土壤水分是植物水分的直接來源,植物吸收土壤中的水分、有機質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì),進行生長。同時,土壤水分含量的多少,又決定著植物的生長狀況的好壞。因此,測量土壤水分有著重要的實際意義。目前,國內(nèi)外有很多土壤水分測定方法。
    桿式土壤水溫鹽傳感器可以同時測量不同土壤剖面深度的水分、溫度、鹽分。桿式傳感器的優(yōu)點是對土壤的擾動少。
    該系統(tǒng)通過實時、連續(xù)、原位監(jiān)測土壤水分、溫度、水勢的變化,是土壤水動力學的基礎研究設備。廣泛應用于農(nóng)田蒸散、作物耗水、森林水文、濕地水文、草原生態(tài)、水土流失、環(huán)境污染、水循環(huán)研究等領域。
    系統(tǒng)工作原理及特點
    ENVIdata-DT桿式土壤水溫鹽水勢系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器,桿式土壤水分、溫度、鹽分傳感器,土壤水勢傳感器組成。按用戶設定的測量間隔定時、自動測量土壤水分、溫度鹽分和土壤水勢。
    該系統(tǒng)通過無線傳輸數(shù)據(jù),用戶無需到測點下載數(shù)據(jù),只要能上網(wǎng),可隨時查看系統(tǒng)運行情況、下載最新和歷史數(shù)據(jù)。
    監(jiān)測傳感器
    1、桿式土壤水分、鹽分傳感器
    PICO-Profile
    PICO-Profile土壤水分廓線監(jiān)測系統(tǒng)主要傳感器為T3PN44土壤水分傳感器,采用TDR時域反射原理,可連續(xù)無損的測定土壤含水量等參數(shù),專為土壤不同層次的長期固定測量而設計。多種安裝方式(水平安裝或垂直安裝)。系統(tǒng)同時還具有更多的應用,如控制灌溉、建立水土平衡模型和檢測不同土壤深度的鹽負荷等。

     主要技術參數(shù)
    1、含水量測量范圍:0%~100%
    2、水分測量精度:+/-2%
    3、數(shù)據(jù)重復性:<0.1%
    4、電導率測量范圍:0~>20ds/m
    5、測量土壤體積:1dm3
    5、校準曲線:標準壤土/沙壤/粘土/有機土/介電常數(shù)等
    6、通訊:IMP-BUS,SDI12或RS485
    7、防水等級:IP62
    8、尺寸及測管:210*φ40mm;測管φ44mm,長度最深3m
    8、傳感器纜線:2m、5m、10m
    9、操作溫度:-15℃~50℃
    10、供電:
 

 
 
     PR2/4、PR2/6
    PR2使用新的傳感技術使得它可以精確測量土壤絕對含水量。廣泛適用于多種類型的土壤。
    原理:
 

    儀器發(fā)射一定頻率的電磁波,電磁波沿探針傳輸,到達底部后返回,檢測探頭輸出的電壓,由于土壤介電常數(shù)的變化通常取決于土壤的含水量,由輸出電壓和水分的關系則可計算出土壤的含水量。
    技術指標:
                              | 傳感器類型 | PR2/4        PR2/6 | 
                    | 測量值 | 體積含水量m3.m-3(%vol) | 
                    | 測量范圍 | 0-0.4 m3.m-3保證精度 | 
                    | 0-1 m3.m-3全量程 | 
                    | 測量精度 | ±0.04 m3.m-3(0-40℃)針對土壤進行特殊標定 | 
                    | ±0.06 m3.m-3(0-40℃)使用通用的標定曲線 | 
                    | 含鹽量容忍度 | 600ms.m-1(孔隙水電導率) | 
                    | 溫度范圍 | 0-40℃保證精度指標 | 
                    | -20-70℃可操作范圍,IP67防水等級 | 
                    | 響應時間 | 小于1秒 | 
                    | 供電 | 最?。?span id="oqgoyi4"    class="font2">5.5V DC(2米纜線時) | 
                    | 7.5V DC(100米纜線) | 
                    | 最大:15V DC | 
                    | PR2/4耗電<80mA   PR2/6耗電<120mA | 
                    | 輸出 | 4(PR2/4)或6(PR2/6)個模擬電壓值.0-1V 對應0-60m3.m-3 | 
                    | 纜線 | 屏蔽9芯線,標配2米纜線,和M12(IP68接頭) | 
                    | 擴展纜線:5米,10米,25米,最長100米 | 
                    | 材料 | 25.4mm聚碳酸脂,不銹鋼 | 
                    | 尺寸 / 重量 | PR2/4:長:750mm   重量:0.6Kg | 
                    | PR2/6:長:1350mm  重量:0.9Kg | 
    
