土壤墒情检测系统第二章 系统结构

1、有线传输

2、无线传输

系统结构图

土壤墒情检测系统简介

系统供电为市电/太阳能电池供电可选，并备用后备电源，保证系统在阴雨天气或市电故障下仍可正常工作。

土壤墒情检测系统主要特点

· 适用最新墒情监测规范SL 364-2006，根据用户需求灵活配置，单个系统最多可对16个测量点实施监测（垂向六点法同步检测方式最多可检测两个采集点）；

· 稳定可靠的高精度传感器，实现土壤水分的精确测定；

· 强大的通信网络接口：系统具有超强的通信能力，满足不同需求（RS485，USB,GPRS，以太网任选其一）；

· 多种供电选配方案：提供交流、直流、太阳能等多种供电方式选择；

· 可视化计算机软件，可实时同步检测多路测点墒情，专业化的数据处理能力，提供强大的数据存储、分析、报表、曲线等功能，方便的历史数据查询系统，数据可以存储为EXCEL文件也可存储为Access数据库文件，方便用户二次开发调用；

· 方便灵活的历史记录功能，数据采样周期可自由设定（1分-100天连续可调），高性能FLASH芯片，支持500000万条海量数据存储；

· 方便的安装及维护：适于我国各气候区主要土壤类型，安装方便，性能稳定，可靠性高，方便维护；

土壤墒情检测系统采集器技术参数

·记录容量：约524262条

·记录间隔：1分钟～100天连续可调

·通讯接口：USB2.0 [485/GPRS可选]

·防水等级：可防护潮湿环境及雨水冲刷，但禁止透水或用水浸泡！

·工作环境：-30℃～70℃(温度低于-20℃时候建议采用保温措施！)

·平均功耗：主机平均工作电流<0.1mA(电池供电:存储间隔60秒！)

·电源供电：默认配置6节电池供电，可定制交直流、蓄电池和太阳能供电。

·电池寿命：默认采用干电池供电，续航能力3月-1年（间隔>10分、USB传输）

38AH蓄电池系统寿命可达二周(建议间隔大于10分钟、GPRS无线无传)。

土壤墒情检测系统传感器参数

·湿度1-12：范围 0～80% 精度 ±3% 分辨率 0.01℃

土壤墒情检测系统功能及特点

·本机体积小，操作简单，性能可靠，记录间隔可根据要求从1分钟至100天任意设置。（但由于存储器空间有限，间隔时间尽量设置在分钟以上，设置后可在上位机软件查看存储信息，以确定这样的间隔时间下可以存储多长时间。）

·集数据采集、记录于一体，全程跟踪记录，记录时间长，断电后数据不丢失。

·专业数据保护。具备低电量数据写保护、存储器故障检测、存储越界检测、设备断电识别、日期校正等功能，可以在多次断电后最大限度地恢复历史数据。

·整机功耗极小，具有高效的电源管理能力，可在直流电源适配器、五号电池、太阳能铅酸蓄电池以及计算机USB接口等四路供电并存方式下工作。且主板硬件具备电源反接保护、直流电源过压保护以及内部过流、短路保护等功能。

·系统操作便捷，软件界面简洁明了，通过简单步骤即可实现系统的主体功能。而其他诸如通讯端口识别等操作均由系统后台自动完成，无须用户手动干预。

·软件功能强大，数据查看方便：随时可以将采集器中的数据导出到计算机中，并可以存储为EXCEL表格文件或文本文件，便于数据研究及检查。另外软件具有功能强大的图表曲线显示组件，可方便的查看曲线走势及数据细节。

·采用高性能GPRS模块，外置加长天线，数据传输可靠，配置485专用通讯线。

土壤墒情检测系统太阳能供电系统

太阳能硅光电池板: 采用国际领先的生产技术和封装工艺；精选优质进口太阳能电池片制作，表面采用低铁经表面处理的钢化玻璃，具有极高的透光率；

表面经过减反射工艺处理，增大了光的吸收率；背面采用EVA封固，能有效抵抗潮气和海水侵蚀,可稳定工作20年以上。太阳能硅光电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最贵的部分，其作用是将太阳的光能转换为电能，送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

