防汛抗旱指揮系統(tǒng)是我國水利信息化的骨干工程,而墑情自動監(jiān)測儀器是抗旱部分建設成敗的關鍵因素之一。

    平升土壤水分監(jiān)測儀器（土壤墑情監(jiān)測站）實現(xiàn)了對土壤墑情的長時間、連續(xù)和自動監(jiān)測，可及時、準確地提供監(jiān)測區(qū)域的土壤水分變化情況，為抗旱減災提供了重要的基礎信息。

    土壤水監(jiān)測儀器分可分為墑情遙測終端機和土壤水分監(jiān)測傳感器兩部分，如下圖所示：

產(chǎn)品特點：

★ 通訊規(guī)約符合*《墑情監(jiān)測建設工程數(shù)據(jù)通信規(guī)約報文規(guī)定》。

★ 防護等級、量程范圍、準確度、環(huán)境適應性等指標符合《墑情自動監(jiān)測儀器實驗室檢驗測試實施辦法(試行)》。

★ 采用超低功耗設計，適合太陽能供電方式、降低供電設備成本。

★ 運行模式、采集/上報間隔、傳輸網(wǎng)絡、傳感器類型等可靈活選擇。

功能及參數(shù)：

● 墑情遙測終端機

DATA-9201型墑情遙測終端機性能指標滿足《水文自動測報系統(tǒng)設備 遙測終端機》（SL 180-2015）要求。

（1）運行模式：自報、應答和兼容。

（2）可設置采集和自報時間間隔。

（3）通信控制：一站多發(fā)，采用4G/GPRS/CDMA網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)。

（4）存儲容量：4M，支持當前和歷史數(shù)據(jù)檢索。

（5）土壤水分監(jiān)測傳感器支持數(shù)量：探針式傳感器≥3支；導管式傳感器≥1支（不少于3個監(jiān)測點位）。

（6）可接入其他傳感器信號：RS485、RS232數(shù)字信號；0～5V、4～20mA模擬量信號；開關量信號。

（7）數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約符合《墑情監(jiān)測建設工程數(shù)據(jù)通信規(guī)約報文規(guī)定》。

● 土壤水分監(jiān)測傳感器

土壤水分監(jiān)測傳感器分為探針式傳感器和導管式傳感器，用戶可根據(jù)實際需要選擇。

土壤水分監(jiān)測傳感器主要性能指標如下：

（1）外殼防護等級：IP68。

（2）量程：0～60%（體積含水量）。

（3）準確度：誤差應≤2%（體積含水量）。

（4）工作環(huán)境：-10℃～50℃；對高寒或高熱地區(qū)，在氣溫-30℃～60℃、土壤溫度-20℃～55℃條件下不損壞。

（5）供電：直流12V供電。

（6）信號輸出接口：0～2.5 V、4mA～20mA、RS485、RS232等接口可選。

（7）電源輸入端與外殼之間絕緣電阻≥2MΩ。

應用現(xiàn)場展示：

——土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)——

      土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤墑情（土壤濕度）的長時間連續(xù)監(jiān)測。用戶可以根據(jù)監(jiān)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(tǒng)還提供了額外的擴展能力，可根據(jù)監(jiān)測需求增加對應傳感器，監(jiān)測土壤溫度、土壤電導率、土壤PH值、地下水水位、地下水水質(zhì)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(tǒng)功能升級的需要。

      土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)能夠全面、科學、真實地反映被監(jiān)測區(qū)的土壤變化，可及時、準確地提供各監(jiān)測點的土壤墑情狀況，為減災抗旱提供了重要的基礎信息。

土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)

土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)解決方案:

1、系統(tǒng)構(gòu)成

土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心、通信網(wǎng)絡、遠程監(jiān)測設備和土壤墑情檢測設備四部分構(gòu)成。

◆ 監(jiān)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(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)軟件組成。

◆ 通信平臺

包括4G/GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡和INTERNET公網(wǎng)。

系統(tǒng)計劃采用公網(wǎng)專線的組網(wǎng)方式，監(jiān)控中心需具備可上外網(wǎng)的固定IP地址。

◆ 遠程監(jiān)測設備

遠程監(jiān)測設備可根據(jù)供電類型分為市電供電土壤墑情監(jiān)測終端、太陽能供電土壤墑情監(jiān)測終端和電池供電土壤墑情監(jiān)測終端。

