特點
　　   土壤墑情監測系統可實現全天候不間斷監測。現場遠程監測設備自動采集土壤墑情實時數據，并利用GPRS無線網絡實現數據遠程傳輸；監控中心自動接收、自動存儲各監測點的監測數據到數據庫中。系統主要功能如下：
　　   ● 符合zui新墑情監測規范SL 364-2006。
　　   ● 實時監測土壤水分，各監測點可靈活進行單路測量或多路剖面測量。
　　   ● 土壤水分超過預先設定的限值時，立刻上報告警信息。
　　   ● 可擴展土壤溫度、電導率、PH值以及地下水參數、氣象參數等監測功能。
　　   ● 數據采集、存儲頻率可靈活調整，可遠程設置監測設備工作參數。
　　   ● 遠程監測設備只在采集數據時才給傳感器供電，一方面節約了能源，另一方面避免了因長期供電導致土壤物理性質變化所形成的測量誤差。
　　   ● 支持GPRS、短消息、局域網等多種通訊方式，推薦采用GPRS無線通訊。
　　   ● 可同時將監測數據上報至多個中心。
　　   ● 具備遠程設備維護功能，可擴展遠程拍照功能。
　　   ● 具備監測數據、報警數據的統計、分析功能，數據報表可導出、可打印輸出。
　　   ● 監測系統軟件具備GIS功能，可在地圖上顯示各監測點的詳細分布位置。
　　   ● 監測系統軟件支持通過OPC接口與其它系統對接。　  
　　4、系統主要硬件設備 
      （1）土壤墑情監測終端                                                                        
　　   ◆ 安裝方式：立桿安裝或壁掛安裝。
　　   ◆ 供電方式：太陽能供電。
　　   ◆ 對傳感器供電電壓：10~30V。
　　   ◆ 與監控中心通信方式：GPRS。 
　　   ◆ 數據上報方式：實時上報。
　　   ◆ 核心產品：監測終端內的核心產品選用YD-1003型低功耗測控終端。該產品集數據采集、顯示、傳輸、存儲功能于一體，采用低功耗設計，特別適用于太陽能供電的監測現場，可大大減少太陽能供電成本并降低施工難度。
　　  （2）產品特點
　　   ● 數據采集、傳輸一體化設計。
　　   ● GPRS實時在線功耗低，在線平均電流≤10mA。
　　   ● 可選配水文、水資源等多種數據傳輸規約。
　　   ● 支持用戶自行開發軟件系統。
　　  （3）技術參數
　　      硬件配置：6路PI、4路DI、4路AI、3路DO、2路串口。
　　      存儲容量：4M。
　　      供電電源：10V～30V DC。
　　      功    耗：待機電流＜0.1mA/12V；
　　                在線電流≤6mA/12V；
　　                發送電流≤60mA/12V；
　　                實時在線平均電流：≤10mA/12V。 
　　      工作環境：溫度：-40～+85℃；濕度：≤95%。
　　      安裝方式：導軌式。      
　　  （4）土壤水分傳感器
　　     水分是決定土壤介電常數的主要因素。測量土壤的介電常數，能直接穩定地反應各種土壤的真實水分含量。土壤水分傳感器可測量土壤水分的體積百分比，與土壤本身的機理無關，是目前國際上zui流行的土壤水分測量方法。土壤水分傳感器是一款高精度、高靈敏度的測量土壤水分的傳感器。                              
　　    ●  性能指標
　　      測量參數：土壤容積含水量。
　　      單位：%（m3/m3）。
　　      量程：0～100%（m3/m3）。
　　      精度：±2%（m3/m3）。
　　      測量區域：90%的影響在圍繞中央探針的直徑3cm、長為6cm的圓柱體內。
          穩定時間：通電后約1秒。 
　　      響應時間：響應在1秒內進入穩態過程。
　　      工作電壓：12V~24V DC。
　　      輸出信號：4～20mA標準電流環。
　　      密封材料：ABS工程塑料。
　　      探針材料：不銹鋼或銅。
　　      電纜長度：標準長度5m。
　　      遙測距離：小于1000米。
　　    ●  主要特點
　　     ① 高穩定性，安裝維護操作簡便。
　　     ② 支撐的材料為環氧樹脂，強度和壽命得到保證。
　　     ③ 密封性好，可長期埋入土壤中使用，且不受腐蝕。
　　     ④ 采用標準的電流環傳送技術使其具有抗干擾能力強，傳送距離遠，測量精度高，響應速度快。
　　     ⑤ 土質影響較小，應用地區廣泛，適合中國國情。