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土壤墒情监测系统方案

一、概述
为了提高农牧业抗旱管理水平，快速掌握土地旱情动态，避免或减少旱灾造成的损失，逐步建立起广泛覆盖的土壤墒情监测系统已经成为相应管理部门的重要任务之一。
土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情（土壤湿度）的长时间连续监测。用户可以根据监测需要，灵活布置土壤水分传感器；也可将传感器布置在不同的深度，测量剖面土壤水分情况。系统还提供了额外的扩展能力，可根据监测需求增加对应传感器，监测土壤温度、土壤电导率、土壤PH值、地下水水位、地下水水质以及空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、雨量等信息，从而满足系统功能升级的需要。
土壤墒情监测系统能够全面、科学、真实地反映被监测区的土壤变化，可及时、准确地提供各监测点的土壤墒情状况，为减灾抗旱提供了重要的基础信息。
二、解决方案
1、系统构成
土壤墒情监测系统主要由监控中心、通信网络、远程监测设备和土壤墒情检测设备四部分构成。
◆ 监控中心
硬件主要由服务器、计算机、交换机、打印机等组成。
软件主要有操作系统软件、数据库软件、土壤墒情监测系统软件组成。
◆ 通信平台
包括中国移动GPRS网络和INTERNET公网。
系统计划采用公网专线的组网方式，监控中心需具备可上外网的固定IP地址。
◆ 远程监测设备
远程监测设备可根据供电类型分为市电供电土壤墒情监测终端、太阳能供电土壤墒情监测终端和电池供电土壤墒情监测终端。
针对土壤墒情监测点分散分布、不易布线的特点，建议选用太阳能供电型土壤墒情监测终端。
◆ 土壤墒情检测设备
根据监测需求，可采用1路土壤水分传感器实现单点墒情检测；也可采用多路土壤水分传感器，并将传感器布置在不同的深度，实现监测点的剖面土壤墒情检测。
2、系统拓扑图

3、系统功能及特点
土壤墒情监测系统可实现全天候不间断监测。现场远程监测设备自动采集土壤墒情实时数据，并利用GPRS无线网络实现数据远程传输；监控中心自动接收、自动存储各监测点的监测数据到数据库中。系统主要功能如下：
● 符合最新墒情监测规范SL 364-2006。
● 实时监测土壤水分，各监测点可灵活进行单路测量或多路剖面测量。
● 土壤水分超过预先设定的限值时，立刻上报告警信息。
● 可扩展土壤温度、电导率、PH值以及地下水参数、气象参数等监测功能。
● 数据采集、存储频率可灵活调整，可远程设置监测设备工作参数。
● 远程监测设备只在采集数据时才给传感器供电，一方面节约了能源，另一方面避免了因长期供电导致土壤物理性质变化所形成的测量误差。
● 支持GPRS、短消息、局域网等多种通讯方式，推荐采用GPRS无线通讯。
● 可同时将监测数据上报至多个中心。
● 具备远程设备维护功能，可扩展远程拍照功能。
● 具备监测数据、报警数据的统计、分析功能，数据报表可导出、可打印输出。
● 监测系统软件具备GIS功能，可在地图上显示各监测点的详细分布位置。
● 监测系统软件支持通过OPC接口与其它系统对接。
4、系统主要硬件设备
（1）土壤墒情监测终端
◆ 安装方式：立杆安装或壁挂安装。
◆ 供电方式：太阳能供电。
◆ 对传感器供电电压：10~30V。
◆ 与监控中心通信方式：GPRS。
◆ 数据上报方式：实时上报。
◆ 核心产品：监测终端内的核心产品选用YD-1003型低功耗测控终端。该产品集数据采集、显示、传输、存储功能于一体，采用低功耗设计，特别适用于太阳能供电的监测现场，可大大减少太阳能供电成本并降低施工难度。
（2）产品特点
● 数据采集、传输一体化设计。
● GPRS实时在线功耗低，在线平均电流≤10mA。
● 可选配水文、水资源等多种数据传输规约。
● 支持用户自行开发软件系统。
（3）技术参数
硬件配置：6路PI、4路DI、4路AI、3路DO、2路串口。
存储容量：4M。
供电电源：10V～30V DC。
功耗：待机电流＜0.1mA/12V；
在线电流≤6mA/12V；
发送电流≤60mA/12V；
实时在线平均电流：≤10mA/12V。
工作环境：温度：-40～+85℃；湿度：≤95%。
安装方式：导轨式。
（4）土壤水分传感器
水分是决定土壤介电常数的主要因素。测量土壤的介电常数，能直接稳定地反应各种土壤的真实水分含量。土壤水分传感器可测量土壤水分的体积百分比，与土壤本身的机理无关，是目前国际上最流行的土壤水分测量方法。土壤水分传感器是一款高精度、高灵敏度的测量土壤水分的传感器。
● 性能指标
测量参数：土壤容积含水量。
单位：%（m3/m3）。
量程：0～100%（m3/m3）。
精度：±2%（m3/m3）。
测量区域：90%的影响在围绕中央探针的直径3cm、长为6cm的圆柱体内。
稳定时间：通电后约1秒。
响应时间：响应在1秒内进入稳态过程。
工作电压：12V~24V DC。
输出信号：4～20mA标准电流环。
密封材料：ABS工程塑料。
探针材料：不锈钢或铜。
电缆长度：标准长度5m。
遥测距离：小于1000米。
● 主要特点
① 高稳定性，安装维护操作简便。
② 支撑的材料为环氧树脂，强度和寿命得到保证。
③ 密封性好，可长期埋入土壤中使用，且不受腐蚀。
④ 采用标准的电流环传送技术使其具有抗干扰能力强，传送距离远，测量精度高，响应速度快。
⑤ 土质影响较小，应用地区广泛，适合中国国情。
三、设备安装现场展示

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