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生态环境监测系统

花匠小妙招
2024-11-08 09:12

Eco-Watch 生态环境监测系统
1966年澳大利亚著名水文与土壤物理学家Philip提出土壤-植物-大气连续体（Soil-Plant-Atmosphere Cotinuum，简称SPAC）的概念。主要内容是：水分经由土壤到达植物根系，进入根系，通过细胞传输进入木质部，由植物的木质部到达叶片，再由气孔扩散到大气中去，最后参与大气的湍流交换，形成一个统一、动态的互反馈连续系统，即土壤-植物-大气连续体（SPAC）系统。在这一连续体中存在物质、能量和信息的传递和交换，土壤、植物和大气是我们研究的对象，而水分在土壤、植物和大气中的传输更是研究的核心内容。
我国著名水文水资源学家刘昌明院士在此基础上提出了“五水”系统的相互作用问题即大气、植物、地表、土壤和地下水层中的水的相互作用和相互关系，也称之为五水转化。土壤-植物-大气（SPAC）系统中的水分因自然的和人为的作用必然要和地下水和地表水相联系。从土壤系统来看，土壤水的来源是大气降水、地下水的上升和人为输入地表水（如灌溉）等等；土壤水的散失，则包括直接由土面逸向大气，通过根系吸水进入植物体后蒸腾到大气中去以及由土壤层下渗到地下水层之中。因此这套“五水”转化理论不仅包括Philip提出的SPAC的内涵，而且有了一定程度的延伸。

Eco-Watch生态环境监测系统是一套针对这一研究推出的设备，可以监测植物生理生态的参数，气象因子，土壤参数，地下水质。Eco-Watch系统由数据采集器、供电单元、通讯部件、传感器和数据中心软件等组成，能实现野外无人看守的情况下长期监测；无线通讯模块可实现远程数据管理。

Eco-Watch可以监测的指标如下：
植物生理：叶面温度、植物茎流、茎/果实/树木生长变化
气象环境：风速、风向、温度、湿度、气压、降雨、蒸发、总辐射、光合有效辐射、净辐射、紫外辐射、CO2等。
土壤：土壤水分、土壤水势、土壤温度、土壤盐分、土壤热通量、土壤蒸散
地下水：水位、水温、pH、电导率、溶解氧、浊度等

应用领域
植物生理生态监测: 农作物生长监测、以及花卉、果树、蔬菜的温室培育。即可监测植物的实时生长状况，还可分析植物的长期生理特性，从而预测植物的生长趋势，并以报警形式反映植物是否受到干旱、高温等环境胁迫和生理胁迫。该技术使其成为进行不同材料、不同条件、不同样品处理、不同农学措施等科研和生产管理的有效监控工具。
气象监测: 作物气象、畜牧气象、林业气象、病虫害气象、农业气候、农田小气候和小气候改良、农业气象预报、农业气象观测。
土壤监测：农业研究，旱作农业，水资源调查，水利研究，水土保持，公路基建研究等
水质：地下水文资源，水质研究，养殖业等。

Eco-Watch系统组成
Eco-Watch系统包括五大部分：数据采集器、供电单元、通讯部件、传感器和数据中心软件。
一、数据采集器
采集器
Eco-DT智能可编程数字采集器

标准16个模拟通道；可扩展；
18位分辨率；采样频率：10ms到1day；另外还包括SDI-12传感器输入通道；
内存：32MB（约5000000个数据点）；
可进行数学、三角函数、比例及相关曲线、逻辑来计算模拟、数字通道的传感器的值；
RS232接口，有PC进行数据通讯；
U盘下载数据功能；

CEM20通道扩展模块
通过增加通道扩展模块(CEM20)，Eco-DT数据采集器增加通道容量变得非常简单。每个CEM20具有20个通用的数据采集通道，它连接到Eco-DT的一个模拟通道，这样有效地可以将总通道容量最大扩展到300个模拟输入。
CEM20采用相同的双重通道隔离技术，每个通道可以接入两个隔离的差分输入或者三个共享的单端输入，从而最大输入量进一步得到增加。

