土壤在線(xiàn)監測
建設方案
正元地理信息集團股份有限公司 二〇二一年二月二十八日
目錄 第一章
項目背景 .................................................................................. 3
第二章
解決方案 .................................................................................. 4
2.1
技術(shù)路線(xiàn) .................................................................................. 4
2.2
系統架構 .................................................................................. 4
2.3
監控平臺系統 .......................................................................... 5
2.4
硬件設施 .................................................................................. 7
2.4.1
智能監控主機 .................................................................... 7
2.4.2
多要素百葉箱環(huán)境檢測儀 ................................................ 9
2.4.3
土壤墑情傳感器 .............................................................. 11
2.4.4
土壤肥力傳感器 .............................................................. 13
2.4.5
監控攝像頭 ...................................................................... 15
2.4.6
智能監控主機 .................................................................. 18
第一章
項目 背景 近年來(lái)，我國土壤環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，引起社會(huì )廣泛關(guān)注。
國務(wù)院要求組織開(kāi)展全國土壤污染狀況調查，建立土壤環(huán)境質(zhì)量監測網(wǎng)絡(luò )，掌握我國土壤污染特征和總體情況，明確提出包括地級及以上城市建成區等區域，目前已經(jīng)開(kāi)展了對土壤的農用地的監測分析和正在開(kāi)展重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)周邊用地調查和監測工作， 開(kāi)展相關(guān)監測工作是為了說(shuō)清土壤污染的來(lái)源、范圍和特征，為制定政策法規和開(kāi)展土壤污染防治工作提供技術(shù)支持。
目前，我國農業(yè)在新技術(shù)的支持與推動(dòng)下不斷取得突破性進(jìn)展，數字農業(yè)作為現代農業(yè)中的重要組成部分起到了重要的推動(dòng)作用。
數字農業(yè)的技術(shù)核心是信息化，采集與農業(yè)生產(chǎn)相關(guān)的各類(lèi)數據信息再加以提取、計算與分析，為數字農業(yè)技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節。
近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷創(chuàng )新與發(fā)展，為數字農業(yè)的發(fā)展提供了新的契機。
第二章
解決方案 2.1 技術(shù)路線(xiàn) 當今農業(yè)種植都是依靠大量勞動(dòng)力與農民的種植經(jīng)驗對農作物進(jìn)行管理。這種管理存在很大的滯后性，土壤環(huán)境在線(xiàn)監測系統可以幫助管理者更科學(xué)的對土壤進(jìn)行監控，保證農作物始終處于最適合的土壤生長(cháng)環(huán)境中，提高作物產(chǎn)量。土壤在線(xiàn)監測系統利用環(huán)境數據與作物信息，指導用戶(hù)進(jìn)行正確的栽培管理。
系統可以實(shí)時(shí)遠程獲取土壤內部的溫濕度、土壤水分溫度、導電率及鹽堿度等指標參數，通過(guò)系統分析，實(shí)時(shí)監控土壤環(huán)境。同時(shí)，系統還可以通過(guò)手機、PDA、計算機等信息終端向管理者推送實(shí)時(shí)監測信息、報警信息，實(shí)現土壤環(huán)境信息化、智能化遠程管理，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設施農業(yè)生產(chǎn)中的作用保證土壤環(huán)境最適宜作物生長(cháng)實(shí)現精細化的管理,為作物的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全創(chuàng )造條件， 幫助客戶(hù)提高效率、降低成本、增加收益并且減少人力勞動(dòng)。