 
    EnviroPro桿式水、溫、EC傳感器
    原理:
 

    采用電容原理,每隔10cm測量土壤剖面的水分、溫度和電導率。每個探頭內(nèi)間隔10cm的傳感器封裝在環(huán)氧樹脂中,防水、防腐蝕。系統(tǒng)免維護,運行費用低。土壤水分數(shù)據(jù)采用土壤電導率補償方法,提高土壤水分數(shù)據(jù)的測量精度。4層(40cm),8層(80cm),12層(1.2米),16層(1.6米)可選
    特點:
    可測量各種土壤類型的土壤水分、溫度、鹽分
    測量得到的土壤水分值是經(jīng)過溫度和電導率補償后的值,更精確。
    材料防水,可全部埋入地下
                               | 參數(shù) | 范圍/規(guī)格 | 精度/響應時間 | 
                    | 測量原理 | FD原理 |  | 
                    | 供電 | 6-14V  DC |  | 
                    | 傳感器深度 | EP100C-04:40cm | 10cm一層 | 
                    | EP100C-08:80cm | 
                    | EP100C-12:120cm | 
                    | EP100C-16:160cm | 
                    | 接口 | TLL/RS232  或 SDI 12 |  | 
                    | 電池耗電 |  |  | 
                    | 待機狀態(tài) | 300uA |  | 
                    | 測量過程 | 60mA | 1.4S | 
                    | 數(shù)據(jù)傳輸 | 18mA | 0.4S | 
                    | 土壤水分 | 0-100%體積含水率 | ±1% | 
                    | 土壤溫度 | -10 - 60℃ | ±1℃ | 
                    | 土壤鹽分 | 0-6 ds/m | ±5% | 
                    | 直徑 | 34.5mm |  | 
                    | 安裝方法 | 最大孔徑37mm,混合砂漿 |  | 
                    | 維護 | 無需 |  | 
    
 
    Th3桿式土壤溫度傳感器
    同時測量土壤剖面5cm,10cm,20cm,30cm,50cm和100cm6個不同層面的溫度曲線變化。
    技術指標:
 

    測量范圍:-50°C...+70°C
    精度:±0,1Kat0°C;±0,2Kat±20°C;±0,1Kat±40°C
    測量頂端材質(zhì):塑膠IP68
    l線長度:10m
    多種數(shù)據(jù)顯示方式:數(shù)據(jù),表格,圖形。
    供電:7.2V可充電電池
    2、土壤水勢傳感器
    T系列
    原理:
    負壓法,采用與植物根系從土壤中吸收水分相似的原理,當土壤中的水分減少,水勢降低時,埋置在土壤中的張力計管中的水分會從多孔的陶瓷頭滲出,此時張力計管中形成一定的真空度,通過測量張力計管中的真空度,就可以反映出土壤中水勢的變化。
 

     EQ系列
    測量范圍:0到–1500kPa(0到–15巴)
    精度:0kPa到-100kPa:±10kPa;-100kPa到-1500kPa:10%
    使用條件:除過電導率大于1mS/cm的鹽堿土外,可用于所有土壤
    輸入輸出:輸入:5-15V直流電壓,最大23mA,;輸出:100-800mV直流電壓
    外殼:不銹鋼,尺寸重量:17cm×4cm×2cm,標準電纜長度:5m,最多可延長至100m,350g
 

     數(shù)據(jù)采集器
    ENVILog:
    ENVILog是一款型的數(shù)據(jù)采集器,它簡單,穩(wěn)定,可靠,在測量和控制方面能滿足廣泛的需求。同時具備低功耗的優(yōu)勢,體現(xiàn)在傳感器測量、直接/遠程通訊連接、數(shù)據(jù)分析、外部設備控制、數(shù)據(jù)和程序存儲等方面。ENVILog采用金屬外殼屏蔽射頻干擾,具備精密時鐘、數(shù)據(jù)處理和分析等功能。上位機調(diào)試軟件操作簡單,無需專業(yè)背景。
 

