生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

Eco-Watch 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
1966年澳大利亞著名水文與土壤物理學(xué)家Philip提出土壤-植物-大氣連續(xù)體（Soil-Plant-Atmosphere Cotinuum，簡(jiǎn)稱SPAC）的概念。主要內(nèi)容是：水分經(jīng)由土壤到達(dá)植物根系，進(jìn)入根系，通過(guò)細(xì)胞傳輸進(jìn)入木質(zhì)部，由植物的木質(zhì)部到達(dá)葉片，再由氣孔擴(kuò)散到大氣中去，最后參與大氣的湍流交換，形成一個(gè)統(tǒng)一、動(dòng)態(tài)的互反饋連續(xù)系統(tǒng)，即土壤-植物-大氣連續(xù)體（SPAC）系統(tǒng)。在這一連續(xù)體中存在物質(zhì)、能量和信息的傳遞和交換，土壤、植物和大氣是我們研究的對(duì)象，而水分在土壤、植物和大氣中的傳輸更是研究的核心內(nèi)容。
我國(guó)著名水文水資源學(xué)家劉昌明院士在此基礎(chǔ)上提出了“五水”系統(tǒng)的相互作用問(wèn)題即大氣、植物、地表、土壤和地下水層中的水的相互作用和相互關(guān)系，也稱之為五水轉(zhuǎn)化。土壤-植物-大氣（SPAC）系統(tǒng)中的水分因自然的和人為的作用必然要和地下水和地表水相聯(lián)系。從土壤系統(tǒng)來(lái)看，土壤水的來(lái)源是大氣降水、地下水的上升和人為輸入地表水（如灌溉）等等；土壤水的散失，則包括直接由土面逸向大氣，通過(guò)根系吸水進(jìn)入植物體后蒸騰到大氣中去以及由土壤層下滲到地下水層之中。因此這套“五水”轉(zhuǎn)化理論不僅包括Philip提出的SPAC的內(nèi)涵，而且有了一定程度的延伸。

Eco-Watch生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套針對(duì)這一研究推出的設(shè)備，可以監(jiān)測(cè)植物生理生態(tài)的參數(shù)，氣象因子，土壤參數(shù)，地下水質(zhì)。Eco-Watch系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、供電單元、通訊部件、傳感器和數(shù)據(jù)中心軟件等組成，能實(shí)現(xiàn)野外無(wú)人看守的情況下長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)；無(wú)線通訊模塊可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理。


Eco-Watch可以監(jiān)測(cè)的指標(biāo)如下：
植物生理： 葉面溫度、 植物莖流、 莖/果實(shí)/樹(shù)木生長(zhǎng)變化
氣象環(huán)境：風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓、降雨、蒸發(fā)、總輻射、光合有效輻射、凈輻射、紫外輻射、CO2等。
土壤：土壤水分、土壤水勢(shì)、土壤溫度、土壤鹽分、土壤熱通量、土壤蒸散
地下水：水位、水溫、pH、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度等

應(yīng)用領(lǐng)域
植物生理生態(tài)監(jiān)測(cè): 農(nóng)作物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)、以及花卉、果樹(shù)、蔬菜的溫室培育。 即可監(jiān)測(cè)植物的實(shí)時(shí)生長(zhǎng)狀況，還可分析植物的長(zhǎng)期生理特性，從而預(yù)測(cè)植物的生長(zhǎng)趨勢(shì)，并以報(bào)警形式反映植物是否受到干旱、高溫等環(huán)境脅迫和生理脅迫。該技術(shù)使其成為進(jìn)行不同材料、不同條件、不同樣品處理、不同農(nóng)學(xué)措施等科研和生產(chǎn)管理的有效監(jiān)控工具。
氣象監(jiān)測(cè): 作物氣象、畜牧氣象、林業(yè)氣象、病蟲(chóng)害氣象、農(nóng)業(yè)氣候、農(nóng)田小氣候和小氣候改良、農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)、農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)。
土壤監(jiān)測(cè)：農(nóng)業(yè)研究，旱作農(nóng)業(yè)，水資源調(diào)查，水利研究，水土保持，公路基建研究等
水質(zhì)：地下水文資源，水質(zhì)研究，養(yǎng)殖業(yè)等。