蓄电池：免维护蓄电池，无需加电解液等，直接使用。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

土壤墒情检测系统GPRS无线传输系统

1、性能参数

·集成TCP/IP协议，全透明传输

·永远在线，自动重连

·数据100%可靠收发

·提供RS232/485接口

·6V-35V宽电压范围供电

·低功耗，在线待机电流<40mA

·优化资源设计，具备超高性价比

2、参数及性能指标

GPRS DTU是一款使用GPRS网络进行无线数据传输的终端设备。内置工业级GPRS引擎和嵌入式处理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP等众多复杂网络协议和SOCKET标准，提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。用户不用关心复杂的网络协议，使用RS232/485/422接口，就可以进行无线数据收发，让你的设备能够随时随地接入Internet。

选型：GSM或CDMA

3、系统架构

基本功能增强功能内置TCP/IP协议栈，针对无线网络优化GPRS无线数据双向传输，提供RS232/485接口符合ETSI GSM Phase 2 标准，支持自动心跳，保持永久在线支持图形化参数配置、完善的自动重联机制,强大的数据通道自恢复能力、支持DTU断线告警、支持智能重连模式，大幅降低无效流量、支持中心为固定IP或动态域名、支持远程参数配置支持远程电话唤醒支持点对点、点对多点、多点对多点对等 数据传输、支持通过串口进行固件升级提供DTU在线/离线电平指示脚支持300-115200宽范围波特率,支 持数据位,奇偶校验位,停止位设置,支持硬件流控支持APN虚拟专网业务支持透明通信模式/控制通信模式/工业MODEM模式支持数据中心PING操作

4、产品优势

硬件资源优化设计，具备超高性价比、采用TCP滑动窗口技术，大幅提升数据传输效率数据100%可靠收发数据包全透明1:1真实转换支持多数据中心，自动切换复合式看门狗技术，永不死机适应低温和高温工作环境提供功能强大的二次开发平台

5、技术参数

外型尺寸90mm * 63mm * 24mm

重量190g

6、工作环境

工作温度-30°C～70°C

储存温度-40°C～85°C

湿度范围0-95%，非冷凝

7、电源

电压范围DC6V～35V

标准电源DC12V/500mA

功耗通信平均电流160mA@12VDC

在线待机电流40mA@12VDC

8、接口

天线接口50Ω/SMA 阴头

接收灵敏度-104dbm

SIM卡3V/5V，自动检测

用户数据接口DB9 RS-232/485

波特率300～115,200 bps

土壤墒情检测系统技术参数

※量 程：0～100%

※单 位：%(m3/m3)

※输出信号：0～2V（电压型）4～20mA（电流型）

※测量精度：±3%

※互换精度：< 3%

※复测误差：< 1%

※参数类型：土壤容积含水率

※测量原理：频域（FDR）

土壤墒情检测系统硬件参数

※工作电压：5～12V(电压型，典型值9V) 11～24V（电流型，典型值12V）

※静态电流：约 30mA

※工作频率：100MHZ

※响应时间：< 1秒

※测量稳定时间：2秒

※工作温度范围：-30℃～70℃

※测量区域：95%的影响在以中央探针为中心，直径为7cm、高为7cm的圆柱体内

土壤墒情检测系统物理参数

※探针长度：6cm

※探针直径：3mm

※探针材料：不锈钢(抗电解)

※密封材料：环氧树脂(黑色阻燃)

※电缆长度：标配2米（三芯屏蔽线)

土壤墒情检测系统功能说明

TM-100采用的是符合《土壤墒情监测规范SL364-2006 中华人民共和国水利行业标准》的频域法（FDR）技术，利用土壤中的水和其他介质介电常数之间的差异及频域法测试技术（Frequency Domain Measurements）研制的，具有快速、便捷和能连续观测土壤含水量的优点。该传感器配制灵活、测量精度高、性能稳定。安装时不破坏土壤结构，操作方便，可靠性高，维护及检定极为方便，可以方便实现《土壤墒情监测规范SL364-2006 中华人民共和国水利行业标准》的垂度1点法直至六点法，实现温室环境监测、土壤墒情采集、自动灌溉控制等系统集成，实现水分的长期动态连续监测。

