一、系統概述：

我國做為傳統的農業大國，在農牧業機械化方面還有很大的提升空間，為了提高農牧業抗旱防澇的管理水平，快速掌握土地墑情動態，提前采取預防措施，智能科學地判斷農情信息，避免或減少旱災澇災造成的損失，逐步建立起廣泛覆蓋的土壤墑情實時在線監測網絡已經成為一項十分重要的工作。TINEL-5DS土壤墑情在線監測系統能夠全面、科學、真實地反映被監測區的土壤變化，可及時、準確地提供各個監測點的土壤墑情狀況，為減災抗旱提供重要的基礎信息。

TINEL-5DS土壤墑情在線監測系統能夠實現對土壤濕度（土壤水分）的長時間的連續的實時的監測。用戶可以根據各區域的監測需要，靈活布置土壤水分傳感器的監測數量及測量深度，將傳感器布置在不同的深度，測量各剖面土壤水分情況。系統還提供了額外的擴展能力，可根據監測需求增加其它環境要素的傳感器，測量土壤溫度、熱通量、電導率、土壤水勢、土壤PH值、地下水水位、地下水水質以及空氣溫度、空氣濕度、光照強度、環境風速、環境風向、降雨量、蒸發量、大氣壓力，太陽輻照量等信息，從而滿足系統功能升級的需要和各種科研課題的研究需要。連接計算機數據系統軟件后可查看測量站點的實時數據，并可以預設采集設備各項參數，灌溉控制參數，同時數據可以下載至數據庫，生成報表，以便存儲及打印。該系統可廣泛適用于環境保護，氣象氣候，生態環境、農業墑情，林區環境，水利信息，建筑節能等科研及教學領域。

二、系統解決方案

1、系統構成

     土壤溫濕度監測系統主要由監測數據采集中心、通信網絡分線盒、數據采集處理器和土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器五部分構成。

◆ 監測中心

     硬件主要由計算機、打印機等組成。

     軟件主要有操作系統平臺、土壤溫濕度監測系統軟件、辦公軟件、數據庫軟件等組成。

◆ 通信網絡

     無線網絡方式：中國移動GPRS網絡和INTERNET公網。

   有線通訊方式：系統可采用點對點式，或485數據總線組網方式，各傳感器監測點設置分線盒。

◆ 數據采集設備

     數據采集設備可根據供電類型分為市電供電土壤水分監測終端、太陽能供電土壤水分監測終端和電池供電土壤水分監測終端。

◆ 土壤水分傳感器

根據監測需求，可采用一路土壤水分傳感器實現單點監測；也可采用多路土壤水分傳感器，并將傳感器布置在不同的深度，實現監測站點的剖面土壤水分檢測。

◆ 土壤溫度傳感器

根據監測需求，可采用一路土壤溫度傳感器實現單點監測；也可采用多路土壤溫度傳感器，并將傳感器布置在不同的深度，實現監測站點的剖面土壤溫度檢測。

2、系統功能及特點

     TINEL-5DS土壤墑情監測系統可實現全天候不間斷監測。現場監測設備自動采集土壤水分和地溫的實時數據，并利用485數據總線方式或GPRS無線網絡實現數據遠程傳輸；監控中心自動接收、自動存儲各監測點的監測數據到數據庫中。系統主要功能如下：