二、供电单元
市电交流220V，50HZ
太阳能电池板功率：标准配置20瓦，可根据现场情况选配不同功率，输出：17V左右，在野外环境中正常使用。
免维护电池65AH，使用寿命Max: 5年 Min3年

三、通讯部件

无线通讯GPRS 模块（可选）
接口：DB9 RS232/422
串行数据速率：110-57600b/s
SIM卡3V/5V
供电：
标准：+9V/500mA
范围：+5—+35VDC

内嵌标准TCP/IP协议栈，数据永远在线。
支持根据域名或IP地址访问中心。
手机短信（可选）阀值报警短信和实时值发送短信两种
电缆直接连接标准配置根据现场情况配备信号驱动/隔离装置，保证数据传输可靠性。
移动存储 U盘下载数据功能

四、传感器技术规格表

1）土壤：
MP406/土壤水分
测量范围：0～100% vol
测量精度：1 VSW%（特定标定后）
优于5 VSW%（一般）
测量时间 0.5秒

SEC2710/土壤水势张力计（农田土壤适用）
规格：15,30,46,60,90,120,150 cm长度可选
测量范围：0～-100kPa（-1Bar）
测量精度：±3%

EQ2/土壤水势
测量范围：0～-1000 kPa（-10Bar）
灌溉区田间土壤，干旱区土壤适用
测量精度：±10 kPa（0 to -100 kPa范围内）,
±5%（-100 to -1000 kPa范围内）
操作温度：0-40℃

STS/土壤温度
测量范围：-20℃～60℃
测量精度: 0.1℃
输出信号：PT100热电阻

5000L04/土壤盐分
测量范围：0～50 dS/m（包含温度测定功能）
测量精度：±0.5 dS/m
输出信号：0～5 V

HFT3/土壤热通量
测量范围：±100W•m2
测量精度：优于读数的5%

ETgauge/土壤蒸散
精度：已蒸发水的±1%
分辨力：0.01inch

2）植物生理：
LT-2M /叶片温度传感器
测量范围：5-50℃
测量精度：±0.2℃
内置上下2个温度传感器

包裹式Danagage/植物茎流（作物适用）
测量参数：绝对茎流值、每小时蒸腾速率、每天蒸腾速率、整个作物蒸腾量
探头类型及适用植株直径适应范围：
1) SGA2-WS，2.1～3.5 mm
2) SGA3-WS，2.7～4 mm
3) SGC5，5～7 mm
4) SGC9，8～12 mm
5) SGC10，9～13 mm
6) SGC13，12～16 mm
7) SGC16，15～19 mm
8) SGC19，18～23 mm
9) SGC25，24～32 mm
10) SGC40，32～45 mm
11) SGC50，45～65 mm
12) SGA70-WS，65～90 mm
13) SGA100-WS，100～125 mm
14) SGA150-WS，150～175 mm

TDP/植物茎流（林木适用）
测量范围：茎流量0～10000 g/h
测量精度：±3%
分别率：0.1 L/Hr
输出信号：电压
探头类型及适用植株直径范围：
TDP-30：70～200 mm
TDP-50：100～300 mm
TDP-80：大于180 mm

SF-4M/茎流传感器（小茎杆作物适用）
测量范围：约3ml/h max
用于1-5毫米直径茎杆

SF-5M/ 茎流传感器（小茎杆作物适用）
测量范围：约3ml/h max
用于4-10毫米直径茎杆

SD-5M/茎杆微变化传感器
测量范围：0-5000µm
测量精度：0.002mm(w/filter)
用于5-25毫米直径茎杆(5-50℃)

SD-6M/树干微变化传感器
测量范围：0-5000µm
测量精度：0.002mm(w/filter)
用于2-7厘米直径树干(5-50℃)

FI-LM/果实变化传感器
测量范围：30-160mm
测量精度：0.065mm
用于测量圆形果实(5-50℃)

FI-MM/果实变化传感器
测量范围：15-90mm
测量精度：0.038mm
用于测量圆形果实(5-50℃)

