多层土壤墒情监测站、土壤水分监测系统
多层土壤墒情监测站、土壤水分监测系统概述
1.1 产品简介
多层土壤墒情监测站、土壤水分监测系统是一种集气象数据采集、存储、传输和管理于一体的无人值守的气象采集系统。它在工农业生产、旅游、城市环境监测和其它专业领域都有广泛的用途。
多层土壤墒情监测站、土壤水分监测系统由气象传感器、气象数据采集仪和计算机气象软件三部分组成。可同时监测大气温度、大气湿度、土壤温度、土壤湿度、雨量、风速、风向、气压、辐射、照度等诸多气象要素；风速风向传感等传感器为气象专用传感器，具有高精度高可靠性的特点。气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、气象数据定时存储、参数设定、友好的人机界面和标准通信功能。
系统内置大容量FLASH存储芯片；多种通讯接口可以很方便的与计算机建立有线通讯连接，若选配GPRS无线通讯模块还可实现气象设备与计算机监控中心的远程无线连接。
1.2 产品功能
◆实时监测风速、风向、雨量、温度、湿度、气压、太阳辐射、土壤温度、土壤湿度等要素气象参数；
◆微电脑气象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、定时存储、参数设定、参数和气象历史数据掉电保护等功能；
◆汉字液晶键盘人机界面，人机界面友好；
◆数据浏览功能。能提供局域网数据浏览、互联网数据浏览、手机数据浏览等多种数据浏览途径供用户
选择；
◆灵活的系统组网方式。通讯功能支持MODBUS通讯协议。提供标准有线（485、232/ USB）、无线（GPRS/
LAN/电台/WIFI/卫星）等多种通讯方式供用户选择。灵活与气象计算机组成气象监测系统；
◆可靠供电系统。提供市电、直流和太阳能系统等多种供电方式供用户选择；
◆采用全不锈钢、金属喷漆支架和野外防护箱，外形美观、耐腐蚀、抗干扰；
1.3 系统特点
◆电源系统:交流220V、直流12V、太阳能等,根据用户需要选配。
◆可靠运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。
◆完善的防雷击、抗干扰等保护措施。
◆硬件和软件均采用模块组合式开放性设计，可灵活组合使用。
◆监测要素可按实际需求选配。模块化设计极大的方便了后期设备的调试和升级。
◆通讯方式可根据传输距离来按需要选配，为方案提供性价比。
◆气象WEB发布系统可以让用户在局域网和互联网上随时使用浏览气象站现场气象数据。
◆客户端浏览：可以通过软件客户端，实现局域网、互联网上查询、统计气象站现场气象数据.
2系统设计
2.1 系统设计目标
根据客户需求，提供能够充分体现和满足客户个性化需求的解决方案.
2.2 系统设计原则
1）兼容性原则。
系统提供灵活的设置，可兼容国内外各种传感设备，进行数据采集与处理，在保证功能的前提下，可以限度降低系统成本。
2）易用性原则。
系统使用人员范围广，使用人员的计算机水平层次不一，很多地方缺少计算机专业人员，该系统做到操作简便，维护简单，易学易懂。
3）可靠性原则。
硬件设计时具备操作与安全保护机制，限度减小用户误操作导致的错误或损失。采用可靠稳定的数据传输系统，采集中心以查询方式主动调取采集器数据，具备心跳机制，断线重连机制等，保证各项性能可以长时间稳定运行。
4）安全性原则。
系统的用户根据业务的需要，具有不同的安全级别及操作权限，系统能充分发挥操作系统、数据库、应用软件三层安全保证措施，以保证数据的安全性。
5）易二次开发、易维护性原则。
采用封装技巧，建立稳定的底层工具，核心技术文档随系统发布等手段，使具有基本技术水平的系统维护人员可以在一定程度上对系统进行较复杂的维护及一般性扩充。
6）环保节能原则。
采用无污染优化的电源管理设备，可控的系统功耗，以较小的太阳能电源系统即可实现应有功能。
2.3 产品配置
根据客户需求及项目需要，整体配置如下：
