称重式土壤蒸渗仪系列

山东东营农高区蒸渗仪

2023.01.061563

采购单位:东营顺邦建设有限公司农高区分公司

使用单位:山东盐碱地现代农业有限责任公司、中科院烟台海岸带研究所

安装地点:东营农高区

设备名称:XHZ-ZS101称重式蒸渗仪2套、XHZ-JY101人工模拟降雨系统1套、XHZ-SQ101土壤墒情监测系统18套、XHZ-RY101土壤溶液提取系统18套、XHZ-BS101自动供排水系统18套、XHZ-DZPT-100水盐运移模拟系统数据展示平台1套。

设备数量:一批

主要技术参数及配置:

一、称重式蒸渗仪

由箱体、称重系统、渗漏监测系统、土壤环境监测系统、土壤溶液提取系统、自动排水系统、数据采集系统、UPS备电系统等组成。

蒸渗仪箱体长3.3m,宽2.0m,装土深2m,反滤层厚0.3m,总深度2.3m。

蒸渗仪蒸散量变化灵敏度:≤0.02mm水深,渗漏量监测称重模式:采用1个S型称重传感器,带有自动排水装置;称重量程:5kg;分辨率:0.1g;精度:1g;输出:内部RS485协议或标准Modbus协议;

土壤环境监测系统是分层进行监测,大型蒸渗仪分7层测量,土壤溶液分层提取;

土壤溶液分层提取,蒸渗仪分7层;土壤溶液包括陶土头(用一备一)、溶液抽取器、取样瓶、真空泵等。

土壤水分温度电导率:量程:水分0~100%,温度-40~80℃,电导率0~23 dS/m;精度:±3%,±0.5℃,±5%(0-7ds/m内);防护等级:IP68;输出:SDI-12;电导率测量须采用镀金触点;尺寸:整体厚度不超过1.5cm,探针长度不超过5cm;供电电压:最低可至2.5V,最高可至16V;线缆:5米。

土壤水势:土壤水势范围:-9kPa~-2,000kPa(1.96~4.31pF),分辨率:0.1kPa,准确度:±(读数的 10%+ 2kPa)@-9kPa~-100kPa,传感器类型:频域,带校准的陶质板;土壤温度范围:-40~60℃,分辨率:0.1℃,准确度:±1℃;传感器类型:热敏电阻;测量频率:70 MHz;输出:SDI-12 通讯协议。

所生产的称重式土壤蒸渗仪符合国家《企业标准信息公共服务平台》公示的标准。

LYSDAMS V1.0蒸渗仪数据采集与管理系统:系统中所有子系统的数据采集及处理都由采集主机进行,同时采集主机将数据缓存,向数据平台发送数据。主处理器:高性能Cortex M系列处理器;内部存储:512M 高可靠性Nor Flash存储,无坏区块;外部存储:USB接口,TF卡;通信接口:2/3/4G全网通无线传输接口,以太网接口,RS485接口;通信协议:支持标准MQTT或自有协议;可扩展选配模块:SDI-12采集模块,RS485 Modbus 采集模块,模拟量采集模块,4-20mA采集模块,输入输出控制模块等;数据采集:扩展选配模块支持自动识别及编址,可进行自动适应采集;带有液晶显示及按键人机界面,可在现场查看设备状体及下载数据;可设置采样间隔及采集数据类型,采样间隔1分钟至4小时可配置;数据下载:本地U盘/TF卡下载,远程云平台存储下载;;可实现与水盐运移模拟系统数据展示平台的联动,并实时显示可控制,后期可扩展并能集成其他传感器。

二、人工模拟降雨系统

人工模拟降雨配合移动防雨棚,实现每6个为一个小区的模拟降雨,逐步降雨3个小区;

雨强连续变化范围:15~ 180mm/h;

降雨单区有效面积:56㎡;

降雨移动区域:3个区;

降雨均匀度:>0.80;

雨滴大小调控范围:0.4-6mm;

降雨高度:≥3m;

喷头的要求:旋转下喷式喷头,不锈钢材质,大中小3种喷头;

管道材质:免生锈钢塑复合管;

连续降雨方式:可实现连续、变雨强降雨,提前设置多降雨场次、时间、雨强,系统自动执行场次降雨的切换;

系统控制方法:采用闭环控制法,即就是在降雨区所布设的雨量计可以实时监测降雨强度的大小,并将数据传输至控制台,与设定的雨强值进行逼近式对比分析,再通过自动调节变频器及流量调节阀、调压阀等组件,改变供水水压及流量。本系统控制方式采用自主研发的PID闭环控制法。在降雨区所布设的压力传感器、雨量计可以实时监测供水管道内压强及实际降雨强度的大小,并将采集参数回传至高性能MUC控制单元,利用内置PID算法快速响应系统反馈的数据,并结合当前降雨场景制定调节方案,实现精准调控。控制系统下位机的主控采用ST意法半导体基于ARM Cortex-M3内核的高性能系列MCU;传感器采集选用Sigma-Delta式可编程ADC。采样分辨率24Bit,采样速率最高可达19200样本/秒;下位机通过内嵌WIFI模块及自主研发的780MHz射频模块与平板电脑端进行连接,并通过TCP/IP或串行通信协议进行通信。相关无线通信方案:802.11b/g/n及Sub-1GHz均符合国家标准要求;控制器与变频器、回水阀之间使用的工业485差分信号总线进行通信,遵循ModBus通讯协议;阀门控制部分采用MOSFET半导体技术。

