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BR1000X波文比观测系统

时间:2023-08-18 12:52:39
BR1000X波文比监测系统是研究能量平衡(土壤水分蒸发蒸腾损失总量)的系统。可直接获取波文比((β)、感热(H)及潜热(Le )参数。农田生态系统处于近地面层,可分为土壤层和作物冠层,是维系于三相物质能量循环转换的界面活动带。在农田生态系统中,从外界获得的能量主要是净辐射能用以支出消耗于农田蒸散、空气热交换、加热土壤以及极少部分储存为光合能。净辐射能在系统内部各项的分配比例及规律一直是现代农田生态学、农业气象学和水文学等学科研究的热点问题。所测的变量有:两个高度的水汽和空气温度、净辐射和土壤热通量。其它的气象传感器提供相关的信息,包括风速、风向、雨量,土壤温湿度,土壤热通量。可以增加其它外设来组成整个系统。

· 系统配置

包括气象要素观测单元、供电单元、数据采集、存储及传输单元、系统安装附件。

 · 应用领域

广泛应用于湿地、农田、草地下垫面土壤理化分析、水循环监测、植物生理生态研究。

 

· 系统特点

*  使用简便,低功耗,性能卓越

*  无破坏,可进行长期的、实时土壤监测

*  系统的支架方便搬运,可折叠,方便野外安装

*  系统配有无线数据传输模块,提供了远程监控功能,可以实现远程数据下载、查看实时数据、监控系统运行状态、分析系统功耗、排除潜在的风险。数据下载有效率高,支持断线续传,丢失自动补充。

*  选用野外常年运行故障率低且精度高的土壤水热传感器,可以保障数据的连续性和准确性

*  系统内数据采集器兼容性强,后期可以根据需要增加风速风向、降雨等气象传感器

*  安全可靠的运行是整个系统建设的基础。数据信息的重要性需求网络系统要有较高的安全性。本系统具备容错、备份及自诊断模块,便于快速判断故障点并迅速排除。配备严格的数据安全体系,避免非法入侵,确保数据的准确性,数据传输的正确性,防止异常情况发生。

 

系统供电

系统供电分别考虑现场使用太阳能供电两种方式,系统采用太阳能供电系统作为供电单元,同时配备高性能、大容量的锂电池作为后备电源,保证系统在恶劣环境下长期稳定工作。同时,系统具有本地数据存储功能,系统坚固耐用,适用于高海拔、高寒、沙漠、极地和干旱等极端的环境。

 

数据接收监控系统

LoggerNet软件是CSI开发的一种集通讯和数据采集于一体的应用软件,是可以运行在 Windows XP或Windows 7环境下的软件。用户可通过该软件完成配置、建立计算机和数据采集器的连接、发送采集程序、收集数据、观察实时数据、以及简单数据分析等,LoggerNet的最新版本为4.1。下载数据时,用户可以选择不同路径存放文件。该软件适用于所有CSI的数采及其数据的在线和离线操作。

LoggerNet主要功能:

a使用ShortCut, Edlog,CRBasic编程工具来创建和编辑数据采集器的工作程序.

b可以按要求下载数据(选择要下载的数据表,某时间段的数据,具体记录号的数据)

支持定时自动下载数据

c可以通过任何一种通讯方式下载数据,并且支持混合通讯(例如:Phone- to- RF)

d实时数据可以通过数字或曲线图的形式被监测,支持多表格同时显示

e通过RTMC工具可以编辑图形化窗口监测数据和数采状态

f 从数采采集器采集到的数据为.dat格式,可以使用Excel表格打开

该系统通过一个数据采集器采集所有要素,因此可以在同一个EXCEL表格里把所有的测量要素全部都展示出来,且实时监测。

CR6数据采集器具有4MB的内存,内部存储采用二进制格式,CR系列采集器最大的优势就是代码开源,用户通过CRBasic编辑器来编辑采集器的工作程序,根据需求修改采样频率和存储间隔,定制数据的处理方式,CR系列采集器支持存储采样值,平均值,最大最小值,累计值,标准差,三维柱状图等数据处理方式。如果需要实现野外不间断的长期存储,用户可以通过使用CF卡来扩展内存,目前可以支持最大16G的CF卡。