名称 型号 数量 量程 分辨率 精度 备注
土壤温度传感器 JZ-2.5V-V2 1个 -50～80℃ 0.1℃ ±0.5℃ 线长10米
土壤湿度传感器 JZ-12V-V2 1个 0~100，0.1% ±3% 线长10米
土壤氮磷钾传感器 JZ-12V-W2 1个
测量量程：0～2000mg/kg N/P/K含量分辨率：1mg/kg N测量精度：±3% K测量精度：±3% P测量精度：±5% 探针长度：5.5cm 0.01pH ±0.1pH 线长10米
土壤盐分传感器 JZ-12V-V2 1个 0～8000mg/L 1mg/L 0~1000mg/L，＜+9%
1000~3000mg/L，＜+3%
3000~5000mg/L，＜+4%
5000~8000mg/L，<+2% 线长10米
数据采仪集 JZ-HB 1台 多通道数据采集，液晶屏幕显示，带232和485接口，LCD背光，进行数据采集、存储、及显示；供电方式：220V交流/12V直流并存
金属防护箱 大防护箱 1个 野外防护箱，防湿防潮，内置隔板，外置锁具，内装采集仪，蓄电池，太阳能控制器等
气象站支架 JZ-3.5ZJ 1套 金属喷漆两节式支架，牢靠稳固，带防风拉锁，外观美观，承载防护箱、传感器、太阳能等
防雷装置 JZ-HB 1套 避雷针1根，避雷线及附件、避雷角钢、浪涌保护器1套
市电供电 1套 电源稳定、牢靠，可持续给系统供电
串口通讯 1套 RS485通讯线1根，线长5米；RS232通讯线1根，线长2米；232转485转接头1个；USB转232转接线1根
GRPS模块 1套 采用TCP透明传输，数据传至气象软件（自配SIM卡）
单机版气象站软件 JZ-HB 1套 可导入导出数据，绘制波形图、报表、数据上传、参数远程配置等功能
3产品简介
3.1 数据采集仪介绍
数据采集仪是一种集气象数据采集、存储、传输和管理于一体的无人值守的气象采集系统。它在工农业生产、旅游、城市环境监测和其它专业领域都有广泛的用途。
数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、气象数据定时存储、参数设定、友好的人机界面和标准通信功能，可以根据用户的需求很方便的与计算机建立有线（RS485、RS232、USB等）、无线通讯（GPRS、WIFI、LAN、Zigbee等）连接。
3.2 主要技术参数
环境温度：-30~85℃
采样频率：0.5s/次
标准工作电源：220VAC /DC12V
宽电压输入：8~40V
显示形式：192*64全点阵液晶显示，
可以显示12*4个汉字，整体界面清晰美观；
功耗：整机功耗不大于 2W
数据储存容量： 4M
3.3 产品功能
1．功能要求：智能采集、转发、存储，具有自动、人工召测功能；
2．存储容量：每4小时存储一次数据，可存储6年多气象数据；
3．具有标准USB/RS232/RS485端口，可方便接入PC机或笔记本电脑；
4．可提供标准MODBUS协议，供用户实现上位机软件二次编程；
5．通信方式：具有GPRS/GSM短信通讯方式，支持LAN/WIFI/Zigbee方式的扩展；
6．具有外部接口扩展功能：可实现U盘存储功能，实现大量数据的存储；
7．可现场和远程对设备进行各项参数设置或读取的编程操作；
8．电路设计合理，抗外界干扰能力强；
9.支持时间校准功能；支持XPH、标准MODBUS双协议切换；
10传感器通道：16路 扩展存储：U盘存储2G 通讯波特率：9600bps
4传感器
4.1土壤温度传感器
产品简介
土壤温度传感器（变送器）采用高精度热敏电阻作为感应部件，具有测量精度高、稳定性好等特点。信号变送器采用先进的电路集成模块，可根据用户的不同需求将温度转换为相应的电压或电流信号。仪器体积小巧，安装方便且便携，性能可靠；采用专有线路，线性好，负载能力强，传输距离长，抗干扰能力强。可广泛用于气象、环境、实验室、工农业等领域的温度测量。
技术参数
测量范围：-50～80℃