針對土壤墑情監(jiān)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(jiān)測終端。

◆ 土壤墑情檢測設備

根據(jù)監(jiān)測需求，可采用1路土壤水分傳感器實現(xiàn)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(xiàn)監(jiān)測點的剖面土壤墑情檢測。

2、系統(tǒng)拓撲圖

3、系統(tǒng)功能及特點

土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)測?，F(xiàn)場遠程監(jiān)測設備自動采集土壤墑情實時數(shù)據(jù)，并利用GPRS無線網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸；監(jiān)控中心自動接收、自動存儲各監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)主要功能如下：

● 符合墑情監(jiān)測規(guī)范 SL 364-2006。

● 實時監(jiān)測土壤水分，各監(jiān)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(shù)、氣象參數(shù)等監(jiān)測功能。

● 數(shù)據(jù)采集、存儲頻率可靈活調(diào)整，可遠程設置監(jiān)測設備工作參數(shù)。

● 遠程監(jiān)測設備只在采集數(shù)據(jù)時才給傳感器供電，一方面節(jié)約了能源，另一方面避免了因*供電導致土壤物理性質(zhì)變化所形成的測量誤差。

● 支持GPRS、短消息、局域網(wǎng)等多種通訊方式，*采用GPRS無線通訊。

● 可同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)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(jiān)測數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析功能，數(shù)據(jù)報表可導出、可打印輸出。

● 監(jiān)測系統(tǒng)軟件具備GIS功能，可在地圖上顯示各監(jiān)測點的詳細分布位置。

● 監(jiān)測系統(tǒng)軟件支持通過OPC接口與其它系統(tǒng)對接。

4、系統(tǒng)主要硬件設備

（1）土壤墑情監(jiān)測終端

土壤墑情監(jiān)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(jiān)控中心通信方式：GPRS。

◆ 數(shù)據(jù)上報方式：實時上報。

◆ 核心產(chǎn)品：

監(jiān)測終端內(nèi)的核心產(chǎn)品選用DATA-6311型低功耗測控終端。該產(chǎn)品集數(shù)據(jù)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(jiān)測現(xiàn)場，可大大減少太陽能供電成本并降低施工難度。

產(chǎn)品特點：

1、數(shù)據(jù)采集、傳輸一體化設計。

2、GPRS實時在線功耗低，在線平均電流≤10mA。

3、可選配水文、水資源等多種數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約。

4、支持各家組態(tài)軟件，支持用戶自行開發(fā)軟件系統(tǒng)。

5、性能指標滿足《水文自動測報系統(tǒng)設備 遙測終端機》（SL 180-2015）要求。

6、數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約符合《墑情監(jiān)測建設工程數(shù)據(jù)通信規(guī)約報文規(guī)定》。

技術(shù)參數(shù)：

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(fā)送電流≤60mA/12V；

實時在線平均電流：≤10mA/12V。

工作環(huán)境：溫度：-40～+85℃；濕度：≤95%。

安裝方式：導軌式。

外形尺寸：145x100x65mm。

◆ 工作原理示意圖：

（2）土壤水分傳感器

水分是決定土壤介電常數(shù)的主要因素。測量土壤的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)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，是目前上通用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(shù)：土壤容積含水量。

外殼防護等級：IP68。

單位：%（m³/m³）。

量程：0～60%（m³/m³）。

精度：±2%（m³/m³）。

測量區(qū)域：90%的影響在圍繞*探針的直徑3cm、長為6cm的圓柱體內(nèi)。

工作環(huán)境：-10℃～50℃；對高寒或高熱地區(qū)，在氣溫-30℃～60℃、土壤溫度-20℃～55℃條件下不損壞。

穩(wěn)定時間：通電后約1秒。

響應時間：響應在1秒內(nèi)進入穩(wěn)態(tài)過程。

供電：直流12V供電。

輸出信號：0～2.5 V、4mA～20mA、RS485、RS232等接口可選。

電源輸入端與外殼之間絕緣電阻≥2MΩ。

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(wěn)定性，安裝維護操作簡便。

②支撐的材料為環(huán)氧樹脂，強度和壽命得到保證。

③密封性好，可*埋入土壤中使用，且不受腐蝕。

④采用標準的電流環(huán)傳送技術(shù)使其具有抗*力強，傳送距離遠，測量精度高，響應速度快。

⑤土質(zhì)影響較小，應用地區(qū)廣泛，適合中國國情。

設備安裝現(xiàn)場展示:

土壤墑情監(jiān)測終端安裝現(xiàn)場

土壤水分傳感器布設現(xiàn)場