土壤墒情检测系统安装要点

1． 检测时，将不锈钢探针完全埋于土壤之中，如下图所示。

土壤水份传感器安装示意图

土壤墒情检测系统基本配置

CPU：1.07GHZ以上，内存128M以上，操作系统：Windows2000、WindowsXP ，安装Excel2000或更更高版本。

土壤墒情检测系统软件安装

双击“setup.exe”文件,程序自动运行，点击下一步。直至出现许可证协议界面，选择接受协议，点击下一步。选择安装目录，然后一直点击下一步直到安装完成。

土壤墒情检测系统软件使用

1．将主机控制器线与上位机控制器线连接好，打开软件。按下主控器发送键，将数据发送到上位机。界面上显示所存储测试项目数据的对应曲线如下图。

2．数据上传后，软件界面正中会显示相应参数的曲线图，右下角表格里会显示对应在线传感器项目、采样时间间隔、总数据存储量等信息。用鼠标单击表格内某行，图型区就会单独显示相应参数的曲线图。

软件界面图

1． 数据保存及图谱复制

依次点“文件”―>“数据保存”，将数据保存到Excel工作表中。

依次点“文件”―>“复制图谱”，可将当前图型区内的曲线图复制到系统剪切板上，用户通过粘贴菜单或Ctrl V快捷键粘贴到Word等文档当中。

1土壤含水量垂向测点的布设

土壤含水量垂向测点布设视观测目的、水文地质条件及土层的厚度来确定观测土层的深度、观测点的数目。

垂向测点的数目可根据观测区域的具体情况采用以下的方案。

测点数 测点深度（cm）

一点法 30

二点法 20、50

三点法 10、30、50

四点法 10、30、50、70

五点法 10、30、50、70、90

六点法 10、30、50、70、90、110

土壤墒情仪器自动采集各作物的土壤水分，并将结果通过GPRS传输到省中心服务器，中心数据按照统一的格式将土壤墒情数据存储，监控与预警中心按用户的请求，从数据中心调用相应的数据反馈给用户，即墒情监测数据、旱灾预警数据、走势分析数据、报表分析数据、短信发布、信息发布、图形预警信息。

功能亮点一：实现省级土壤墒情监测数据的监管

不同渠道获得的信息可以在一个共同的平台上进行管理、分析，且各市、县土壤墒情管理部门可在统一的土壤墒情监控与预警信息平台下实现信息互通，进行具有针对性的分析研究。

功能亮点二：建立完善的信息发布

1．行业信息发布：农业相关的行业资讯、国家政策、法律法规，以及省、市、县相关的新闻资讯，形成与土壤墒情的数据库，从而为省、市、县提供相关的依据，建立一个信息交流平台。

2．供求信息发布：与种植户、农户建立信息交互的一个平台。可为作物提供供求发布的信息通道，进行信息共享与宣传推广。

功能亮点三：建设及时的旱情预警与短信通知

土壤墒情监控与预警信息平台提供预警信息的发布及短信通知，各市、县，各区域可将旱灾预警信息通过短信的方式发送到指定的区域监管部门，也可将预警信息发送到其下属部门与上属部门或指定的农户。预警信息包括灾害名称、影响区域、灾害程度及解决对策。

功能亮点四：图形预警与灾情渲染

平台将灾情按严重程度分为不同颜色，并在省级行政图中以点的形式表示，只要一打开平台的行政区域图，即可直观显示省内各区域的受灾情况如何。2100433B

墒，指土壤的湿度。墒情，指土壤湿度的情况。土壤湿度是土壤的干湿程度，即土壤的实际含水量，可用土壤含水量占烘干土重的百分数表示：土壤含水量=水分重/烘干土重×100%。也可以土壤含水量相当于田间持水量的百分比，或相对于饱和水量的百分比等相对含水量表示。

土壤水是植物吸收水分的主要来源（水培植物除外），另外植物也可以直接吸收少量落在叶片上的水分。土壤水的主要来源是降水和灌溉水，参与岩石圈-生物圈-大气圈-圈-水圈的水分大循环。