Eco-Watch系統(tǒng)組成
Eco-Watch系統(tǒng)包括五大部分：數(shù)據(jù)采集器、供電單元、通訊部件、傳感器和數(shù)據(jù)中心軟件。
一 、數(shù)據(jù)采集器
采集器
Eco-DT智能可編程數(shù)字采集器

標(biāo)準(zhǔn)16個(gè)模擬通道；可擴(kuò)展；
18位分辨率 ；采樣頻率：10ms到1day；另外還包括SDI-12傳感器輸入通道；
內(nèi)存：32MB（約5000000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)）；
可進(jìn)行數(shù)學(xué)、三角函數(shù)、比例及相關(guān)曲線、邏輯來(lái)計(jì)算模擬、數(shù)字通道的傳感器的值；
RS232接口，有PC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；
U盤(pán)下載數(shù)據(jù)功能；

CEM20通道擴(kuò)展模塊
通過(guò)增加通道擴(kuò)展模塊(CEM20)，Eco-DT數(shù)據(jù)采集器增加通道容量變得非常簡(jiǎn)單。每個(gè)CEM20具有20個(gè)通用的數(shù)據(jù)采集通道，它連接到Eco-DT的一個(gè)模擬通道，這樣有效地可以將總通道容量最大擴(kuò)展到300個(gè)模擬輸入。
CEM20采用相同的雙重通道隔離技術(shù)，每個(gè)通道可以接入兩個(gè)隔離的差分輸入或者三個(gè)共享的單端輸入，從而最大輸入量進(jìn)一步得到增加。


二 、供電單元
市電 交流220V，50HZ
太陽(yáng)能電池板 功率：標(biāo)準(zhǔn)配置20瓦，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選配不同功率，輸出：17V左右，在野外環(huán)境中正常使用。
免維護(hù)電池65AH，使用壽命Max: 5年 Min3年

三 、通訊部件

無(wú)線通訊GPRS 模塊（可選）
接口：DB9 RS232/422
串行數(shù)據(jù)速率：110-57600b/s
SIM卡3V/5V
供電：
標(biāo)準(zhǔn)：+9V/500mA
范圍：+5—+35VDC

內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議棧，數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)在線。
支持根據(jù)域名或IP地址訪問(wèn)中心。
手機(jī)短信（可選） 閥值報(bào)警短信和實(shí)時(shí)值發(fā)送短信兩種
電纜直接連接 標(biāo)準(zhǔn)配置 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況配備信號(hào)驅(qū)動(dòng)/隔離裝置，保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性。
移動(dòng)存儲(chǔ) U盤(pán)下載數(shù)據(jù)功能

四 、傳感器技術(shù)規(guī)格表

1）土壤：
MP406/土壤水分
測(cè)量范圍：0～100% vol
測(cè)量精度：1 VSW%（特定標(biāo)定后）
優(yōu)于5 VSW%（一般）
測(cè)量時(shí)間 0.5秒

SEC2710/土壤水勢(shì) 張力計(jì)（農(nóng)田土壤適用）
規(guī)格：15,30,46,60,90,120,150 cm長(zhǎng)度可選
測(cè)量范圍：0～-100kPa（-1Bar）
測(cè)量精度：±3%

EQ2/土壤水勢(shì)
測(cè)量范圍：0～-1000 kPa（-10Bar）
灌溉區(qū)田間土壤，干旱區(qū)土壤適用
測(cè)量精度：±10 kPa（0 to -100 kPa范圍內(nèi)）,
±5%（-100 to -1000 kPa范圍內(nèi)）
操作溫度：0-40℃