三、土壤墒情监测系统

采集器系统:所有SDI-12传感器数据采集由及处理都由采集器进行,同时采集器将数据缓存,向系统主机发送数据,所有数据采集器支持级联,可自由扩展采集器数量及传感器数量;

主处理器:高性能Cortex M系列处理器;

内部存储:1M 高可靠性EEPROM;

传感器接口:标准SDI-12接口,4个独立编制采集通道;通信接口:外部RS485接口,标准Modbus-RTU协议或者内部协议;

主机通信:4G全网通及以太网通信,支持标准MQTT或自有协议;

数据采集:可设置采样间隔及采集数据类型,或者由系统主机控制采集;

工作环境:温度 -30~+75℃,湿度0~100% RH;

供电方式:AC 220V 或 DC 24V,可连接太阳能供电。

可实现与水盐运移模拟系统数据展示平台的联动,并实时显示可控制,后期可扩展并能集成其他传感器。

土壤墒情监测系统,布设7层监测土壤温度、湿度、电导率、水势四个参数;

土壤水分温度电导率:量程:水分0~100%,温度-40~80℃,电导率0~23 dS/m;精度:±3%,±0.5℃,±5%(0-7ds/m内);防护等级:IP68;输出:SDI-12;电导率测量须采用镀金触点;尺寸:整体厚度不超过1.5cm,探针长度不超过5cm;供电电压:最低可至2.5V,最高可至16V;线缆:5米。

土壤水势:土壤水势范围:-9kPa~-2,000kPa(1.96~4.31pF),分辨率:0.1kPa,准确度:±(读数的 10%+ 2kPa)@-9kPa~-100kPa。

四、土壤溶液提取系统

土壤溶液分7层提取;包括陶土头(用一备一)、溶液抽取器、取样瓶、真空泵等。

土壤溶液提取器可以7个点位同时提取不同深度土壤溶液,溶液抽取器长度400mm,内径140mm,外径150mm;

陶土头:尺寸:Φ20x50mm;硅砂材料,进气值:0.9bar;

真空泵:抽气速率≥20L/min,极限负压值≥0.06MPa;

溶液提取瓶:材质高硼硅,容量100ml。

五、自动供排水系统

自动供排水系统采集马氏瓶中各传感器数据,并且根据传感器数据计算出蒸渗仪蒸发量(补水量)以及渗漏量(排水量),同时控制自动供排水,并将采集器将数据缓存,向系统主机发送数据。

支持多种马氏瓶传感器,在异常状态下(缺供水/断电/冻结)可自动切换至安全运行状态,恢复后继续正常运行;

可实现与水盐运移模拟系统数据展示平台的联动,并实时显示可控制,后期可扩展并能集成其他传感器。

主处理器:高性能Cortex M系列处理器;

内部存储:1M 高可靠性EEPROM;传感器接口:4路4-20mA采集接口,高速高精度ADC采集,24位分辨率;输入开关接口:2路,干接点或PNP型,隔离输入;控制接口:8路电磁阀或4路电动球阀,可配置;

通信接口:RS485接口,标准Modbus-RTU协议或者内部协议;

数据采集:可设置采样间隔及采集数据类型,或者由系统主机控制采集;

蒸散量(补水量)测量:液位压力换算式;蒸散量(补水量)分辨率:0.01mm;

蒸散量(补水量)精度:0.1mm;

渗漏量(排水量)测量:液位压力换算式;

渗漏量(排水量)分辨率:0.001mm;

渗漏量(排水量)精度:0.01mm;

工作环境:温度 -40~+75℃,湿度0~100% RH;

防水等级:IP66;

供电方式:AC 220V 或 DC 24V,可连接太阳能供电。

六、水盐运移模拟系统数据展示平台

1.基于microsoft .Net平台开发。兼容Windows7及以上系统。

2.单路服务器具备最多256个数据采集节点的连接能力。每各数据节点具备不少于250各传感器的采集能力。

3.具备GIS系统,并能基于地图展示数据点分布和实时采集数据的显示。地图的最大分辨率不应低于50米,并至少具备道路和卫星两类底图。

4.平台自身携带1949-2020的全国历史天气数据。用以做研究对照和数据分析。

5.平台可支持以太网设备,RS232/485总线设备,PakBus总线设备,CAN总线设备,M1553b总线设备的接入,数据采集及控制。

6.平台可支持对采集到的数据进行动态图形化显示。拥有多种曲线展示实时及统计数据。对系统中的主要系统和设备,应有动态的系统拓扑动画,并在其上显示设备运转的实时状态。

7.平台至少应包含称重式蒸渗仪、土壤墒情监测系统、自动供排水系统的接入和展示。除本项目采购硬件之外,也应兼容甲方已有的传感硬件和采集设备。8.服务器采用塔式服务器,16G内存,2*1T,四核,带21.5显示器;显示大屏采用100英寸,4K显示器。

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