Loggernet自带的RTMC功能可以用来设计图形化的监控界面来显示实时数据,该功能支持中文,且操作简单,用户不需要做软件开发就可以在很短的时间内完成美观的界面设计。


同时,如果用来监控数据的电脑能够上网,还可以通过单独购买的RTMC Web Server软件将此台电脑设置成一个http服务器,更多的用户可以通过网络来访问这台电脑的监控界面查看数据。用户无论身在何地,只要在IE浏览器中输入服务器的IP地址或域名,就可以看到监控界面。VDV不但可以浏览实时数据,还支持查询某一时段的历史数据。同时它还支持汉化和网页发布,具有风玫瑰,柱状图,曲线图等数据处理方式。

2012年,CSI公司发布了支持Android和IOS操作系统的通讯采集软件LoggerLink,Android或者Iphone手机的用户,可以通过Wi-Fi连接采集器。除了Loggernet本身的数据处理和显示功能外,Loggernet还支持将数据倒入第三方的软件里。CSI公司的OPC Server可以将采集的实时数据发送到支持OPC协议的第三方客户软件中。LNDB则是将实时数据倒入MySQL或SQL server的数据库中,用户可以用数据库中的数据来做开发。同CSI还为用户提供了Loggernet软件的开发包(SDK),以上这些都非常适用于具有独立开发能力的用户。

该软件自带的RTMC工具,具备丰富的图形控件,用户可根据习惯自定义创建中文的监控图形界面,支持多站点的同时监控。


系统方案
Loggerent
下载的数据格式为.dat格式的数据文件,用户可以用记事本或Excel等工具打开,对数据进行分析解析,数据记录同时也可以被第三方软件调用。考虑到用户更高的数据展示与处理需求,CSI公司还提供了OPC Server和LNDB软件,OPC Server软件可以通过OPC协议将数据轻松地转给第三方软件,LNDB则是用于将采集到的数据入数据库,第三方软件可以用数据库中的数据来做高级开发。

软件包含用户管理,数据入库,数据观测,数据查询,生成数据分析报表,用户帮助这六个功能模块。其中对数据管理主要依托于数据库来实现。

 

 

数据传输模块

 

站点就地通讯方式:

-直连笔记本或PC

笔记本或PC机可以用232线直接连数据采集器的RS-232接口。

              

-GPRS,CDMA和4G通讯

在系统中,用户通过GPRS无线通讯可以远程访问站点监控数据,并可以启用自动下载历史数据的功能。

随着4G网络的推出和逐渐普及,我们公司的4G无线通讯模块也脱颖而出。最大数据传输速率可达115200bps/s,可用于数据量较大的通讯系统。具有通讯稳定、功耗低、耐低温等特点,是无人值守站的最佳选择。

CR1000X数据采集器

 CR1000X是我们的旗舰数据记录仪,可为各种应用提供测量和控制。其可靠性和耐用性使其成为远程环境应用的理想选择,包括气象站,mesonet系统,风廓线,空气质量监测,水文系统,水质监测和水文气象站。

CR1000X是一款低功耗设备,可测量传感器,驱动直接通信和电信,分析数据,控制外部设备,并将数据和程序存储在机载非易失性存储器中。电子设备由独特的密封不锈钢罐射频屏蔽。电池供电的时钟保证准确的计时。所有当代Campbell Scientific数据采集器都采用板载BASIC编程语言,支持数据处理和分析程序。

