多層土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)
1.1 產品簡介
土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)是一種集氣象數據采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集系統(tǒng)。它在工農業(yè)生產、旅游、城市環(huán)境監(jiān)測和其它領域都有廣泛的用途。
土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)由氣象傳感器、氣象數據采集儀和計算機氣象軟件三部分組成?？赏瑫r監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、雨量、風速、風向、氣壓、輻射、照度等諸多氣象要素；風速風向傳感等傳感器為氣象專用傳感器，具有高精度高可靠性的特點。氣象數據采集儀具有氣象數據采集、實時時鐘、氣象數據定時存儲、參數設定、友好的人機界面和標準通信功能。
系統(tǒng)內置大容量FLASH存儲芯片；多種通訊接口可以很方便的與計算機建立有線通訊連接，若選配GPRS無線通訊模塊還可實現(xiàn)氣象設備與計算機監(jiān)控中心的遠程無線連接。
 
1.2 產品功能
◆實時監(jiān)測風速、風向、雨量、溫度、濕度、氣壓、太陽輻射、土壤溫度、土壤濕度等要素氣象參數；
◆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(lián)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(tǒng)組網方式。通訊功能支持MODBUS通訊協(xié)議。提供標準有線（485、232/ USB）、無線（GPRS/
LAN/電臺/WIFI/衛(wèi)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(jiān)測系統(tǒng)；
◆可靠供電系統(tǒng)。提供市電、直流和太陽能系統(tǒng)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(tǒng)特點
◆電源系統(tǒng):交流220V、直流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(huán)境，低功耗、高穩(wěn)定性、高精度、可無人值守。
◆*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(jiān)測要素可按實際需求選配。模塊化設計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(fā)布系統(tǒng)可以讓用戶在局域網和互聯(lián)網上隨時使用瀏覽氣象站現(xiàn)場氣象數據。
◆客戶端瀏覽：可以通過軟件客戶端，實現(xiàn)局域網、互聯(lián)網上查詢、統(tǒng)計氣象站現(xiàn)場氣象數據.
 
2系統(tǒng)設計
2.1 系統(tǒng)設計目標
     根據客戶需求，提供能夠充分體現(xiàn)和滿足客戶個性化需求的解決方案.
 
2.2 系統(tǒng)設計原則
1）兼容性原則。
系統(tǒng)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(tǒng)成本。
2）易用性原則。
 系統(tǒng)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人員，該系統(tǒng)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(wěn)定的數據傳輸系統(tǒng)，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(wěn)定運行。
4）安全性原則。
系統(tǒng)的用戶根據業(yè)務的需要，具有不同的安全級別及操作權限，系統(tǒng)能充分發(fā)揮操作系統(tǒng)、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(fā)、易維護性原則。
采用封裝技巧，建立穩(wěn)定的底層工具，核心技術文檔隨系統(tǒng)發(fā)布等手段，使具有基本技術水平的系統(tǒng)維護人員可以在一定程度上對系統(tǒng)進行較復雜的維護及一般性擴充。
6）環(huán)保節(jié)能原則。
采用無污染優(yōu)化的電源管理設備，可控的系統(tǒng)功耗。高效節(jié)能，以較小的太陽能電源系統(tǒng)即可實現(xiàn)應有功能。
 
