称重式土壤蒸渗仪系列

蒸渗仪系统

型号:XHZ-ZS301

蒸渗仪系统是在现代电子技术、土壤物理学和微气候学等学科领域不断深入发展的基础上,为测定农田蒸腾蒸发和地下水—土壤水转化而研发生产的一种更系统更综合的标准试验设备。其通过对被测土壤(原状土或人工配制实验土)水循环的记录分析,以研究农作物的耗水规律和SPAC系统中水分运移转化规律。
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        蒸渗仪系统是在现代电子技术、土壤物理学和微气候学等学科领域不断深入发展的基础上,为测定农田蒸腾蒸发和地下水—土壤水转化而研发生产的一种更系统更综合的标准试验设备。其通过对被测土壤(原状土或人工配制实验土)水循环的记录分析,以研究农作物的耗水规律和SPAC系统中水分运移转化规律。

        蒸渗仪系统包含:蒸渗仪系统附属地下观测室、蒸渗仪系统机电设施、蒸渗仪系统附属金属结构设施、蒸渗仪称重系统、蒸渗仪数据采集系统。


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1、地下观察室及附属设施:地下观测室基础结构为地下一层现浇钢筋混凝土框架--剪力墙结构体系。地下观测室成矩形布置,建筑面积约150.0㎡,底板距离地面高度为3.1m,底板基础形式为平板基础,由下至上为300mm水撼砂,200mm细石混凝土,300mm钢筋混凝土;外墙厚度为300mm;顶板厚度为150mm,顶板南北向有四条400mm×550mm的承重梁。地下室顶比地面低0.7m,顶板上做聚乙烯高分子防水卷材,回填400mm厚的原状土,并预留15处蒸渗测筒安装口。观测室顶板设3处通风口,通风口尺寸为1400mm×800mm,室内安装除湿设备。底板及侧壁采用土工膜全包防水,土工膜规格为400g/m2。地下观测室入口采用楼梯踏步,楼梯净宽1.8m,楼梯两侧墙壁和踏步铺装大理石,入口处安装钢化玻璃折叠推拉门。地下观测室抗震设防烈度6度。建筑结构安全等级一级。混凝土强度等级C30防水混凝土。钢筋类别Ⅰ、Ⅱ级钢筋。

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2、灌排水附属设施:灌溉管路为PPR管,干管管径φ50,支管管径φ32,管道支架60组,配套15组阀门和15组水表。

3、遮雨棚设施:遮雨棚基础深1.6m,宽0.6m。自下而上分别为100cm水撼砂,30cm细石混凝土,30cm钢筋混凝土。在基础表面埋设预埋件,以便与轨道连接。

4、内部设施装修:地下观测室地面为制作防水砂浆地面找平,上刷防水环氧地坪漆。侧壁和棚顶水泥砂浆找平后粉白。楼梯地面为大理石,两侧为大理石吊装。

5、地下监测室电器设施:地下室电线规格为2.5mm2,设有防水灯6处,防水插座14处。配电箱1个。

6、遮雨棚电器设施:遮雨棚电线规格为10 mm2,线路总长为60m(不含遮雨棚到供电线路部分)。配控制箱1套。每条轨道上安装1台电机和1台减速器。

7、测桶(2m高):① 蒸渗仪测筒和四周材质为国标碳钢,表面喷砂喷防腐漆,尺寸为D=1130mm,H=2000mm;②测筒四周采用5mm钢板;筒底采用8mm钢板;④在测筒一侧壁上打55mm和25mm的传感器安装孔,地下1m内按20cm一层打孔,1-2m按30cm打孔,并焊接4个螺丝,安装高防水胶圈及连接件;⑤焊接一处穿线槽;⑥蒸渗仪测筒焊接要求抗拉、抗剪强度不小于原材料的性能;焊缝表面无砂眼裂痕。

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8、重量称重平台:重量称重平台材质为槽钢和钢板焊接而成,表面喷砂喷漆防腐处理;焊接为全焊接,无砂眼裂痕,表面喷防锈底漆后喷白色油漆。

9、保护筒:蒸渗仪保护筒是保证内筒不受影响的护沿设计,保护筒护沿采用不锈钢材质,护沿折弯后焊接外圈;护沿下沿与顶部凸出外圈相连保护内筒不受影响。

10、遮雨棚钢结构:遮雨棚采用电动伸缩形式,总长16m,伸缩二层分别为7m、13m,即遮雨棚关闭状态时最长为8m。高度分别为2.4m、2.2m。二层跨度分别为9.55m、10.15m(实际根据现场设计而定),可同时满足蒸渗仪群遮雨需要;遮雨棚为钢架结构,钢托架采用30mm×50mm方管,钢墙架采用100mm×100mm方管,钢檩条采用60mm×60mm方管。遮雨棚采用耐力板遮雨,铝合金压条将耐力板安装到钢架结构上。移动轨道采用轻型火车轨道。根据伸缩长度安装不同长度2条双钢轨。安装时要用水准仪进行超平。遮雨棚建造水泥基础用于铺设轨道,在基础表面埋设预埋件,预埋件为10mm厚的钢板,以便与轨道连接。遮雨棚电线线路总长为60m(不含遮雨棚到供电线路部分),配控制箱1套,每条轨道上安装1台电机和1台减速器。

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11、蒸渗仪称重系统:采用Y字结构,特型C3级2.5吨量程称重传感器3个,检定分度数3000,总称重范围为7.5吨; 三个传感器单独模数转换采集,采样分辨率大于千万分之一,采样速率大于等于1kSPS;总称重精度100g(折合0.1mm);通行接口为RS485接口,通信速率9600bps;电源兼容交流电源交流220V 50Hz及直流24V、太阳能供电。