特征

*  在极端环境下运行,标准工作范围为-40°至+ 70°C,扩展工作范围为-55°至+ 85°C

*  直接连接到电脑的USB端口

*  快速模拟测量功能(300 + Hz)捕捉快速变化的数据值

*  通过更高的分辨率测量(24位Adc)区分数据值甚至微小的变化

*  包括两个非隔离的电流输入通道,用于直接连接0到20 mA或4到20 mA电流输出的传感器

*  包含用于托管Campbell高速传感器和分布式模块(CDM)的板载CPI端口,直接连接到以太网

*  包含用于扩展内存要求的microSD卡驱动器

*  通过SDI-12,RS-232和/或RS-485提供简单的串行传感器集成和测量

*  支持完整的PakBus网络

*  包括通过网页浏览器直接连接的嵌入式网页

 

兼容性

1、传感器

使用多种终端类型,CR1000X几乎与所有可用的传感器兼容,包括模拟(电压和电流),热电偶,串行,SDI-12,脉冲和频率传感器。 

2、测量和控制外设

CR1000X兼容我们所有的CDM,多路复用器,振弦接口,终端输入模块和继电器。 

3、通讯

CR1000X通过直接USB端口,10 / 100baseT以太网端口,多点调制解调器,短程调制解调器,电话调制解调器(地面线路,数字蜂窝和语音合成),RF遥测和卫星发射机(HDR GOES, Argos,Meteosat,铱星和Inmarsat)。

数据可以在CR1000KD键盘显示器,带键盘的CD100可安装显示器,iOS或Android设备(需要我们免费的LoggerLink应用程序),CD295 DataView II显示器或其他第三方设备上查看。 

4、外壳

CR1000X及其电源可以安装在我们的任何标准外壳中。 

5、功率

任何外部12V直流电源都可以为CR1000X数据采集器供电。通常与CR1000X一起使用的Campbell Scientific电源是BPALK,PS150和PS200。 

6、软件

需要Campbell Scientific专有软件对CR1000X数据记录器进行编程,配置和通信。各种软件选项可满足广泛的应用需求。至少需要短切和PC200W。咨询坎贝尔科学支持和实施工程师,以确定最佳的软件选项。 

CR1000X兼容软件包括:

Ø  LoggerLink(版本1.6或更高版本)

Ø  设备配置实用程序(版本2.16或更高版本)

Ø  快捷方式(版本4.0或更高版本)

Ø  PC200W(4.5或更高版本)

Ø  PC400(4.5或更高版本)

Ø  LoggerNet(版本4.5或更高版本)

Ø  LNLINUX(版本4.5或更高版本)

 

7、技术参数

1.   CPU: 32位处理器FPU,100MHz

2.   内存: 128 MB,可通过MicroSD卡扩展至8G

3.   时钟精度: ±3 分钟/年, 10 µs (选配GPS)

4.   USB micro B 接口直连PC, 全速2.0 , 12 Mbps

5.   10/100 RJ45 以太网口

6.   CS I/O 接口:连接CSI设备和显示

7.   RS-232/CPI 接口:CDM同步模块终端扩展接口

8.   通讯协议: PakBus, Modbus, DNP3, NTCIP, NMEA 0183等等

9.   两个SW12接口:用来给传感器或者通讯设备供电, 1.3 A @ -40°C, 0.47 A @ 80°C

10.  功耗 @ 12 Vdc: < 1 mA (待机), 1 mA (运行, 1 Hz扫描), 55 mA (运

11.  行, 20 Hz 扫描), 运行 + 25 mA (RS-232/RS-485), 运行 + 48 mA

12.  以太网通讯

13.  4个激发端口 (VX1 - VX4) 用来提供传感器激发或者控制供电

14.  100欧盟电阻接线端子 用来测量0-20ma和4-20ma电流信号

15.  模拟输入端口 (SE1 - SE16)

16.  16个单端或8个差分接口,最大量程±5000 mV 。A/D转换:24 位

17.  桥式电阻测量

18.  热电偶测量

19.  周期平均测量

20.  2个脉冲计数端口 (P1, P2) :开关量计算,低频交流脉冲、高频脉冲信号

21.  8个C口 (C1 - C8)

22.  模拟测量精度 ±(0.04% 量程 + 偏移)

23.  最高分辨率: 0.02 µV RMS

24.   

