儀器組成及原理
土壤凍土監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器和土壤層傳感器等組成。
數(shù)據(jù)采集器控制整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量、采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算及存貯。經(jīng)數(shù)據(jù)采集器在線(xiàn)計(jì)算或研究者離線(xiàn)處理，可得到土壤溫度、土壤濕度、土壤電導(dǎo)率、土壤熱導(dǎo)率、土壤熱通量，土壤表面溫度等，這些特征是用于活動(dòng)層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究的主要參量。
數(shù)據(jù)采集具有良好的人機(jī)界面，可以在現(xiàn)場(chǎng)不借助外部設(shè)備檢查設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行狀況。具有足夠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖
每套活動(dòng)層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖
系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖
活動(dòng)層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝示意圖
活動(dòng)層監(jiān)測(cè)系統(tǒng)地上部分的安裝立體圖
系統(tǒng)供電與防雷
系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)站采用太陽(yáng)能-蓄電池直流浮充供電方式。測(cè)站電池容量配置綜合考慮了各種設(shè)備的功耗及其當(dāng)?shù)貧夂驐l件等，電源模塊均有可靠的防雷電設(shè)計(jì)，有效避免從電源回路引入的雷擊信號(hào)。在日照期間該系統(tǒng)給蓄電池充電，在夜間或連續(xù)陰雨期間使用蓄電池存儲(chǔ)的電能。鐵塔必須保證接地電阻達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樵O(shè)備的防雷系統(tǒng)的地線(xiàn)全部采用鐵塔的大地。
系統(tǒng)的通訊單元
通訊單元負(fù)責(zé)完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)傳輸回監(jiān)控中心。也可以將中心的控制命令發(fā)送到監(jiān)測(cè)站，主要包括GPRS/3G/4G無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備、及相關(guān)應(yīng)用軟件構(gòu)成。根據(jù)我公司的系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)，各個(gè)分站點(diǎn)數(shù)據(jù)量不大。
對(duì)數(shù)據(jù)的收集可進(jìn)行如下操作：
1：取卡（2G存儲(chǔ)卡），用***通過(guò)電腦讀取內(nèi)部數(shù)據(jù)。
2：使用筆記本電腦對(duì)各個(gè)站點(diǎn)的采集器通過(guò)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。
3：利用無(wú)線(xiàn)通訊實(shí)施辦公室無(wú)線(xiàn)監(jiān)控收集數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖：
土壤活動(dòng)層觀(guān)測(cè)系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)
1）、擁有多年高原作業(yè)的專(zhuān)業(yè)工程師隊(duì)伍，可以很好的適應(yīng)高原反應(yīng)。
自2002年以來(lái)我公司共有40以上人次高原安裝調(diào)試記錄，分別在珠峰5800米，5200米，唐古拉山脈，可可西里地區(qū)，阿里地區(qū)，那曲，海北門(mén)源，青海果洛，天山一號(hào)冰川以及青藏鐵路沿線(xiàn)各個(gè)地點(diǎn)等3000-6000米的高原承擔(dān)各種觀(guān)測(cè)系統(tǒng)的安裝調(diào)試和技術(shù)維護(hù)項(xiàng)目。
2）、在低溫高寒環(huán)境下使用，穩(wěn)定性強(qiáng)，有多年無(wú)故障運(yùn)行記錄。
2003年安裝的凍土含水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，氣象輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已經(jīng)無(wú)故障連續(xù)運(yùn)行10年以上。
3）、高精度集成
這個(gè)系統(tǒng)選用的設(shè)備都是上等的，但是數(shù)量不多，相對(duì)安裝設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。
4）、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳輸功能
提供了遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，這樣不僅僅是遠(yuǎn)程攝像監(jiān)控，而且視頻圖像也是寶貴的數(shù)據(jù)資源。
5）、系統(tǒng)測(cè)量精度高，在各個(gè)溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)優(yōu)異。
電壓測(cè)量分辨率為0.33uV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于招標(biāo)的0.1mV的要求，電流和電阻的精度也均優(yōu)于要求。
6）、數(shù)據(jù)下載有效率高，支持?jǐn)嗑€(xiàn)續(xù)傳，丟失自動(dòng)補(bǔ)充。
中心端軟件可以自動(dòng)下載所有斷面數(shù)據(jù)，下載期間遇到停電或者其它電腦關(guān)機(jī)問(wèn)題都能在重啟后自動(dòng)恢復(fù)，自動(dòng)記錄指針，無(wú)重復(fù)下載，不需要人工干預(yù)。
7）、擴(kuò)展性良好（SDI-12，RS485總線(xiàn)，模擬擴(kuò)展，弦振通道擴(kuò)展）
各個(gè)通道的擴(kuò)展均為我公司獨(dú)立設(shè)計(jì)，具有很好的擴(kuò)展性，在增加傳感器時(shí)候，只需要修改程序即可，大量傳感器增加需要添加擴(kuò)展板。
8）、支持一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)，也支持多點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)，便于維護(hù).
現(xiàn)在的采集器在一對(duì)多點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)都能實(shí)現(xiàn)，本系統(tǒng)采集器具有并發(fā)多任務(wù)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，支持多個(gè)用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)一臺(tái)采集器。方便現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程的同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)。
9）、具有自動(dòng)維護(hù)提醒系統(tǒng)，可以發(fā)郵件對(duì)設(shè)置條件的數(shù)據(jù)進(jìn)行提示。
用戶(hù)可以隨意設(shè)計(jì)一個(gè)條件，在該條件滿(mǎn)足時(shí)候，系統(tǒng)可以發(fā)郵件或者短信進(jìn)行提示。
現(xiàn)場(chǎng)安裝案例
A) 中國(guó)科學(xué)院2013年野外觀(guān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)修繕購(gòu)置的土壤水分站部分現(xiàn)場(chǎng)
1）鶴山氣象觀(guān)測(cè)場(chǎng)安裝現(xiàn)場(chǎng)(如下圖):
2) 西雙版納氣象觀(guān)測(cè)場(chǎng)安裝現(xiàn)場(chǎng)（如下圖）：
3）鼎湖山氣象觀(guān)測(cè)場(chǎng)安裝現(xiàn)場(chǎng)（如下圖）：
B) 我公司近年來(lái)負(fù)責(zé)供貨并提供現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試的更多現(xiàn)場(chǎng)案例（一部分）：
中科院寒區(qū)旱區(qū)與環(huán)境工程研究所活動(dòng)凍土觀(guān)測(cè)系統(tǒng) 錫林浩特國(guó)家氣候觀(guān)象臺(tái)土壤水分測(cè)量系統(tǒng)
中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所土壤監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 貴州省林業(yè)科學(xué)研究所生態(tài)研究所土壤溫度土壤水分測(cè)量系統(tǒng)
中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所土壤溫濕儀系統(tǒng) 中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所STP01_DT活動(dòng)層水熱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所光照與土壤監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 寧夏大學(xué)土壤溫濕度測(cè)量系統(tǒng)
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