2.3 產品配置
根據客戶需求及項目需要，整體配置如下：
 
名稱 型號 數量 量程 分辨率 精度 備注
土壤溫度傳感器 JZ-2.5V-V2 1個 -50～80℃ 0.1℃ ±0.5℃ 線長10米
土壤濕度傳感器 JZ-12V-V2 1個 0~99% 0.1% ±3% 線長10米
土壤氮磷鉀傳感器 JZ-12V-W2 1個
測量量程：0～2000mg/kg N/P/K含量分辨率：1mg/kg  N測量精度：±3% K測量精度：±3%  P測量精度：±5%  探針長度：5.5cm 0.01pH ±0.1pH 線長10米
土壤鹽分傳感器 JZ-12V-V2 1個 0～8000mg/L 1mg/L 0~1000mg/L，＜+9%       
1000~3000mg/L，＜+3%
3000~5000mg/L，＜+4%
5000~8000mg/L，<+2% 線長10米
數據采儀集 JZ-HB 1臺 多通道數據采集，液晶屏幕顯示，帶232和485接口，LCD背光，進行數據采集、存儲、及顯示；供電方式：220V交流/12V直流并存
金屬防護箱 大防護箱 1個 野外防護箱，防濕防潮，內置隔板，外置鎖具，內裝采集儀，蓄電池，太陽能控制器等
氣象站支架 JZ-3.5ZJ 1套 金屬噴漆兩節(jié)式支架，牢靠穩(wěn)固，帶防風拉鎖，外觀美觀，承載防護箱、傳感器、太陽能等
防雷裝置 JZ-HB 1套 避雷針1根，避雷線及附件、避雷角鋼、浪涌保護器1套
市電供電   1套 電源穩(wěn)定、牢靠，可持續(xù)給系統(tǒng)供電
串口通訊   1套 RS485通訊線1根，線長5米；RS232通訊線1根，線長2米；232轉485轉接頭1個；USB轉232轉接線1根
GRPS模塊   1套 采用TCP透明傳輸，數據傳至氣象軟件（自配SIM卡）
單機版氣象站軟件 JZ-HB 1套 可導入導出數據，繪制波形圖、報表、數據上傳、參數遠程配置等功能
 
多層土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)
3.1 數據采集儀介紹
數據采集儀是一種集氣象數據采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集系統(tǒng)。它在工農業(yè)生產、旅游、城市環(huán)境監(jiān)測和其它領域都有廣泛的用途。
數據采集儀具有氣象數據采集、實時時鐘、氣象數據定時存儲、參數設定、友好的人機界面和標準通信功能，可以根據用戶的需求很方便的與計算機建立有線（RS485、RS232、USB等）、無線通訊（GPRS、WIFI、LAN、Zigbee等）連接。
 
3.2 主要技術參數
環(huán)境溫度：-30~85℃
采樣頻率：0.5s/次                                                            
標準工作電源：220VAC /DC12V
寬電壓輸入：8~40V
顯示形式：192*64全點陣液晶顯示，
可以顯示12*4個漢字，整體界面清晰美觀；
功耗：整機功耗不大于 2W
數據儲存容量： 4M
 
3.3 產品功能
    1．功能要求：智能采集、轉發(fā)、存儲，具有自動、人工召測功能；
2．存儲容量：每4小時存儲一次數據，可存儲6年多氣象數據；
3．具有標準USB/RS232/RS485端口，可方便接入PC機或筆記本電腦；
4．可提供標準MODBUS協(xié)議，供用戶實現(xiàn)上位機軟件二次編程；
5．通信方式：具有GPRS/GSM短信通訊方式，支持LAN/WIFI/Zigbee方式的擴展；
6．具有外部接口擴展功能：可實現(xiàn)U盤存儲功能，實現(xiàn)大量數據的存儲；
7．可現(xiàn)場和遠程對設備進行各項參數設置或讀取的編程操作；
8．電路設計合理，抗外界力強；
9.支持時間校準功能；支持XPH、標準MODBUS雙協(xié)議切換；
10傳感器通道：16路   擴展存儲：U盤存儲2G  通訊波特率：9600bps
 
4傳感器
4.1土壤溫度傳感器
產品簡介
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(wěn)定性好等特點。信號變送器采用*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，抗力強?？蓮V泛用于氣象、環(huán)境、實驗室、工農業(yè)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：DC2.5V  
輸出形式： 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(huán)境：溫度-50℃～80℃，濕度≤99%RH
產品重量：探頭 145 g ，帶采集儀 550 g
產品功耗：0.5 mW
4.2 土壤濕度傳感器
產品簡介
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(wěn)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(yè)、林業(yè)、地質、建筑等行業(yè)。
 