2.2 系統架構 環(huán)境數據采集監控系統是由智能監控主機、多要素百葉箱環(huán)境檢測儀、土壤溫度，土壤水分，土壤電導率，土壤氮磷鉀等硬件組成部分構成。溫濕度、土壤墑情等傳感器為土壤環(huán)境數據采集專(zhuān)用傳感器，具有高精度高可靠性的特點(diǎn)。
2.3 監控平臺系統 系統通過(guò)先進(jìn)的遠程工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)，讓用戶(hù)足不出戶(hù)了解土壤環(huán)境信息。提供手機客戶(hù)端，客戶(hù)可以通過(guò)手機在任意地點(diǎn)遠程查看的所有物聯(lián)網(wǎng)設備信息。若遠程控制沒(méi)有成功，可以在手機或者軟件平臺上有繼電器狀態(tài)反饋。
2.4 硬件設施 2.4.1 智能監控主機
? 具有 1 路 ModBus-RTU 主站接口可接入所有標準類(lèi)型的 485 變送器例如：溫濕度、二氧化碳、土壤水分、光照強度等變送器。
? 1 路 RJ45 網(wǎng)口，可將監測數據上傳至遠端監控軟件平臺。
? 1 路多功能 GPRS 通信接口，只需插入一張手機卡便可將數據上傳至遠端監控軟件平臺。
? 強大的脫機短信報警功能，報警內容可自定義(功能選配)。
? 具有 1 路 ModBus-RTU 從站接口，可外接用戶(hù)自己的監控主機、PLC、組態(tài)屏或組態(tài)軟件。
? 大屏中文液晶顯示，界面簡(jiǎn)潔友好。
? 內置數據存儲，可存儲 52 萬(wàn)條記錄，且存儲數據可實(shí)現二次續傳。
? 帶有 1 路 0~220V 交流電壓輸入檢測，可用于市電斷電報警。
? 帶有 4 路開(kāi)關(guān)量輸入檢測，可外接門(mén)禁等開(kāi)關(guān)量信號，其中第 4 路可用作外接翻斗式雨量計。
? 可外接 1 路室外 LED 單色顯示屏，支持最大點(diǎn)陣數 1024*256。
? 設備超限，屏幕輪顯報警通道以及報警實(shí)時(shí)數據。
? 默認帶有 2 路報警繼電器觸點(diǎn)輸出，最多可擴展 8 路繼電器。
? 可自動(dòng)識別 RS485 接口從設備是否工作正常。
? 直流 10~30V 寬電壓供電。
? 設備唯一 8 位地址，易于管理識別，可搭配我司提供的多種軟件平臺。
? 支持本地數據激活； ? 軟硬件多重看門(mén)狗機制； ? 嵌入式處理器，支持高速處理協(xié)議和大量數據，TCP/IP 協(xié)議； ? 應用層心跳機制，保持應用層穩定連接，適時(shí)檢測連接狀況；
? 可升級固件程序； ? 設備上電聯(lián)網(wǎng)成功率 100%； ? 穩定性：7x24 小時(shí)； ? 設備斷網(wǎng)后自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)成功率 100%，且可上傳； 2.4.2 多要素百葉箱環(huán)境檢測儀
? 該一體式百葉箱可廣泛適用于環(huán)境檢測，集溫濕度、大氣壓力、光照，CO2 于一體，安 裝在百葉盒內，設備采用標準 MODBUS-RTU 通信協(xié)議，RS485 信號輸出，通信距離最大可達 2000 米（實(shí)測）。
? 本產(chǎn)品體積小、重量輕，采用優(yōu)質(zhì)抗紫外線(xiàn)材質(zhì)，使用壽命長(cháng)，采用高靈敏度的探頭，信號穩定，精度高。關(guān)鍵部件采用進(jìn)口
器件，穩定可靠，具有測量范圍寬、線(xiàn)形度好、防水性能好、使用方便、便于安裝、傳輸距離遠等特點(diǎn)。
? 測量環(huán)境溫濕度，測量單元為瑞士進(jìn)口，測量準確，溫度量程-40~120 度，濕度量程 0-100%。濕度精度±3%RH(5%RH~95%RH,25℃)，溫度精度±0.5℃（25℃）。
? 寬范圍 0-120Kpa 氣壓量程，可應用于各種海拔高度，大氣壓力精度±0.15Kpa@25℃ 75Kpa。
? 光照采集模塊采用高靈敏度的感光探頭，光照強度量程 0~20 萬(wàn) Lux，光照度精度± 7%(25℃)。
? CO2 采集模塊采用新型紅外檢定技術(shù)進(jìn)行 CO2 濃度測量，反應迅速靈敏，量程為 0-5000ppm，二氧化碳精度±(40ppm+ 3%F·S) (25℃) 。
? 采用專(zhuān)用的 485 電路，通信穩定，10~30V 寬電壓范圍供電。
? 百葉箱式安裝，完全適應戶(hù)外環(huán)境，不懼噴淋設備噴淋。
2.4.3 土壤墑情傳感器
? 土壤溫度/濕度/電導率三合一傳感器適用于土壤溫度以及水分以及土壤鹽分的測量，經(jīng)與德國原裝高精度傳感器比較和土壤實(shí)際烘干稱(chēng)重法標定，精度高，響應快，輸出穩定。
? 在土壤分析中，含鹽量是一個(gè)重要的綜合指標，而測定土壤中的電導率可以直接反映出混合鹽的含量，土壤中鹽含量越多，其導電性越強，隨之電導率就越大。
? 因此，在描述土壤鹽分狀況時(shí)，常用的指標是土壤浸出液電導率，對土壤中電導率進(jìn)行監測能夠掌握其污染狀況是十分必要的。