 
    特點:
    CPU:32位處理器FPU,180MHz
    內(nèi)存:512MBNANDFLASH和32MBSPI串行FLASH
    具備快速模擬量測量功能(1000Hz)
    24位A/D轉(zhuǎn)換,8通道高精度模擬測量
    支持U盤下載數(shù)據(jù)
    具有4路SDI-12接口,1路RS232,2路RS485
    內(nèi)置4G無線通訊模塊和WIFI模塊
    外接電源的范圍:9-30VDC
    支持ENVIData云平臺
    DT80:
    最大掃描速率:25Hz
    處理器:采用18位A/D轉(zhuǎn)換器,精度±0.025%
    U盤存儲:兼容USB1.1或USB2.0驅(qū)動,每兆約90,000采集數(shù)字點
    LCD液晶顯示,2線16字母的LCD液晶顯示和6個按鍵用于查看通道及數(shù)采狀態(tài)和功能執(zhí)行
    通訊:RS232、USB、以太網(wǎng)等
    采樣間隔:10ms至天,可自定義
    輸出值種類:平均值,最大值,最小值,取樣值(Sample),向量值,累計值(Totalize)等
    工作溫度范圍-45~70℃
    供電電壓:10~30VDC
    工作濕度85%(無水汽凝結)
    模擬輸入:15個單端通道(10個差分)
    脈沖通道:12個
    數(shù)字I/O口:8個
    SDI12口:4個
 

     ENVIdata數(shù)據(jù)傳輸和管理
    ENVIdata服務器軟件運行在用戶的服務器上,為多個用戶提供數(shù)據(jù)管理服務,同時幫助用戶監(jiān)控野外測點系統(tǒng)的運行狀態(tài)。
    我公司ENVIdata系列生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)成功獲得ISO9001國際質(zhì)量體系認證,于2010年獲得ISO9001質(zhì)量認證書,至今全部通過專家的年度復核,確保系統(tǒng)集成的品質(zhì)。用戶采用用戶名和密碼登陸,只要能上網(wǎng),就能瀏覽實時和歷史數(shù)據(jù)。ENVIdata數(shù)據(jù)云服務平臺已為國內(nèi)的客戶服務多年,系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。
 
    歷史數(shù)據(jù)瀏覽和下載用戶選擇時間段繪制數(shù)據(jù)變化曲線
    支架
    兩種支架可供選擇,三角支架(圖一)和十字底座支架(圖二)
    建議根據(jù)場地條件選擇:
    1、三角支架,整體比較大氣、平穩(wěn),適合安裝在平整的場地中,整體高度約2.3米;
    2、十字底座支架,占地范圍更小,適宜安裝在林地或有坡度的場地中。    
 
     圖一                                                                           圖二
               圖一                                                                           圖二      應用案例
    北京師范大學采用我司的ENVIdata-DT桿式土壤水溫鹽水勢系統(tǒng)是由高精度土壤水分、土壤水勢傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成的一套完整的自動監(jiān)測系統(tǒng),實驗設計6種不同土壤及肥料配比的玻璃土柱,并配備對應的6個對比土柱進行觀察,研究不同化肥在不同灌水情況下的沉降規(guī)律以及土壤剖面分布情況。ENVIdata-DT桿式土壤水溫鹽水勢系統(tǒng)以精準可靠的實驗數(shù)據(jù)為用戶實驗的完成提供了科學的觀測數(shù)據(jù)。

 
 
 
    安裝調(diào)試時期土柱2的土壤水分數(shù)據(jù),從圖中可以看出各土壤剖面水分數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定
 
 
 
     安裝調(diào)試時期土柱2的土壤溫度數(shù)據(jù),從圖中可以看出土壤表層溫度變化與日照時間的變化相當吻合
    參考文獻:
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    2張丹;區(qū)域旱情中長期預報及農(nóng)業(yè)干旱風險綜合評價[D];大連理工大學;2011年
    3韓磊;黃土半干旱區(qū)主要造林樹種蒸騰耗水及冠層蒸騰模擬研究[D];北京林業(yè)大學;2011年
    4高鳳月;毛烏素不同類型沙地油蒿種群無性擴散模式的研究[D];內(nèi)蒙古大學;2011年
    5高海林;陰山北麓草原區(qū)低緩坡面土壤水循環(huán)特征研究[D];內(nèi)蒙古師范大學;2011年
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