 

 

HMP155A温度相对湿度传感器


HMP155A是一款性能优异的温度相对湿度传感器。它采用Vaisala研制的HUMICAP®180R加热型相对湿度探头,并结合当前先进的制造工艺,具有卓越的稳定性和强大的环境适应能力。凭借其灵敏度更高、反应更加迅速的新型温度探头,HMP155A能够以更快的速度对环境温度的变化做出反应,让您随时掌握温度变化的第一手数据资料。HMP155A支持0~1V电压输出,对CSI的全系列数据采集器拥有良好的兼容性;其采用节能设计,仅在测量时由数据采集器供电,非工作时可停止供电。

HMP155A温度湿度可广泛应用于气象观测与预报、道路环境监测、民航、工业检测等领域。为了使该传感器能够消除环境影响进行更加精确的测量,并使其拥有更加长久的使用寿命,我们建议您为其配备41005-5防辐射罩,或者将其安装在百叶箱内。

 

 

主要技术参数:

工作环境:-80℃~60℃,0~100%RH

工作电压:7~28VDC

输出信号:电压(0~1V,0~5V,0~10V),RS-485,Pt100(4线连接)

外壳:聚碳酸酯

外壳防护等级:IP66

 

温度传感器

传感器类型:Pt100 RTD 1/3 class B IEC 751

量程:-80℃~60℃

精度(模拟电压输出):±(0.226-0.0028×温度范围)℃(-80℃~20℃);±(0.055+0.0057×温度范围)℃ (20℃~60℃)(采用RS-485信号输出时,精度优于模拟电压)

 

相对湿度传感器

传感器类型:HUMICAP®180R

量程:0.8~100% RH

精度:±(1.2%+0.012×读数)%RH(-40~ -20℃,40℃~60℃),±(1.0+0.008×读数)%RH(-20℃~40℃)

 

 

034B 风速风向传感器


 

 

MetOne公司的034B风速风向传感器将风杯与风向标整合为一体,减少了体积的同时也降低了二者之间的相互影响,保证了测量数据能如实反映当前的风力状况。034B精度高、反应灵敏,铝合金和不锈钢的应用,结合优秀的结构设计,使其具有环境适应性强、经久耐用的特点,能够在绝大多数气象条件下正常、可靠地工作。该产品结构简单,便于安装,维护简便,是一款性价比很高的产品。

主要技术参数:

工作温度:-30~70℃

风   速

精度:0.11m/s(<10.1m/s时);±1.1%(>10.1m/s 时)

启动风速:0.4m/s

量程:0~75m/s

输出:脉冲信号

风   向

精度:±4º

启动风速:0.4m/s

量程:机械0~360º,电子0~356º

分辨率:0.5º

重量:0.81kg

 

CS106大气压力传感器


Campbell 的CS106大气压力传感器基于Vaisala BAROCAP传感器,采用0~2.5VDC信号输出,与Campbell的CR系列数据采集器拥有良好的兼容性。

            

主要性能参数

型号

CS106/PTB110

制造商

CSI /Vaisala

量程

500~1100hPa

总精度

±0.3hPa @20℃

±0.6hPa @0~40℃

±1.0hPa @-20~45℃

±1.5hPa @-40~60℃

可重复性

±0.03hPa

长期稳定性

±0.1hPa/年

分辨率

±0.01mb

响应时间

500毫秒

工作温度

-40~60

能耗

工作状态<4mA

休眠状态<1μA

供电

10~30VDC

尺寸

6.8cm×9.7cm×2.8cm

重量

90g


 

TDR-315H 土壤温度水分电导率传感器

 


