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解决方案

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草原土壤温湿度无线监测系统



        草原土壤的温度和湿度是重要的草原生态信息,是影响草原植被生长的重要生态因素。因此,监测草原土壤温湿度对研究和保护草原植被及生态系统具有重要意义。
 
        目前,草原土壤温湿度的采集多采用人工和有线布网方式,人工方式需要花费大量的人力物力,且采样率低,测量数据实时性与可靠性低,数据处理麻烦;有线布网方式虽然比较成熟,但由于采集点分散所使用的线缆成本较高,而且不易扩展、维修困难。
 
        为解决以上问题,我司基于4G通讯技术,设计了一种实用性较高、易安装、成本低的草原土壤温湿度无线监测系统。
 
解决方案(图1)
 
        这款草原土壤温湿度无线监测系统包括控制主机、监测节点和远程软件,所有的监测节点将采集到的温湿度数值汇总给控制主机,由主机通过4G无线网络传输将所有数据上传至远程监测中心。
 
        建大仁科气象站集监控主机、传感器、电源模块及通讯模块于一体,它通过自带的1路ModBus-RTU接口,可将我司生产的485型土壤温度水分电导率三合一变送器、土壤温度水分变送器、五插针土壤变送器、土壤张力传感器、土壤PH变送器、管式土壤墒情监测仪或多土层土壤参数监测仪等土壤监测设备接入主机。
 
        这些土壤监测设备能够对土壤温度、水分、电导率、PH值、土壤张力等多要素进行实时监测,支持科研人员根据需要分层安装,进行多土层土壤参数变化监测。
 
        气象监控主机RS-QXZ-M-Y是草原土壤温湿度无线监测系统中所描述的控制主机,1台主机最多可接收32台土壤监测设备上传的监测数据,它将数据整理后借助手机卡以4G的通讯方式将所有数据上传至远端监控软件或平台。
 
建大仁科气象站的两种供电方式:
 
   (1)太阳能供电:这种供电由电阳能蓄电池+电池板组成,在连续阴雨天的情况下,可连续使用7天,适合应用在野外市电供电不方便的场所。
 
   (2)太阳能+市电双供电:若是两种供电方式同时使用,气象站则优先选择市电供电;在市电断电后,供电方式则自动切换为太阳能供电。
 
草原土壤温湿度无线监测系统具备的功能:
 
   (1)环境现场采集:土壤监测设备采用特殊处理的合金材料制成钢针作为电极进行数据采集,受土壤含盐量的影响较小,可长期埋入土中进行长时间监测,节省人力维护成本。
 
   (2)数据分析查看:环境监控云平台是一种远程管理软件,它自动接收户外气象站远程上传的所有数据,并在前端界面通过数字、曲线、仪表盘等形式实时更新显示,同时自动存储历史数据及其他数据,支持管理人员随时随地分时间段查看、下载、打印所有的历史数据。
 
   (3)异常天气告警:云平台能够对自动气象站的供电及通讯状态,传感器的稳定性等进行实时跟踪监测;通过云平台设置风速、风向等各参数的限值,若接收的风速等实时数据超过平台设置的限值,系统就会第一时间通过电话、短信等方式给管理人员发送天气异常信息,给气象部门、科研单位等相关部门单位提供精准的数据支持,支持与国家气候中心对接实现数据互通。
 
   (4)云平台能够对自动气象站的供电及通讯状态,传感器的稳定性等进行实时跟踪监测。
 
        看似随意行事的草原牧业,其实一直有气象服务伴随左右。完善的草原自动气象监测系统,对科学利用草场资源,实现草畜的动态平衡和确定合理的家畜存栏数,发挥草原生态效益,保障新疆草场、牧业可持续发展,具有十分重要意义。