准 确 度：±0.5℃
供电方式：DC2.5V
输出形式： 0～2.5V
负载能力：电流型输出阻抗≤300Ω
电压型输出阻抗≥1KΩ
工作环境：温度-50℃～80℃，湿度≤,100RH
产品重量：探头 145 g ，带采集仪 550 g
产品功耗：0.5 mW
4.2 土壤湿度传感器
产品简介
土壤湿度传感器(变送器)是一款高精度、高灵敏度的土壤水分测量仪器。本传感器采用电磁脉冲原理测量土壤的表观介电常数，从而得到土壤真实水分含量，具有快速准确、稳定可靠、不受土壤中化肥和金属离子的影响等特点。本仪器可广泛应用于农业、林业、地质、建筑等行业。
技术参数
测量范围：0～100
准 确 度：±3%
供电方式： DC5V
输出形式:0～2.5V
负载电阻: 电压型：RL≥1K，电流型：RL≤300Ω
工作温度：-50℃～80℃
相对湿度：0～100
产品重量：探头 220 g，带变送器 570 g
产品功耗：275 mW
4.3 土壤氮磷钾传感器
◆ 测量参数：土壤温度、有效氮含量、有效磷含量、钾离子含量
◆ 温度量程：-30～70℃
◆ 温度分辨率：0.1℃
◆ 温度精度：±0.3℃
◆ N/P/K含量测量量程：0～2000mg/kg
◆ N/P/K含量分辨率：1mg/kg
◆ N测量精度：±3%
◆ K测量精度：±3%
◆ P测量精度：±5%
◆ 探针长度：5.5cm
◆ 探针直径：3mm
◆ 探针材料：不锈钢
◆ 密封材料：环氧树脂
◆ 响应时间：2秒 RS485接口型：
◆ 工作电压：5～24V
◆ 工作电流：24～30mA，
4.4土壤盐分传感器
新一代土壤盐分传感器吸取了国外同类仪器的先进技术，结合我国的情况和使用要求研制而成。
◆结构简单、性能稳定、操作方便；
◆采用先进的陶瓷技术，直接埋入土中，免维护；
◆集成度高、体积小、功耗低、携带方便，将采样电路板集成到探头部分，减少信号传输距离避免很多的干扰信号；
◆真正实现低成本、低价格、高性能；
◆寿命长、便利性、高可靠性；
◆支持二次开发；
本产品适用于农业灌溉、花卉园艺、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验等领域，同时也可以用作地下输油、输气管道及其它管线的防腐监测。
技术参数
测量范围：0～8000mg/L
分 辨 率：1mg/L
准 确 度：0~1000mg/L，＜+9%
1000~3000mg/L，＜+3%
3000~5000mg/L，＜+4%
5000~8000mg/L，<+2%
供电方式：□ DC 12V
输出形式：□ 电压：0~2.5V
工作环境：温度：-10℃～60℃，湿度：0~95%RH
6系统组网
现场自动气象站与中心气象计算机之间的组网方式大致可分为有线和无线两种组网方式。有线通讯方式有RS232通讯、RS485通讯、RJ45通讯；无线通讯方式有WIFI通讯、Zigbee通讯、GPRS无线通讯；
6.1 RS232/RS485通讯方式
自动气象站与中心气象计算机之间采用RS232进行通讯，有效距离15米，还可以通过485总线进行组网，有效距离可以达到800米。中心气象计算机可与多台自动气象站组成气象监测网络。
6.2GPRS无线通讯
6.2.1概述
GPRS无线通讯方式。在自动气象站直接布线不方便的情况下，可以采取GPRS无线数据通信网络的方式来传输气象数据，中心气象计算机可以与多台PH自动气象站通过移动GPRS无线数据通信网络组成气象监测网络。
6.2.2 产品简介
GPRS模块利用GPRS/CDMA 1x网络平台，实现数据信息的透明传输，在网络结构上实现虚拟数据专用网，具备RS232/422/485或TTL电平接口，高性能、工业级，外置式，适用于使用环境恶劣的各种工业监控、交通管理、气象等应用场合。
6.2.3技术指标
1.GPRS数据：
GPRS Class 10
编码方案：CS1 - CS4
符合SMG31bis技术规范