STS/土壤溫度
測(cè)量范圍：-20℃～60℃
測(cè)量精度: 0.1℃
輸出信號(hào)：PT100熱電阻

5000L04/土壤鹽分
測(cè)量范圍：0～50 dS/m（包含溫度測(cè)定功能）
測(cè)量精度：±0.5 dS/m
輸出信號(hào)：0～5 V

HFT3/土壤熱通量
測(cè)量范圍：±100W•m2
測(cè)量精度：優(yōu)于讀數(shù)的5%

ETgauge/土壤蒸散
精度：已蒸發(fā)水的±1%
分辨力：0.01inch

2）植物生理：
LT-2M /葉片溫度傳感器
測(cè)量范圍：5-50℃
測(cè)量精度：±0.2℃
內(nèi)置上下2個(gè)溫度傳感器

包裹式Danagage/植物莖流（作物適用）
測(cè)量參數(shù)：絕對(duì)莖流值、每小時(shí)蒸騰速率、每天蒸騰速率、整個(gè)作物蒸騰量
探頭類型及適用植株直徑適應(yīng)范圍：
1) SGA2-WS，2.1～3.5 mm
2) SGA3-WS，2.7～4 mm
3) SGC5，5～7 mm
4) SGC9，8～12 mm
5) SGC10，9～13 mm
6) SGC13，12～16 mm
7) SGC16，15～19 mm
8) SGC19，18～23 mm
9) SGC25，24～32 mm
10) SGC40，32～45 mm
11) SGC50，45～65 mm
12) SGA70-WS，65～90 mm
13) SGA100-WS，100～125 mm
14) SGA150-WS，150～175 mm

TDP/植物莖流（林木適用）
測(cè)量范圍：莖流量0～10000 g/h
測(cè)量精度：±3%
分別率：0.1 L/Hr
輸出信號(hào)：電壓
探頭類型及適用植株直徑范圍：
TDP-30：70～200 mm
TDP-50：100～300 mm
TDP-80：大于180 mm

SF-4M/莖流傳感器（小莖桿作物適用）
測(cè)量范圍：約3ml/h max
用于1-5毫米直徑莖桿

SF-5M/ 莖流傳感器（小莖桿作物適用）
測(cè)量范圍：約3ml/h max
用于4-10毫米直徑莖桿

SD-5M/莖桿微變化傳感器
測(cè)量范圍：0-5000µm
測(cè)量精度：0.002mm(w/filter)
用于5-25毫米直徑莖桿(5-50℃)

SD-6M/樹(shù)干微變化傳感器
測(cè)量范圍：0-5000µm
測(cè)量精度：0.002mm(w/filter)
用于2-7厘米直徑樹(shù)干(5-50℃)

FI-LM/果實(shí)變化傳感器
測(cè)量范圍：30-160mm
測(cè)量精度：0.065mm
用于測(cè)量圓形果實(shí)(5-50℃)

FI-MM/果實(shí)變化傳感器
測(cè)量范圍：15-90mm
測(cè)量精度：0.038mm
用于測(cè)量圓形果實(shí)(5-50℃)

FI-SM/果實(shí)變化傳感器
測(cè)量范圍：7-45mm
測(cè)量精度：0.019mm
用于測(cè)量圓形果實(shí)(5-50℃)

DD/測(cè)樹(shù)計(jì)（直徑）
適用：直徑0-20cm，(>20可定制)
精度：<5微米
測(cè)量范圍：11mm，重調(diào)可一直擴(kuò)大。

DR/測(cè)樹(shù)計(jì)（半徑）
適用：直徑>8cm，
精度：<5微米
測(cè)量范圍：11mm，重調(diào)可一直擴(kuò)大。

DC測(cè)樹(shù)計(jì)（半徑）
直徑0-32cm，(>32可定制)
精度：<5微米
測(cè)量范圍：11mm，重調(diào)可一直擴(kuò)大。

DV/測(cè)樹(shù)計(jì)（縱向）
適用：直徑>8cm，
精度：<5微米
測(cè)量范圍：11mm，重調(diào)可一直擴(kuò)大。

3）氣象環(huán)境：
GS1/總輻射
測(cè)量范圍：0-2000 W/m2
精度：±10%（-10到+40℃）
光譜響應(yīng)：305-2800nm
工作溫度范圍：-40到+80℃

SR2/總輻射器
測(cè)量范圍：0-2000 w/m2
精度：5%
光譜響應(yīng)：400-950nm
工作溫度范圍：-20到+60℃

QS2/PAR光量子
靈敏10.0mV/mmol•m-2•s-1（400-700nm）
準(zhǔn)確度±5%（20℃）
穩(wěn)定性 優(yōu)于±2%每年