? 該傳感器耐長(cháng)期電解，耐腐蝕，抽真空灌封，完全防水，可長(cháng)期埋入土壤中，。
? 廣泛適用于科學(xué)實(shí)驗、節水灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場(chǎng)、土壤速測、植物培養、污水處理、糧食倉儲及各種顆粒物含水量和溫度的測量。
? 直流供電（默認）
DC3.6-30V ? 功耗 0.2W ? 電導率參數 量程：0-20000us/cm ? 分辨率：0-10000us/cm 內 10us/cm；100000-20000us/cm 內 50us/cm ? 精度：0-10000us/cm 范圍內為±3%；10000-20000us/cm 范圍內為±5% ? 土壤水分參數 量程：0-100% ? 分辨率：0-50%內 0.03%，50-100%內 1% ? 精度：0-50%內 2%，50-100%內 3% ? 土壤溫度參數 量程：-40~80℃，分辨率：0.1℃，精度：±0.5℃ ? 電導率溫度補償 內置溫度補償傳感器，補償范圍 0-50℃ ? 防護等級 IP68 ? 探針材料 防腐特制電極 ? 密封材料 黑色阻燃環(huán)氧樹(shù)脂 ? 默認線(xiàn)纜長(cháng)度 2 米，線(xiàn)纜長(cháng)度可按要求定制
? 外形尺寸 45*14*135mm ? 電極長(cháng)度 70mm ? 輸出信號 RS485(Modbus 協(xié)議) 2.4.4 土壤肥力傳感器
? 土壤氮磷鉀三合一肥力傳感器適用于檢測土壤中氮磷鉀的含量，通過(guò)檢測土壤中氮磷鉀的含量來(lái)判斷土壤的肥沃程度，進(jìn)而方便系統的評估土壤情況?？砷L(cháng)期埋入土壤中，耐長(cháng)期電解，耐腐蝕，抽真空灌封，完全防水。
? 該傳感器廣泛應用于土壤氮磷鉀的檢測、精細農業(yè)、林業(yè)、土壤研究、地質(zhì)勘探、植物培育等領(lǐng)域。
? 門(mén)檻低，步驟少，測量快速，無(wú)需試劑，不限檢測次數。
? 測量精度高，響應速度快，互換性好。
? 電極采用特殊處理的合金材料，可承受較強的外力沖擊，不易損壞。
? 完全密封，耐酸堿腐蝕，可埋入土壤進(jìn)行長(cháng)期動(dòng)態(tài)檢測。
? 探針插入式設計保證測量精確，性能可靠。
? 直流供電（默認）
DC 5-30V ? 最大功耗 ≤0.15W（@12V DC，25℃）
? 工作溫度 0℃~55℃ ? 氮磷鉀參數 量程 1-1999 mg(mg/L) ? 分辨率 1 mg(mg/L) ? 精度 ±2%FS ? 響應時(shí)間 ＜1S ? 防護等級 IP68 ? 探針材料 不銹鋼 ? 密封材料 黑色阻燃 環(huán)氧樹(shù)脂
? 默認線(xiàn)纜長(cháng)度 2 米，線(xiàn)纜長(cháng)度可按要求定制 ? 外形尺寸 45*15*123mm ? 輸出信號 RS485(Modbus 協(xié)議) 2.4.5 監控攝像頭 針對?？迪盗袛z像頭配套研發(fā)生產(chǎn)了視頻字符疊加器。用戶(hù)可在不影響原有視頻傳輸路徑的同時(shí)，采集智能監控主機中 485 從站口數據，疊加在現有的視頻畫(huà)面上，本系統可做到環(huán)境監測數據與視頻畫(huà)面同步實(shí)時(shí)顯示的同時(shí)，并隨視頻畫(huà)面一并保存在硬盤(pán)錄像機中，為視頻溯源提供數據支撐。
? 產(chǎn)品采用標準 MODBUS-RTU 通信，匹配所有標準 Modbus-RTU 通信設備，可疊加內所有環(huán)境監測傳感器數據，讓視頻有數據支撐，更有說(shuō)服力。
? 字符疊加器不僅支持單臺攝像機的字符信息處理，還可同時(shí)支持多臺攝像機的疊加使 用。每臺字符疊加器最多可同時(shí)支持 4 臺攝像機處理、16 臺標準 Modbus-RTU 通訊模式 485 設備。
? 產(chǎn)品可同時(shí)處理多臺攝像機字符信息，最多可同時(shí)支持 4 臺攝像機疊加 ? 產(chǎn)品可接入多臺 485 設備，最多可接入 16 臺 485 設備 ? 獨立軟件配置，功能強大，界面簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)單
? 攝像頭底層協(xié)議對接，不影響原有視頻信號 ? 字符顯示位置全顯示屏可調 ? 支持任意中文、英文、標點(diǎn)顯示，每行最多可顯示 22 個(gè)漢字或 44 個(gè)字符 ? 攝像頭實(shí)時(shí)顯示監視現場(chǎng)的數據變化 ? 支持 DC10~30V 寬電壓輸入
2.4.6 智能監控主機
? 工業(yè)控制器采用 485 接口、標準的 Modbus-RTU 協(xié)議，實(shí)現通過(guò)數據指令控制 8 路輸出通道狀態(tài)的功能。模塊采用標準的 35mm 卡規安裝，使用方便。
? 供電電源：10~30V DC，帶電源反接保護。
? 電流消耗：<35mA+繼電器功耗。
? 繼電器輸出：常開(kāi)觸點(diǎn)。
? 通訊接口：RS485 型，通訊接口采用防雷和抗干擾設計。
? 工作環(huán)境溫度：-10~50℃。
? 工作環(huán)境濕度：≤85%RH。
? 存儲環(huán)境溫度：-30~60℃。
? 配合我司智能管理主機實(shí)現現場(chǎng)自動(dòng)控制 8 個(gè)繼電器開(kāi)關(guān)。