TDR-315H 是一个真正的波形数字化时域反射计,沿着其波导传送的电磁脉冲,从中导出土壤介电常数和含水量。

和许多昂贵的前辈一样(常规 TDR 主机),它包含超快上升时间阶跃函数发生器,波形数字化器(200 GSPS)和 皮秒分辨率时基(5ps)。

同时它消除了带宽约束的同轴电缆和体积庞大的控制台,节约了成本的 90%-97%。 因为它是一个真正的时域器件,其读数不是从电流和电压得出的大小和关系,因此不受土壤电导率和压实的影响。其对 EC 的高免疫力,允许应用在用海水润湿的非饱和土壤中。它使用标准的 SDI-12 接口并兼容所有兼容版本 1.3 的数据记录器。

 

产品性能

Ø  容积含水量(0至100%,分辨率为0.1%)

Ø  介电常数(1至80,0.1单位分辨率)

Ø  土壤电导率a.k.a. Bulk EC(0~5000μS/cm - 分辨率取决于读数范围)

Ø  土壤温度(-40至+60℃,0.1℃分辨率)

Ø  孔隙水电导率(0~55000μS/cm)

特征:

Ø  10米柔性防水电缆

Ø  15厘米X 3.5毫米不锈钢三元波导

Ø  坚固,防水的环氧树脂外壳

Ø  典型的350ps入射波上升时间直接应用于土壤(不限制带宽的同轴电缆)。

Ø  由于没有同轴电缆,波形数字化仪的输入带宽也不受限制。

操作参数

Ø  读取时间:0.7秒

Ø  电压要求:6至15VDC

Ø  空闲电流消耗:<30μA@ 6至15 VDC

Ø  读取电流消耗:170 mA @ 6至15 VDC

Ø  空闲能耗:每天15 J@6 VDC

Ø  读取能耗:6 VDC时每次读数0.7 J,12 VDC时每次读数1.4 J

VWC和介质性能规格:VWC转换方法的介电常数=专有介质混合模式具有0至100%的范围。

²  密切跟随Topp方程到46%VWC。

介电常数结果精度:满量程的±1%,从1至80相对介电常数单位

²  从0到4000μS/ cm体积(土壤中)电导率

²  从-20℃到+50℃,但水的介电常数在固态比液态下有着显着变化。因此,VWC读数只报告液态水。

体积含水量报告准确度:取决于土壤类型,但通常为±2%。

²  Bulk EC从0到4000μS/cm改变,小于1%变化

²  带压实的VWC变化仅跟随土体积的变化。

温度性能规格:温度使用精密热敏电阻测量。热敏电阻位于外部波导杆的2mm内,它进入环氧树脂壳体。

温度报告性能:典型±0.2℃,最差情况±0.5℃  超出(-12至+50℃)

电导性能规格:EC由反射波的长期(200ns)振幅计算得出,使用称为“波导常数”的几何参数。该常数在出厂校准期间在工厂中导出。

EC报告精度:±1%,±35μS/ cm最大误差从0到5000μS/ cm Bulk EC。

²  请注意,1%误差适用于较高的EC值,而35μS/ cm误差适用于非常低的EC值。

²  孔隙水EC是从Hilhorst模型计算得到的,使用平均孔径表示所有土壤。因此其准确性未标明。阅读确实提供了一个“ballpark”指示的土壤中的水的盐度,而不是土壤/水混合物或“Bulk EC”特性。

 

HFP01热通量传感器


Hukseflux HFP01热通量传感器可用于测量土壤、墙体或其他建筑物内部的热通量,它已在世界范围内得到广泛使用,尤其适用于能量平衡研究和波文比系统。传感器外壳采用陶瓷-塑胶材料,内含一个热电堆。传感器通过感应热通量板上下温差产生电压信号,结合介质热传导率对热通量进行测量,并以。HFP01使用简便,只需配备一只精准的毫伏级电压表即可。

HFP01(SC)热通量传感器符合ISO9869、ASTM C1046以及ASTM 1155国际标准。需要用户注意的是,该传感器不适用于CSI的CR200X系列数据采集器。

 