SKS 1160/凈輻射
光譜范圍：305-2800nm
輸出：0－50mV

UV3p-x/紫外輻射
靈敏度1mV/W•m-2
準(zhǔn)確度±7.5%（20℃）
A：373±2nm峰值;31±2nm 帶寬
B：313±2nm峰值;26±2nm 帶寬
AB：360±5nm峰值;72±5nm 帶寬


010C-1風(fēng)速
測(cè)量范圍：0～60 m/s
測(cè)量精度：±1%
輸出信號(hào)：11 V

024A/風(fēng)向
測(cè)量范圍：0～357°
測(cè)量精度：±3°
輸出信號(hào)：0–5 V

083D-1-35/空氣溫濕度
溫度測(cè)量范圍：-50～50℃
溫度測(cè)量精度：±0.1℃
溫度輸出信號(hào)：PT100熱電阻
濕度測(cè)量范圍：0～100％
濕度測(cè)量精度：±3%
濕度輸出信號(hào)：0～1 V

092/大氣壓力
測(cè)量范圍：600-1100 hPa
測(cè)量精度：±1 hPa
輸出信號(hào)：0～1 V

RGS/降雨量
測(cè)量范圍：0～4 mm/min
測(cè)量精度：±0.4 mm
輸出信號(hào)：開(kāi)關(guān)量

WLS/蒸發(fā)
液位測(cè)量范圍：0～1 m
測(cè)量精度：±1mm
輸出信號(hào)：0～5 V

GMP343/ CO2探頭
測(cè)量范圍:
0…1000 ppm:± (3 ppm + 1 %的讀數(shù))
0…2000 – 0…2 %* :± (5 ppm + 2 %的讀數(shù))


4）水質(zhì)參數(shù)：

WLS/水位
測(cè)量范圍：0... 0.5m，1m，10m，30m，50m
測(cè)量精度：滿量程的1%FS
輸出信號(hào)：4...20mA

WTS/水溫
測(cè)量范圍：-20℃...+60℃
測(cè)量精度：0.1℃
輸出信號(hào)：PT100熱電阻

270-WQ201/pH
測(cè)量范圍：0～14 pH
測(cè)量精度：滿量程的2%
輸出信號(hào)：4～20 mA

270-WQ301/電導(dǎo)率
測(cè)量范圍：0～5 000、0～10 000、0～20 000 mS/cm
測(cè)量精度：滿量程的1%
輸出信號(hào)：4～20 mA

270-WQ401/溶解氧
測(cè)量范圍：0～100% 飽和度, 0～8 ppm
測(cè)量精度：滿量程的±0.5%
輸出信號(hào)：4～20 mA

270-WQ710/濁度
測(cè)量范圍：0～50 NTU, 0～1000 NTU
測(cè)量精度：滿量程的±0.5%
輸出信號(hào)：4～20 mA

五 、系統(tǒng)安裝套裝
包括2米安裝支架套裝，數(shù)采防護(hù)箱；
電源供電系統(tǒng),65Ahs,12v 充電電池組；
20瓦 太陽(yáng)能板及安裝支架，
YZD-12N型光伏電壓控制器，過(guò)充過(guò)載電源保護(hù)（中國(guó)制造）

六 、定制化客戶軟件
Eco-Watch生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件
 全中文操作軟件，簡(jiǎn)單易用
 支持折線圖顯示，環(huán)境變化情況一目了然
 支持多個(gè)參數(shù)折線圖同屏顯示，無(wú)需反復(fù)切換
 歷史數(shù)據(jù)查詢功能
 警戒值報(bào)警功能，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)突發(fā)事件，并通知用戶
 測(cè)量數(shù)據(jù)短信可以實(shí)時(shí)發(fā)到手機(jī)上
 數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)出Excel監(jiān)測(cè)報(bào)表
 定期數(shù)據(jù)備份，防止數(shù)據(jù)丟失
 軟件免費(fèi)終身升級(jí)。