12、监测软件及各类参数传感器:

①野外试验站物联网管理平台采集集成现有设备,实现实时、远程采集显示设备数据,如蒸渗仪、涡度相关、气象站、气候观测系统、土壤环境监测系统、物候观测系统等;具备数据实时显示、数据下载、数据分析、设备管理、设备信息修改、数据分类管理和共享等功能;系统设计应具有可扩展性。包括接入设备扩展,管理区域扩展,接入系统扩展,使用人员扩展。设备扩展至少可支持扩展其他监测模块,如土壤、植物/作物、气象、水生态、水文等,进行水量平衡、能量平衡研究。系统必须提供专用的C/S客户端,集成所有的应用功能及后台管理功能。支持元数据管理并与数据交换平台进行数据交换。本系统数据中心和平台应用建设统一采用Microsoft .Net平台开发,兼容windows7及以上版本的windows操作系统。服务层和接入层软件也应能兼容linux设备。

②野外试验站物联网管理平台建设分为四大类内容:数据中心、平台应用、移动互联网终端、设备接入系统,其中移动互联网终端根据用户选择的应用功能给与手机App或微信小程序实现;设备接入系统包含:RJ45以太网接口设备、WIFI设备、移动网络2/3/4/5G设备、蓝牙设备、RS232/485接口设备、Modbus协议设备、Pakbus协议设备、Lora设备、OPC协议设备、FTP协议、用以访问具有FTP服务器的第三方系统、RTSP/RTMP视频流。

③土壤水分、温度和电导率三个参数用一个传感器同时测量:土壤水分、温度、电导率三参数传感器(国产):每套蒸渗仪设置6个测量点位,土壤水分、温度和电导率三个参数用一个传感器同时测量:测量指标:土壤体积含水量、土壤温度和电导率;量程:0-100%,-40-80℃,0-23 dS/m;分辨率:0.08%,0.1℃,0-7ds/m内0.01 dS/m;精度:±1~3%,±0.5℃,0-7ds/m内±5%;供电电压:3.6-12 VDC;信号输出:SDI-12;运行环境:-40-85℃;线缆长度:默认5米,可定制其他长度;探针材料:防腐特制电极;密封材料:黑色环氧树脂;防护等级:IP68 ;传感器尺寸:整体厚度不超过1.5cm,探针长度不超过5cm。

渗漏量传感器参数:高精度称重式加自动排水系统方式精确测量;使用S型C3级传感器,量程5千克;称重精度1g(折合0.001mm);通行接口为RS485接口,通信速率9600bps;电源兼容交流电源交流220V 50Hz及直流24V、太阳能供电。共15套。

13、数据采集器:

①远程无线监测蒸渗仪环境参数:土壤水分、土壤温度、电导率、地表水位、渗漏量、地下水位。

②其他采集通道:SDI-12接口48个;RS485接口4个;4-20mA接口4个;0-5V电压接口4个;其他接口或数量可定制接入;数据存储:本地32MB及数据云平台(无限制)远程通信接口:2/3/4G全网通;远传方式:数据远程传输到大数据管理云平台和手机APP,可在线查看及修改蒸渗仪数据和参数。本地数据接口:以太网;数据下载:U盘;;接入我院试验站监控平台,可实现在线控制与数据收集。数据采集及配套软件具有即测即存功能,防止测量数据丢失。可以在线显示蒸渗量过程、渗漏量变化过程。全汉字人机交互操作界面,具有在线帮助功能。定时时钟精度1min/月。最短定时时间5min。最大连续工作时段1年。本地存储(所有数据10min的采样间隔下,大于1年的存储量),支持U盘数据下载(下位机数据可直接下载到U盘,存储为TXT格式,上位机可导成excel格式)。

14、无线分测站:各蒸渗仪分机与主控之间采用国内免费780MHz频段的无线通信技术进行通信;各传感器与主控之间采用国内免费780MHz频段的无线通信技术进行通信;被称量土体部分所有电子设备供电采用无线供电技术。

15、中央控制主机:面板尺寸:21.5寸;显示区域尺寸:476.64(宽)×268.11(高) mm ;显示模式:16:9 ;分辨率:1920X1080;显示色彩:16.7M     ;硬件参数/System parameters ;工控主板处理器:Intel 集成I3 ;内存:双通道 DDR II 533/667 4GB ;储存体:SATA-120G SSD/1TB ;显卡:集成Inter  Graphicst显示核心;声卡:Realtek ALC662 HD Audio Codec integrated ;2*5W (8Ω) ;网络接入:有线网络、WIFI可选 ;触摸系统:红外式/电容式10点触摸;支持双千兆网口,由PCIe X1走线;双显示 VGA与 LVDS;整合 256兆共享显存;PCIE X16 VGA 插槽;支持 4个串口与 GPIO。

16、断电后自动切换供电系统:断电后自动切换供电系统输出功率容量:54 kW / 60 kVA; 输入:电压(165~300)VAC,频率(40~60)Hz(软件可调);输出:电压220×(1±2%)VAC,频率与输入同步〔市电模式〕,当市电频率超出(46~54)Hz范围时,输出频率为50×(1±0.2%)Hz,50×(1±0.2%)Hz〔电池模式〕;输出波形:正弦波;转换时间:零中断;超载能力:110%-150%维持30秒钟后输出转为旁路,150%以上维持300ms;通讯界面:RS-232 + Intelligent Slot;满负载效率91.7%;输出电压失真低于 2%;输出频率(与主频率同步)50 Hz – 可编程 +/- 0.5 / 1 / 2 / 4 / 6 / 8%。

17、土壤测试建模:对安装地点土壤理化性质进行检测,并根据拟采用的原状土性状对测桶进行回填。


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