邯鄲市邯山瑞華電子有限公司

1.概述

1.1 產品簡介

土壤墑情監測站系統是一種集氣象數據采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集系統。它在工農業生產、旅游、城市環境監測和其它專業領域都有廣泛的用途。

土壤墑情監測站系統由多層土壤溫濕度、土壤鹽分、土壤PH、土壤電導率土壤氮磷鉀以及大氣溫濕度、風速風向、雨量等要素與數據采集儀以及單機軟件三部分組成。數據采集儀具有各要素數據采集、實時時鐘、數據定時存儲、參數設定、友好的人機界面和標準通信功能。

系統內置大容量FLASH存儲芯片；多種通訊接口可以很方便的與計算機建立有線通訊連接，若選配GPRS無線通訊模塊還可實現氣象設備與計算機監控中心的遠程無線連接，即無線物聯網系統，通過遠端網頁云平臺查看數據和相應儀器設置等操控。

1.2 產品功能

◆實時監測土壤溫度、土壤濕度、土壤電導率、土壤氮磷鉀等要素氣象參數；
◆微電腦氣象數據采集儀具有氣象數據采集、實時時鐘、定時存儲、參數設定、參數和氣象歷史數據掉電保護等功能；
◆漢字液晶鍵盤人機界面，人機界面友好；
◆數據瀏覽功能。能提供局域網數據瀏覽、互聯網數據瀏覽、手機數據瀏覽等多種數據瀏覽途徑供用戶        

選擇；
◆靈活的系統組網方式。通訊功能支持MODBUS通訊協議。提供標準有線（485、232/ USB）、無線（GPRS/  

LAN/電臺/WIFI/衛星）等多種通訊方式供用戶選擇。靈活與氣象計算機組成氣象監測系統；
◆可靠供電系統。提供市電、直流和太陽能系統等多種供電方式供用戶選擇；

◆采用全不銹鋼、金屬噴漆支架和野外防護箱，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾；

1.3 系統特點

◆電源系統:風光互補供電系統、交流220V、直流5V、12V、太陽能等,根據用戶需要選配。
◆可靠運行于各種惡劣的野外環境，低功耗、高穩定性、高精度、可無人值守。
◆穩定的防雷擊、抗干擾等保護措施。
◆硬件和軟件均采用模塊組合式開放性設計，可靈活組合使用。
◆監測要素可按實際需求選配。模塊化設計極大的方便了后期設備的調試和升級。
◆通訊方式可根據傳輸距離來按需要選配，為方案提供最高的性價比。

◆氣象WEB發布系統可以讓用戶在局域網和互聯網上隨時使用瀏覽氣象站現場氣象數據。

◆客戶端瀏覽：可以通過軟件客戶端，實現局域網、互聯網上查詢、統計氣象站現場氣象數據.

2系統設計

2.1 系統設計目標

    根據客戶需求，提供能夠充分體現和滿足客戶個性化需求的解決方案.

2.2 系統設計原則

1）兼容性原則。

系統提供靈活的設置，可兼容國內外各種傳感設備，進行數據采集與處理，在保證功能的前提下，可以最大限度降低系統成本。

2）易用性原則。

系統使用人員范圍廣，使用人員的計算機水平層次不一，很多地方缺少計算機專業人員，該系統做到操作簡便，維護簡單，易學易懂。

3）可靠性原則。

硬件設計時具備操作與安全保護機制，最大限度減小用戶誤操作導致的錯誤或損失。采用可靠穩定的數據傳輸系統，采集中心以查詢方式主動調取采集器數據，具備心跳機制，斷線重連機制等，保證各項性能可以長時間穩定運行。

4）安全性原則。

系統的用戶根據業務的需要，具有不同的安全級別及操作權限，系統能充分發揮操作系統、數據庫、應用軟件三層安全保證措施，以保證數據的安全性。

5）易二次開發、易維護性原則。

采用封裝技巧，建立穩定的底層工具，核心技術文檔隨系統發布等手段，使具有基本技術水平的系統維護人員可以在一定程度上對系統進行較復雜的維護及一般性擴充。

6）環保節能原則。

采用無污染優化的電源管理設備，可控的系統功耗。高效節能，以較小的太陽能電源系統即可實現應有功能。

2.3 產品配置

根據大部分用戶常用功能，整體配置如下：

3產品簡介

3.1 數據采集儀介紹

RH-S11數據采集儀是一種集氣象數據采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集系統。它在工農業生產、旅游、城市環境監測和其它專業領域都有廣泛的用途。