     ● 符合最新水分監測規范SL 364-2006。

     ● 實時監測土壤水分，各監測點可靈活進行單路測量或多路剖面測量。

     ● 可選配智能灌溉功能，土壤水分超過預設下限值時，可實時控制節水灌溉系統啟動。

     ● 可擴展土壤溫度、水勢、電導率、PH值以及地下水參數、氣象參數等監測功能。

     ● 數據采集、存儲頻率可靈活調整，可遠程設置監測設備工作參數。

     ● 監測設備只在采集數據時才給傳感器供電，節電高效。一方面節約了能源，另一方面避免了因長期供電導致土壤物理性質變化所形成的測量誤差。

     ● 支持點對點、485數據總線、GPRS、局域網等多種通訊方式。

     ● 可同時監測上百個點的土壤含水量和地溫數據。

    ● 具備監測數據的統計、分析功能，數據報表可導出、可存檔、可打印輸出。

3、系統主要硬件設備

（1）土壤墑情監測數據采集儀

◆ 安裝方式：三角架/立桿/壁掛式安裝。

◆ 供電方式：太陽能供電DC 12～24V/市電AC 220V。

◆ 傳感器供電電壓：12～24V。

◆ 與監控中心通信方式：點對點式/485數據總線方式/GPRS無線通訊方式。

◆ 數據上傳方式：采集器按頻率采數存儲+實時上傳。

◆ 核心產品：TINEL-5DS土壤墑情監測采集儀內核采用16位高性能微處理器，系統時鐘可達36MHz，整機功耗不大于0.2W，低功耗作業、執行效率高，且集成2MB大容量據存儲芯片，存儲時間間隔1～240分鐘自由設定，按分鐘存儲可保存三十天以上的數據，整點存儲可達五百天以上；數采儀可實時監測多路土壤含水量數值，并根據用戶預設灌溉參數值進行智能比對及自動管控，當達到預設閥值時，即會向執行單元下達操作指令。內置高品質電源適配器，交直流兩用電源。配有大屏幕液晶顯示屏（115*65(mm)），結合輕觸薄膜按鍵，可實現數據查詢，功能設定，參數修改等功能，并集成有USB/RS232/RS485/GPRS等多種通訊接口，靈活組網，穩定性強。

     ● 產品特點

     1、數據采集、傳輸一體化設計。

     2、點對點式/485數據總線方式/GPRS無線通訊方式在線功耗低，在線平均電流≤10mA。

     3、可選配水文、水資源等多種數據傳輸規約。

     4、支持各家組態軟件，支持用戶自行開發軟件系統。

     ●  技術參數

     硬件配置：8通道/16通道/24通道/32通道/256通道（485數據總線模式）。

     存儲容量：4MB內存芯片，可存儲數據50000條以上，連續監測整點數據五百天以上。

     供電電源：12V～24V DC。

     功    耗：待機電流＜0.1mA/12V；

               在線電流≤5mA/12V；

               發送電流≤50mA/12V；

               實時在線平均電流：≤10mA/12V。

     工作環境：環溫：-40～+80℃；環濕：≤95%。

4、系統軟件功能：

   TINEL-5DS土壤墑情監測系統軟件，可在Windows7以上的操作系統環境運行，具有強大、平穩的程序兼容性，可通過有線接口或無線網絡等方式與監測站點建立連接，人機界面友好，各項功能設計簡潔直觀，圖文并茂，可實時查看各監測站點的觀測數據和定時下載歷史數據，并提供數據查詢與數據統計功能，使監測成果一目了然，可在系統軟件上遠程設置現場監測站點的各項參數及功能（系統時鐘、采集時間、灌溉時間、灌區狀態，等），RS485/GPRS動態組網，可支持數百臺監測站點并發通訊；數據下載及存儲時間可以自由設定，數據存儲格式為EXCEL標準文件格式，可生成數據圖表，供其它軟件解析調用。可實現標準MODBUS數據通訊協議，使各種開發平臺兼容暢通無阻。

運行環境：可在Windows10、Windows7、Windows8操作系統環境運行；

采集功能：實時數據查看及下載、歷史數據下載、實時/歷史數據查詢及統計、自動/手動清空存儲器、系統時鐘同步、采集時間設定、配置站點信息、建立/刪除監測站點，等。

控制功能：系統時鐘同步、采集時間設定、自動/手動控制模式、灌溉控制參數、實時灌區狀態、配置站點信息、建立/刪除監測站點，等。

數據功能：數據查看、存儲、下載、查詢、時間段（年/月/日/時/分）統計、生成報表、清空，等。

組網規模：RS485總線模式：1～255臺，GPRS無線模式：1～N臺，點對點模式；

通訊接口：USB、RS-232、RS-485、LAN、GPRS、微波傳輸，等。

   通訊協議：TINEL天諾環能自定協議、Modbus標準數據通訊協議。

5、儀器觀測支架及安裝配件（可選配）：可選用三角式可伸縮結構或固定式風桿結構，三角支架采集優質鋼材設計，防腐抗銹，外形設計美觀，功能齊全，安裝方便。伸展高度約在1.8-2.5米左右，占地面積約3平方米，三個地腳預留安裝固定孔，可固定在水泥地面、鋼板或木材等基礎設施上。

6、USB-K2大容量數據存儲器（可選配）：若采集儀本身的芯片存儲空間不能滿足用戶數據存儲的需求，可在采集儀之外配置大容量數據存儲器，采集儀內部需要配套有數據同步處理模塊，在采集儀面板上采用USB標準接口連接外置大容易優盤，優盤在使用前，需要通過我公司配套的系統軟件寫入系統文件方能用于數據存儲功能，優盤容量大于8GB，最大密度存儲數據也可以存儲上百年時間，真正的無*存儲。當數據存儲到一段時間需要導出時，接優盤從采集儀上拔下，連接到計算機上，通過系統軟件進行數據讀取和導出等操作。