FI-SM/果实变化传感器
测量范围：7-45mm
测量精度：0.019mm
用于测量圆形果实(5-50℃)

DD/测树计（直径）
适用：直径0-20cm，(>20可定制)
精度：<5微米
测量范围：11mm，重调可一直扩大。

DR/测树计（半径）
适用：直径>8cm，
精度：<5微米
测量范围：11mm，重调可一直扩大。

DC测树计（半径）
直径0-32cm，(>32可定制)
精度：<5微米
测量范围：11mm，重调可一直扩大。

DV/测树计（纵向）
适用：直径>8cm，
精度：<5微米
测量范围：11mm，重调可一直扩大。

3）气象环境：
GS1/总辐射
测量范围：0-2000 W/m2
精度：±10%（-10到+40℃）
光谱响应：305-2800nm
工作温度范围：-40到+80℃

SR2/总辐射器
测量范围：0-2000 w/m2
精度：5%
光谱响应：400-950nm
工作温度范围：-20到+60℃

QS2/PAR光量子
灵敏10.0mV/mmol•m-2•s-1（400-700nm）
准确度±5%（20℃）
稳定性优于±2%每年

SKS 1160/净辐射
光谱范围：305-2800nm
输出：0－50mV

UV3p-x/紫外辐射
灵敏度1mV/W•m-2
准确度±7.5%（20℃）
A：373±2nm峰值;31±2nm 带宽
B：313±2nm峰值;26±2nm 带宽
AB：360±5nm峰值;72±5nm 带宽

010C-1风速
测量范围：0～60 m/s
测量精度：±1%
输出信号：11 V

024A/风向
测量范围：0～357°
测量精度：±3°
输出信号：0–5 V

083D-1-35/空气温湿度
温度测量范围：-50～50℃
温度测量精度：±0.1℃
温度输出信号：PT100热电阻
湿度测量范围：0～100％
湿度测量精度：±3%
湿度输出信号：0～1 V

092/大气压力
测量范围：600-1100 hPa
测量精度：±1 hPa
输出信号：0～1 V

RGS/降雨量
测量范围：0～4 mm/min
测量精度：±0.4 mm
输出信号：开关量

WLS/蒸发
液位测量范围：0～1 m
测量精度：±1mm
输出信号：0～5 V

GMP343/ CO2探头
测量范围:
0…1000 ppm:± (3 ppm + 1 %的读数)
0…2000 – 0…2 %* :± (5 ppm + 2 %的读数)

4）水质参数：

WLS/水位
测量范围：0... 0.5m，1m，10m，30m，50m
测量精度：满量程的1%FS
输出信号：4...20mA

WTS/水温
测量范围：-20℃...+60℃
测量精度：0.1℃
输出信号：PT100热电阻

270-WQ201/pH
测量范围：0～14 pH
测量精度：满量程的2%
输出信号：4～20 mA

270-WQ301/电导率
测量范围：0～5 000、0～10 000、0～20 000 mS/cm
测量精度：满量程的1%
输出信号：4～20 mA

270-WQ401/溶解氧
测量范围：0～100% 饱和度, 0～8 ppm
测量精度：满量程的±0.5%
输出信号：4～20 mA

270-WQ710/浊度
测量范围：0～50 NTU, 0～1000 NTU
测量精度：满量程的±0.5%
输出信号：4～20 mA

五、系统安装套装
包括2米安装支架套装，数采防护箱；
电源供电系统,65Ahs,12v 充电电池组；
20瓦太阳能板及安装支架，
YZD-12N型光伏电压控制器，过充过载电源保护（中国制造）

六、定制化客户软件
Eco-Watch生态监测系统软件
 全中文操作软件，简单易用
 支持折线图显示，环境变化情况一目了然
 支持多个参数折线图同屏显示，无需反复切换
 历史数据查询功能
 警戒值报警功能，第一时间发现突发事件，并通知用户
 测量数据短信可以实时发到手机上
 数据可以直接导出Excel监测报表
 定期数据备份，防止数据丢失
 软件免费终身升级。