DZN 土壤水分站说明书

DZN3自动土壤水分观测仪

中国华云

中国华云技术开发公司 制作 2010.3

目录

一、概述

1、简介

2、性能指标

二、结构组成

1、多点可调土壤水分探测器

2、数据采集器

3、通讯单元

4、电源供电单元

三、自动土壤水分观测仪建设技术要求

1、观测场和观测室技术要求

2、现场基础设施技术要求

3、防雷技术要求

四、自动土壤水分观测仪的安装

1、土壤水分探测器的装配

2、安装土壤水分探测器

3、安装注意事项

4、固定立杆和采集器箱

5、电缆的联接

6、防雷接地

7、移动通信GPRS/CDMA方式连接

8、调试与检查

五、自动土壤水分观测仪标定及数据订正

1、标定及数据订正目的

2、土壤水分探测器现场标定

3、土壤水分传感器频率参数标定方法

4、数据订正方法

5、湖北荆州站数据订正实例

六、日常维护及故障解决

七、设备清单

一、概述

1、简介

土壤水分贮存量及其变化规律的监测，是农业气象、生态环境及水文环境监测的基础性工作之一。掌握土壤水分变化规律，对农业生产、干旱监测预测和其他相关生态环境监测预测服务和理论研究都具有重要意义。

DZN3型自动土壤水分观测仪采用土壤水分频域反射(FDR)测量技术及多通道数据采集技术，能够准确及时地测量土壤含水量，完成土壤水分贮存量信息的采集、处理、存储及传输。

DZN3型自动土壤水分观测仪具有多种通信能力，能满足不同需求，包括有线、移动通信（GPRS/CDMA、GSM短信）等；能提供交流、直流、太阳能等多种供电方式选择；提供专业化的数据存储、分析、报表、图形显示等功能；适于我国各气候区主要土壤类型，安装方便，性能稳定，可靠性高，维护及检定极为方便。

2、性能指标

（一）、环境条件：

⑴室内部分：温度：0～40℃

相对湿度：0～90％RH

⑵室外部分：温度：-40～50℃

相对湿度：0～100％RH

（二）、技术性能：

⑴测量范围：0～100%土壤体积含水量

⑵准确度：±2.5%土壤体积含水量

⑶分辨率：0.1%体积含水量

⑷平均无故障工作时间MTBF：大于5000h

二、结构组成

DZN3型自动土壤水分观测仪主要由室内部分和室外部分组成。

室外部分包括传感器、数据采集器、通信单元和系统电源四部分。

室内部分主要是微机终端，用于对采集数据处理，通过应用软件实现对采集器的实时数据采集和监控。

DZN3型自动土壤水分观测仪室外部分主要由多点可调土壤水分探测器、数据采集器、通信单元和系统电源组成。

自动土壤水分观测仪配置灵活、安装及维修方便，能安装多个传感器，可同时进行不同层次的土壤水分观测。

1、多点可调土壤水分探测器

（1）、工作原理

多点可调土壤水分探测器采用了频域反射（FDR）测量技术。

频域反射（FDR）测量技术是通过测量放置在土壤中的两个电极之间的电容形成的振荡回路所产生的信号频率来测量土壤介电常数，而土壤介电常数与土壤水分是密切相关的。

当在两个电极之间加上电压时，振荡回路会产生频率信号，频率的大小随土壤介电常数而改变，通过测量频率信号从而测量出土壤水分。

多点可调土壤水分探测器通过接口控制器与数据采集器连接。当数据采集器发出采样命令时，接口控制器从每层传感器取回土壤体积含水量。每层传感器测量的土壤体积含水量传输到采集器中进行处理、存储。

（2）、主要部件

①、土壤水分传感器

土壤水分传感器采用了频域反射（FDR）测量技术。

传感器两个电极间的电容形成的振荡回路所产生的信号频率随土壤介电常数而改变，通过测量信号频率的变化来获得土壤含水量。

传感器以总线方式与接口控制器连接，每个传感器按照所需要观测的层次放置在相应的位置并与总线插槽相连接，用跳线设置传感器地址，不同跳线位置代表所连接的不同传感器。

多个传感器和接口控制器通过总线固定结构连接成完整的土壤水分探测器。

②、接口控制器

接口控制器作为一个从属设备与数据采集器连接。利用初始化标定程序“IPConfig Utility”可以设置接口控制器的地址，可以将传感器数量及测量层次、对测量场地的空气及水进行现场标定的初始化值及相应的标定系数存储起来，并且将这些信息提供给数据采集器。

一个接口控制器被默认为地址“0”，如果有多个接口控制器连接在总线上，可以分别设为地址“1”、“2”、“3”……，数据采集器可以用不同的地址来控制相应的土壤水分探测器进行土壤体积含水量的测量。

当数据采集器发出采样命令时，接口控制器从与之连接的每层传感器取回土壤体积含水量。每层传感器测量的土壤体积含水量传输到采集器中进行处理、存储。

③、总线及固定结构

多个传感器与一个接口控制器连接在一条总线上。

在总线上每隔10CM有一个连接插槽，顶端的插槽与接口控制器相连接，每个传感器按照所需要观测的层次放置在相应的位置并与总线插槽相连接，总线放置在可拆装的塑料材质固定结构中。

（3）、技术指标

（4）、技术特点

①、采用FDR测量技术、电容原理测量土壤水分

②、传感器位置可调，可分别测量不同深度的土壤体

积含水量

③、传感器配制灵活、测量精度高、性能稳定

④、安装时不破坏土壤结构，操作方便，可靠性高

⑤、维护及检定极为方便