7、供電電源系統（可選配）：可實現交直流兩用的模式，即220V市電電源及12V直流電源可同時使用；在無電地區，可采用太陽能電池板與可充電電池組配合使用，來完成觀測站點的循環供電。

交流電源：設備備用專用的直流電源適配器，可以直接通過市電電源（220V）為設備供電。

直流電源：可選用任意12V直流電源為設備供電；在野外無電地區，可采用太陽能供電方式，備配太陽能電池板30W以上，為蓄電池充電，以完成白天夜間不間斷為設備供電，適用于太陽光照資源豐富的地區使用。

8、數據通訊系統（可選配）：系統提供標準的USB/RS232/RS485通訊接口，可以滿足用戶有線長距離數據傳輸，還可以通過微波或GPRS無線通訊模塊來實現遠程數據傳輸、系統組網等功能。

   有線通訊：標準USB/RS232或RS485通訊接口；RS232接口標配數據通訊線12米；配備RS485接口后，數據通訊距離可延長至800米以上。

   無線通訊：可采用微波或GPRS通訊方式；微波通訊是點對點式通訊，一般有效通訊距離在5KM以內，無通訊費用，適用于地勢平坦、無高大障礙物阻擋等地區。GPRS通訊，采用的手機信號與互聯網結合的通訊方式，按流量收取通訊費用，適用于有手機信號的地區使用，并要求計算機能夠連接互聯網（最好有固定IP地址），可實現一個監測中心同時連接多個站點的組網通訊，方便快捷，便于管理。

9、TDR-6土壤水分傳感器

 TDR-6土壤水分傳感器是天諾環能研發的測量土壤含水量與溫度數據的智能一體傳感器，高度集成，使用方便，堅固耐用，是目前比較常用的土壤水分（四探針）和溫度（五探針）測量方法。傳感器將溫度和濕度測量元件高度集成，外殼采用ABS工程塑料和環氧樹脂密封而成，防護等級達到IP68標準，前端探針采用316級不銹鋼精密加工而成，防腐耐用，可深入各種土質測量。傳感器可以根據用戶需求設計成模擬信號或數字信號輸出，性能穩定，數據測量不受土壤機理影響，適用地域廣闊，性價比高，維護成本低，土壤溫濕度傳感器主要應用在農業灌溉系統，土壤墑情監測，水文水利監測等方面，可與數據采集儀及灌溉控制器一起組成自動灌溉控制系統。

 ●性能指標

設計標準：符合《土壤墑情監測規范SL000-2005中華人民共和國水利行業標準》的規范要求

測量參數：土壤容積含水量。

計量單位：%（m3/m3）。

測量范圍：0～100%（m3/m3）。

測量精度：±2%（m3/m3）。

測量區域：90%的影響在圍繞中央探針的直徑3cm、長為6cm的圓柱體內。
穩定時間：通電后約1秒。

響應時間：響應在1秒內進入穩態過程。

工作電壓：，或：DC 3～5V。

輸出信號：4～20mA標準電流環、RS-485數字信號，或0～2.5V電壓信號

密封材料：ABS工程塑料，密封等級達到IP68標準。

探針材料：316不銹鋼探針，防腐抗銹，堅固耐用。

電纜長度：標配長度5m。

10、土壤溫度傳感器測量指標：（可選配TDR-6A型）

測量范圍：－40～100℃

測量精度：±0.2℃

信號輸出：標準鉑電阻

信號轉換：可轉換為4～20MA標準電流信號，或RS485信號

電纜長度：出廠標配5米屏蔽線

芯片封裝：304不銹鋼圓柱外殼，防腐抗銹

集成封裝：可與土壤水分傳感器集成封裝為一體傳感器。

11、土壤熱通量傳感器測量指標：（可選配JZRL-2型）

  JZRL-2熱通量傳感器根據熱電效應原理，采用繞線電鍍的方式，構成多結點熱電堆來測量溫度梯度，由其不同的金屬性能決定，可實現由熱輻射導熱性引起的瞬時驟變的熱傳遞數值的測量，可通過兩個不同材料結點之間的溫差熱電勢來直接測定熱通量，輸出的毫伏電壓信號與熱通量值成正比，熱傳感器由于采用硅導熱橡膠封裝，該熱流傳感器堅固耐用，并抗腐蝕，適用于墻面、保溫材料、管道等，或土壤等各種使用環境。

技術參數：