RH-S11數據采集儀具有氣象數據采集、實時時鐘、氣象數據定時存儲、參數設定、友好的人機界面和標準通信功能，可以根據用戶的需求很方便的與計算機建立有線（RS485、RS232、USB等）、無線通訊（GPRS、WIFI、LAN、Zigbee等）連接。

3.2 主要技術參數

環境溫度：-30~85℃

采樣頻率：0.5s/次        

標準工作電源：220VAC /DC12V

寬電壓輸入：8~40V

功耗：整機功耗不大于 2W

數據儲存容量： 4M

3.3 產品功能

   1．功能要求：智能采集、轉發、存儲，具有自動、人工召測功能；

2．存儲容量：每4小時存儲一次數據，可存儲6年多氣象數據；

3．具有標準USB/RS232/RS485端口，可方便接入PC機或筆記本電腦；

4．可提供標準MODBUS協議，供用戶實現上位機軟件二次編程；

5．通信方式：具有GPRS/GSM短信通訊方式，支持LAN/WIFI/Zigbee方式的擴展；

6．具有外部接口擴展功能：可實現U盤存儲功能，實現大量數據的存儲；

7．可現場和遠程對設備進行各項參數設置或讀取的編程操作；

8．電路設計合理，抗外界干擾能力強；

9.支持時間校準功能；支持XPH、標準MODBUS雙協議切換；

10．傳感器通道：16路   擴展存儲：U盤存儲2G 通訊波特率：9600bps

4傳感器

4.1土壤溫濕度電導率傳感器

產品簡介

RHTW土壤溫度傳感器（變送器）采用高精度熱敏電阻作為感應部件，具有測量精度高、穩定性好等特點。信號變送器采用先進的電路集成模塊，可根據用戶的不同需求將溫度轉換為相應的電壓或電流信號。儀器體積小巧，安裝方便且便攜，性能可靠；采用專有線路，線性好，負載能力強，傳輸距離長，抗干擾能力強。可廣泛用于氣象、環境、實驗室、工農業等領域的溫度測量。

技術參數

4.2 PH值傳感器

新一代TRSJ型土壤PH值傳感器，很好的解決了傳統土壤PH需配備專業顯示儀表、標定繁瑣、集成難度大、功耗大、價格昂貴、攜帶困難等缺點。

◆新款土壤PH值傳感器，真正實現土壤PH在線實時監測；

◆采用固體電介質和大面積聚四氟乙烯液接界，不易堵塞，免維護；

◆集成度高、體積小、功耗低、攜帶方便；

◆真正實現低成本、低價格、高性能；

◆集成度高、壽命長、便利性、高可靠性；

◆操作簡單、可實現遠程一鍵標定；

◆支持二次開發；

◆電極采用優質低噪聲電纜線，可使信號輸出長度達20米以上無干擾。

本產品可廣泛適用于農業灌溉、花卉園藝、草地牧場、土壤速測、植物培養、科學試驗等領域。

技術參數

測量范圍： 0-14pH

準 確 度： ±0.1pH

分 辨 率： 0.01pH

反應時間：＜10秒(水中)

