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土壤在線監測
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
技術路線 .................................................................................. 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，我國土壤環境問題日益凸顯，引起社會廣泛關注。
國務院要求組織開展全國土壤污染狀況調查，建立土壤環境質量監測網絡，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，目前已經開展了對土壤的農用地的監測分析和正在開展重點行業企業周邊用地調查和監測工作， 開展相關監測工作是為了說清土壤污染的來源、范圍和特征，為制定政策法規和開展土壤污染防治工作提供技術支持。
目前，我國農業在新技術的支持與推動下不斷取得突破性進展，數字農業作為現代農業中的重要組成部分起到了重要的推動作用。
數字農業的技術核心是信息化，采集與農業生產相關的各類數據信息再加以提取、計算與分析，為數字農業技術中的關鍵環節。
近年來，物聯網技術不斷創新與發展，為數字農業的發展提供了新的契機。
第二章
解決方案 2.1 技術路線 當今農業種植都是依靠大量勞動力與農民的種植經驗對農作物進行管理。這種管理存在很大的滯后性，土壤環境在線監測系統可以幫助管理者更科學的對土壤進行監控，保證農作物始終處于最適合的土壤生長環境中，提高作物產量。土壤在線監測系統利用環境數據與作物信息，指導用戶進行正確的栽培管理。
系統可以實時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，通過系統分析，實時監控土壤環境。同時，系統還可以通過手機、PDA、計算機等信息終端向管理者推送實時監測信息、報警信息，實現土壤環境信息化、智能化遠程管理，充分發揮物聯網技術在設施農業生產中的作用保證土壤環境最適宜作物生長實現精細化的管理,為作物的高產、優質、高效、生態、安全創造條件， 幫助客戶提高效率、降低成本、增加收益并且減少人力勞動。
2.2 系統架構 環境數據采集監控系統是由智能監控主機、多要素百葉箱環境檢測儀、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境數據采集專用傳感器，具有高精度高可靠性的特點。
2.3 監控平臺系統 系統通過先進的遠程工業自動化控制技術，讓用戶足不出戶了解土壤環境信息。提供手機客戶端，客戶可以通過手機在任意地點遠程查看的所有物聯網設備信息。若遠程控制沒有成功，可以在手機或者軟件平臺上有繼電器狀態反饋。
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，可外接用戶自己的監控主機、PLC、組態屏或組態軟件。
? 大屏中文液晶顯示，界面簡潔友好。
? 內置數據存儲，可存儲 52 萬條記錄，且存儲數據可實現二次續傳。
? 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 路開關量輸入檢測，可外接門禁等開關量信號，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，支持最大點陣數 1024*256。
? 設備超限，屏幕輪顯報警通道以及報警實時數據。
? 默認帶有 2 路報警繼電器觸點輸出，最多可擴展 8 路繼電器。
? 可自動識別 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； ? 軟硬件多重看門狗機制； ? 嵌入式處理器，支持高速處理協議和大量數據，TCP/IP 協議； ? 應用層心跳機制，保持應用層穩定連接，適時檢測連接狀況；
? 可升級固件程序； ? 設備上電聯網成功率 100%； ? 穩定性：7x24 小時； ? 設備斷網后自動聯網成功率 100%，且可上傳； 2.4.2 多要素百葉箱環境檢測儀
? 該一體式百葉箱可廣泛適用于環境檢測，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 通信協議，RS485 信號輸出，通信距離最大可達 2000 米（實測）。
? 本產品體積小、重量輕，采用優質抗紫外線材質，使用壽命長，采用高靈敏度的探頭，信號穩定，精度高。關鍵部件采用進口
器件，穩定可靠，具有測量范圍寬、線形度好、防水性能好、使用方便、便于安裝、傳輸距離遠等特點。
? 測量環境溫濕度，測量單元為瑞士進口，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 Lux，光照度精度± 7%(25℃)。
? CO2 采集模塊采用新型紅外檢定技術進行 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，完全適應戶外環境，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，經與德國原裝高精度傳感器比較和土壤實際烘干稱重法標定，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，常用的指標是土壤浸出液電導率，對土壤中電導率進行監測能夠掌握其污染狀況是十分必要的。
? 該傳感器耐長期電解，耐腐蝕，抽真空灌封，完全防水，可長期埋入土壤中，。
? 廣泛適用于科學實驗、節水灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、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 黑色阻燃環氧樹脂 ? 默認線纜長度 2 米，線纜長度可按要求定制
? 外形尺寸 45*14*135mm ? 電極長度 70mm ? 輸出信號 RS485(Modbus 協議) 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，通過檢測土壤中氮磷鉀的含量來判斷土壤的肥沃程度，進而方便系統的評估土壤情況?？砷L期埋入土壤中，耐長期電解，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、林業、土壤研究、地質勘探、植物培育等領域。
? 門檻低，步驟少，測量快速，無需試劑，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，可埋入土壤進行長期動態檢測。
? 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 ? 響應時間 ＜1S ? 防護等級 IP68 ? 探針材料 不銹鋼 ? 密封材料 黑色阻燃 環氧樹脂
? 默認線纜長度 2 米，線纜長度可按要求定制 ? 外形尺寸 45*15*123mm ? 輸出信號 RS485(Modbus 協議) 2.4.5 監控攝像頭 針對?？迪盗袛z像頭配套研發生產了視頻字符疊加器。用戶可在不影響原有視頻傳輸路徑的同時，采集智能監控主機中 485 從站口數據，疊加在現有的視頻畫面上，本系統可做到環境監測數據與視頻畫面同步實時顯示的同時，并隨視頻畫面一并保存在硬盤錄像機中，為視頻溯源提供數據支撐。
? 產品采用標準 MODBUS-RTU 通信，匹配所有標準 Modbus-RTU 通信設備，可疊加內所有環境監測傳感器數據，讓視頻有數據支撐，更有說服力。
? 字符疊加器不僅支持單臺攝像機的字符信息處理，還可同時支持多臺攝像機的疊加使 用。每臺字符疊加器最多可同時支持 4 臺攝像機處理、16 臺標準 Modbus-RTU 通訊模式 485 設備。
? 產品可同時處理多臺攝像機字符信息，最多可同時支持 4 臺攝像機疊加 ? 產品可接入多臺 485 設備，最多可接入 16 臺 485 設備 ? 獨立軟件配置，功能強大，界面簡潔，操作簡單
? 攝像頭底層協議對接，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、標點顯示，每行最多可顯示 22 個漢字或 44 個字符 ? 攝像頭實時顯示監視現場的數據變化 ? 支持 DC10~30V 寬電壓輸入
2.4.6 智能監控主機
? 工業控制器采用 485 接口、標準的 Modbus-RTU 協議，實現通過數據指令控制 8 路輸出通道狀態的功能。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：常開觸點。
? 通訊接口：RS485 型，通訊接口采用防雷和抗干擾設計。
? 工作環境溫度：-10~50℃。
? 工作環境濕度：≤85%RH。
? 存儲環境溫度：-30~60℃。
? 配合我司智能管理主機實現現場自動控制 8 個繼電器開關。
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