主要技术参数

1.   传感器类型:热电偶

2.   量程:-2000~2000W/m2

3.   灵敏度:50μV/W/m2

4.   标称电阻:2Ω

5.   工作温度:-30℃~70℃

6.   尺寸:直径80mm,厚5mm

7.   重量:200g

8.   传感器内阻:<0.00625km2/W

9.   精度:-15%~+5%(土壤内持续12小时)


 

Kipp&Zonen NR Lite2净辐射传感器

 

Kipp & Zonen公司的NR Lite2是专为常规测量所设计制造的净辐射传感器,适合于进行户外辐射净值测量。

  NR Lite2具有优秀的设计与制造工艺。特氟隆涂层、黑色圆锥形吸收器能够抵御恶劣天气的影响。与其他同类别传感器相比,它不需要脆弱的塑料穹顶,这种设计使仪器的维护十分方便。其配备的垂直杆能够防止鸟类在传感器上栖息,保证了连续测量的准确性、可靠性和仪器的安全性。

  NR Lite2基于热电堆原理设计,具有0.2~100μm的光谱响应范围,符合欧盟CE标准,以电压信号(mV)输出数据。同时,传感器上配有水平泡,使仪器的安装、使用与维护都非常方便,是一般性研究与工业应用的理想选择。NR Lite2也可以与METON手持式数据采集与显示仪配合使用,用于现场测量,实时掌握测量数据。


 

主要技术参数

输出:输出1个净辐射值

响应时间:<20s(63%);<60s(95%)

非线性误差:<1%

温度依赖灵敏度:-0.1%/℃

温度响应:<6%(-10℃~40℃)

灵敏度:10μV/W/m2

光谱波长:0.2~100μm

视角:180º

工作环境:-30℃~70℃,0~100%RH

安装支架:固定式,螺丝直径为20mm,长800mm

水平泡精度:<0.2°

防护等级:IP67

标准电缆长度:15m

重量:490g

 

 

SI-111-SS红外温度传感器

 

SI-111(原型号IRR-P)是CSI采用Apogee公司的红外探头制造的一种高精度的红外温度传感器,采用光学锗透镜,基于红外测温原理,可以在野外条件下进行不间断测量。SI-111由一个热电堆(用来测量表面温度)和一个热敏电阻(用来测量传感器自身温度)构成,两种温度探头都被放置在一个铝制导管内。热电堆和热敏电阻输出的都是毫伏电压信号。该传感器通过CSI出品的CR系列数据采集器来收集观测数据,并通过公式进行温度修正,以获得更加准确的温度数据。    

主要技术参数

精度:±0.2℃(-10℃~65℃时),±0.5℃(-40℃~70℃时)

一致性:±0.1℃(-10℃~65℃时),±0.3℃(-40℃~70℃时)

重复性:±0.05℃(-10℃~65℃时),±0.1℃(-40℃~70℃时)

波长:8~14μm

响应时间:<1秒

工作环境:-55℃~80℃,0~100%RH,防水,适合野外环境

输入电压:2.5 V激发电压

目标温度输出信号:与传感器自身温度差为60μV/℃

传感器自身温度输出信号:0~2500 mV

视场:22º(半角)

工作环境:-55℃~80℃,0~100% RH

信号通道:一个差分(热电堆),一个单端(热敏电阻)

尺寸:直径2.3cm,长6cm

重量:190g

 

 

TE525MM雨量筒

 Campbell TE525MM系列翻斗式雨量桶(Texas Electronics制造)可测量0.1mm的降水增量。雨量桶通过翻斗来测量降雨量,雨通过漏斗进入机械式翻斗,当翻斗充满到标定线时自动倾斜倒掉雨水,从而通过翻斗的反转次数来测量降雨量。该产品可与Campbell出品的数据采集器连接。用户可以根据实际需要来定制线缆长度。

主要技术参数

温度范围: 0~50℃

精度:±1%(≤10mm/hr),±3%(10~20mm/hr),±5%(20~30mm/hr)

每斗雨量: 0.1 mm

尺寸:外径24.5 cm,高29.21 cm

材质:铝

重量: 1.2 kg

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