技術參數
測量范圍：0～99%
準 確 度：±3%
供電方式： DC5V
輸出形式:0～2.5V
負載電阻: 電壓型：RL≥1K，電流型：RL≤300Ω
工作溫度：-50℃～80℃
相對濕度：0～99%
產品重量：探頭 220 g，帶變送器 570 g
產品功耗：275 mW
 
4.3 土壤氮磷鉀傳感器
◆ 測量參數：土壤溫度、有效氮含量、有效磷含量、鉀離子含量
◆ 溫度量程：-30～70℃
◆ 溫度分辨率：0.1℃
◆ 溫度精度：±0.3℃
◆ N/P/K含量測量量程：0～2000mg/kg
◆ N/P/K含量分辨率：1mg/kg
◆ N測量精度：±3%
◆ K測量精度：±3%
◆ P測量精度：±5%
◆ 探針長度：5.5cm
◆ 探針直徑：3mm
◆ 探針材料：不銹鋼
◆ 密封材料：環(huán)氧樹脂
◆ 響應時間：2秒 RS485接口型：
◆ 工作電壓：5～24V
◆ 工作電流：24～30mA，
4.4土壤鹽分傳感器
新一代土壤鹽分傳感器吸取了國外同類儀器的*技術，結合我國的情況和使用要求研制而成。
◆結構簡單、性能穩(wěn)定、操作方便；
◆采用*的陶瓷技術，直接埋入土中，免維護；
◆集成度高、體積小、功耗低、攜帶方便，將采樣電路板集成到探頭部分，減少信號傳輸距離避免很多的干擾信號；
◆真正實現(xiàn)低成本、低價格、高性能；
◆壽命長、便利性、高可靠性；
◆支持二次開發(fā)；
本產品適用于農業(yè)灌溉、花卉園藝、草地牧場、土壤速測、植物培養(yǎng)、科學試驗等領域，同時也可以用作地下輸油、輸氣管道及其它管線的防腐監(jiān)測。
 
技術參數
測量范圍：0～8000mg/L
分 辨 率：1mg/L
準 確 度：0~1000mg/L，＜+9%
          1000~3000mg/L，＜+3%
3000~5000mg/L，＜+4%
5000~8000mg/L，<+2%
供電方式：□ DC 12V
輸出形式：□ 電壓：0~2.5V
工作環(huán)境：溫度：-10℃～60℃，濕度：0~95%RH
 
 
6系統(tǒng)組網
現(xiàn)場自動氣象站與中心氣象計算機之間的組網方式大致可分為有線和無線兩種組網方式。有線通訊方式有RS232通訊、RS485通訊、RJ45通訊；無線通訊方式有WIFI通訊、Zigbee通訊、GPRS無線通訊；
 
6.1 RS232/RS485通訊方式
自動氣象站與中心氣象計算機之間采用RS232進行通訊，有效距離15米，還可以通過485總線進行組網，有效距離可以達到800米。中心氣象計算機可與多臺自動氣象站組成氣象監(jiān)測網絡。
 
6.2GPRS無線通訊
6.2.1概述
GPRS無線通訊方式。在自動氣象站直接布線不方便的情況下，可以采取GPRS無線數據通信網絡的方式來傳輸氣象數據，中心氣象計算機可以與多臺PH自動氣象站通過移動GPRS無線數據通信網絡組成氣象監(jiān)測網絡。
 
6.2.2  產品簡介
GPRS模塊利用GPRS/CDMA 1x網絡平臺，實現(xiàn)數據信息的透明傳輸，在網絡結構上實現(xiàn)虛擬數據專用網，具備RS232/422/485或TTL電平接口，高性能、工業(yè)級，外置式，適用于使用環(huán)境惡劣的各種工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象等應用場合。
 
6.2.3技術指標
1.GPRS數據：
GPRS Class 10
編碼方案：CS1 - CS4
符合SMG31bis技術規(guī)范