供電方式：□ DC 12V

輸出形式：□ RS485        

儀器線長： 10米

工作環境：溫度0~80℃，濕度0~95%RH

功耗：0.2W

4.3土壤氮磷鉀傳感器

新一代土壤氮磷鉀傳感器吸取了國外同類儀器的先進技術，結合我國的情況和使用要求研制而成。

◆結構簡單、性能穩定、操作方便；

◆采用先進的陶瓷技術，直接埋入土中，免維護；

◆集成度高、體積小、功耗低、攜帶方便，將采樣電路板集成到探頭部分，減少信號傳輸距離避免很多的干擾信號；

◆真正實現低成本、低價格、高性能；

◆壽命長、便利性、高可靠性；

◆支持二次開發；

本產品適用于農業灌溉、花卉園藝、草地牧場、土壤速測、植物培養、科學試驗等領域，同時也可以用作地下輸油、輸氣管道及其它管線的防腐監測。

技術參數

5 支架配置

2米鍍鋅鋼管地插支架，安裝方便

（2米支架安裝圖）

6太陽能供電系統

整個系統選用低功耗產品，并配置優質大功率太陽能電池板及高容量蓄電池，保證系統穩定運行。

整個系統主要由太陽能電池板、蓄電池、太陽能控制器；主要功能如下：

1.過度沖電保護功能：針對太陽能電池板；

2.深度放電保護、負載過載、短路保護功能：針對負載；

3.放電保護功能：針對蓄電池，即低電壓自動切斷功能；

4.自動調節充電電壓：根據蓄電池充電特性，自動調節蓄電池充電電壓；

6.1雙電源供電

系統可實現雙電源供電，即太陽能和市電雙電源供電。整個系統主要由太陽能電池板、蓄電池、太陽能控制器、雙電源供電盒組成；

使用雙電源供電時，只要其中一方有電就可以實現系統的正常運行；

當太陽能和市電都有電的時候，優先使用太陽能的電量，以節省市電的使用，經濟環保；

當蓄電池電量偏低時，自動切換使用市電供電；

當任意一方突然斷電時，可無縫切換到另一方的供電，可最大限度的保證系統的穩定供電；

6.2技術指標

1．太陽能板技術指標為：

輸出功率：10W

10w太陽能電池板：

開路電壓：21.5V

短路電流：1.97A

最大功率點電壓：17V

最大功率點電流：1.76A

最大系統電壓：50V

2．鋰電池指標

  鋰電池選用高品質、高性能、長壽命閥控式密封鋰電池，設計壽命10年（20℃）。適合于高精密度、高效能UPS、EPS等緊急備用電源設備和不間斷電源設備。

主要技術指標為：

額定電壓：12v

標準容量：10AH等

12V  10AH鋰電池:        

最大放電量：250A（5ec）

最短周期放電電流：750A(0.1sec)

內阻：（25°C，77°F）:15m

最大充電電流：7.5A

待機使用：2.275±0.025V/CELL

循環使用：2.45±0.05 V/CELL

系統布置方案

6.系統供電方式

太陽能供電

整個系統選用低功耗產品，并配置優質大功率太陽能電池板及高容量蓄電池，保證系統穩定運行。

整個系統主要由太陽能電池板、蓄電池、太陽能控制器；主要功能如下：

1.過度沖電保護功能：針對太陽能電池板；

2.深度放電保護、負載過載、短路保護功能：針對負載；

3.放電保護功能：針對蓄電池，即低電壓自動切斷功能；

4.自動調節充電電壓：根據蓄電池充電特性，自動調節蓄電池充電電壓；

雙電源供電

系統可實現雙電源供電，即太陽能和市電雙電源供電。整個系統主要由太陽能電池板、蓄電池、太陽能控制器、雙電源供電盒組成；使用雙電源供電時，只要其中一方有電就可以實現系統的正常運行；當太陽能和市電都有電的時候，優先使用太陽能的電量，以節省市電的使用，經濟環保；當蓄電池電量偏低時，自動切換使用市電供電；

任意一方突然斷電時，可無縫切換到另一方的供電，可最大限度的保證系統的穩定供電；

技術指標

輸出功率：

30w太陽能電池板：

開路電壓：21.5V

短路電流：1.97A

最大功率點電壓：17V

最大功率點電流：1.76A

最大系統電壓：50V

蓄電池選用高品質、高性能、長壽命閥控式密封鉛酸蓄電池，設計壽命10年（20℃）。

主要技術指標為：

額定電壓：12v

標準容量： 25AH

7.系統防雷方案

參考資料：GB 50057-1994《建筑物防雷設計規范》(2000年版)和《QX 4-2000氣象臺(站)防雷技術規范》,《QX 3-2000K氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范》《自動氣象站場室防雷技術規范》.

1. 直擊雷的防護

采用避雷針，針尖體可耐200kA雷電流沖擊，避雷針下端沿防雷線或支架桿，將雷電導入避雷角鋼；

具體施工方案見《支架安裝手冊》.          

2. 感應雷防護：

電源防雷：

a.220v電源上加裝防雷插座，通流量為：10KA；

b.采集儀電源輸入端設有防雷二極管，可減少瞬間的高壓脈沖；

信號防雷：

a.每個傳感器的信號輸出端都設有防雷二極管，有效減少感應雷對傳感器的影響；

b.通訊信號輸出端設有防雷二極管，有效減少感應雷對通訊的影響；

8.物聯網平臺

8.1單機版氣象軟件

象站軟件基于大數據計算技術，能夠為用戶提供終端數據查詢和瀏覽功能，同時提供監測設備遠程交互、數據處理、儲存、統計、分析、報警、信息發布等服務。

該軟件以集中式分區化的方式為用戶提供便捷、經濟、有效的遠程監控整體解決方案。通過這種方式，用戶可以對監控目標進行實時監控、管理、觀看和接收報警信息。

①資質認證：具備雙軟認證（《軟件產品登記證書》認證和《計算機軟件著作權登記證書》認證）以及《軟件企業認定證書》；

②軟件兼容：可以在2003、xp、win7等系統下穩定運行；

③同步功能：可以設置數據采集設備與計算機系統時間同步，避免軟采集數據的時間與與計算機系統時間不一致；

④二次開發：支持Access/SQL Server 2000 、2005 、2008等數據庫存儲，方便用戶其它軟件在數據庫中調用氣象站數據；

?                      實時報警功能：根據設置的參數的上、下限，實現軟件提示報警，聲音報警等報警功能；

?                      權限功能：可以設置相關管理權限；支持數據查詢、數據瀏覽、數據備份、恢復，數據清理等功能；

?                      數據查詢功能：支持任意時間段的各類實時數據、歷史數據的查詢、導出、打印功能，導出類型支持excel文件；

?                      數據統計功能：支持單要素統計功能：可按年、季、月、日、小時、10分鐘或任意時間段進行單要素最大值、最小值、平均值的統計；

?                      數據圖表功能：支持全日氣象記錄曲線功能、數據波形圖、風玫瑰圖等功能；支持地圖窗口、U盤數據導入、串口調試等功能；

?                      實時數據功能：在實時數據窗口可以下載查看實時的氣象站數據；并且可以將數據保存在數據庫中；

?                      歷史數據功能：在歷史數據窗口可以下載查看采集儀存儲的歷史數據；并且可以將數據保存在數據庫中；

?                      定時刷新功能：如果需要定時自動下載數據，設定定時刷新周期并且選擇定時刷新，則可以按照設定周期自動下載數據。

1.       用戶登錄管理方式，支持用戶名、密碼、驗證碼登錄，即方便又安全；

2.監測站站點數據總覽、分站點設備運行狀態、記錄時間、詳細數據實時顯示.

3．可視化數據查詢，方便分析及保存，人性化曲線顯示，分析清晰明

4．曲線人性化顯示，符合各種分析查詢需求.

8.2 web端互聯網平臺

物聯網監測平臺基于物聯網及云計算技術，能夠為用戶提供多終端（PC端、web物聯網瀏覽終端、手機客戶端等）數據瀏覽功能，同時提供監測設備遠程交互、數據處理、儲存、統計、分析、報警、信息發布等服務。

該平臺以集中式分區化的方式為用戶提供便捷、經濟、有效的遠程監控整體解決方案。通過這種方式，用戶可以不受時間、地點限制對監控目標進行實時監控、管理、觀看和接收報警信息。

1.用戶登錄管理方式，支持用戶名、密碼、驗證碼登錄，即方便又安全；

2.監測站點數據直觀顯示、時間實時顯示、實時顯示最大值、最小值；

3．可視化數據查詢，方便分析及保存，可到處EXCEL表格文件，分析清晰明了；

4．多種曲線人性化顯示，符合各種分析查詢需求.

5.可設定相應參數的上下線，實時顯示報警信息，站點名稱會顯示醒目顏色，右下會彈出彈框信息，實時報警，直觀醒目；

6.可實時查看后端設備的工作狀態，以及控制相應的后端設備，根據需求，手動點擊打開或關閉，方便快捷；

7.物聯網監控平臺上可設置相應的的控制邏輯，自動控制相應執行設備，實現自動控

8．物聯網監控平臺支持根據現場設備需求進行相應的要素和繼電器控制設置，ID號設置保證了設備的單獨性，操作起來更為方便；

9．平臺功能任性化，可根據需求設定繼電器的閉合時間，保證現場設備的正常運行；

10.基于GIS的動態數據顯示，安裝位置清晰明了，數據實時可見；

8.3 手機微信應用

手機登錄微信公眾號，實時與監測設備遠程交互、利用平臺獲得基礎性功能服務，實現遠程數據查詢、曲線分析等定制功能服務.

（實時數據界面）         （數據查詢界面）

  （曲線查詢界面）       （控制界面）