農田環境氣象監測係統(tǒng)設備案例

2022-05-20 08:21:39 admin
農田環境氣象(xiàng)監測係統設備案例
農田環境氣象監測係(xì)統設備案例農田環境氣(qì)象監(jiān)測係統設備案例

 

1概述

1.1 產品簡介

自動氣象站是一種集數據采集、存儲(chǔ)、傳輸和管理於一體(tǐ)的無人值守的氣象係統。它在(zài)工(gōng)農業(yè)生產(chǎn)、旅(lǚ)遊、城(chéng)市環境監測和其它專業領域都有廣泛的用途。
自動氣象站具體由傳感器、數據采集儀、通訊係統、供電係統、整體支架、軟件(jiàn)平(píng)台六部分組(zǔ)成。可同(tóng)時(shí)監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、風速、風(fēng)向、雨量(liàng)、照度等諸多要素;風速風向傳感等傳感器為氣象專用傳感(gǎn)器,具有高精度高可靠性的特點(diǎn)。係統內置大容量FLASH存儲芯片;多種通訊接口可以很方便(biàn)的與計算機建立有線通訊連接,若選配GPRS無線通訊模塊還可實現氣象設備與計算機監控中心的(de)遠程無線連接。

1.2 產品功能

◆實時監測(cè)大氣(qì)溫度、大(dà)氣濕度、風速、風向、雨量、照度(dù)等參數;
◆數據采集儀具有數據采集、實時時鍾、定時存儲、參數設定、參數和曆史數據掉電保護等功能;
◆漢字液晶鍵盤人機界麵,人(rén)機界麵友好;
◆數據瀏覽功能。能提供局域網數據瀏覽、互聯網數據瀏覽、手機數據瀏(liú)覽等(děng)多種數據瀏覽途徑供用戶選擇;
◆靈活的係統組網方式。通訊功能支持MODBUS通(tōng)訊協議(yì)。提供標準有線(485/232/USB)、無線(GPRS/LAN/WIFI)等多種通訊方式供用戶選擇。靈活(huó)與(yǔ)計(jì)算(suàn)機組成氣象監測係統;
◆可靠供電係(xì)統。提供市電(diàn)、直流和太陽能係統等多種供電方式供用戶選擇;
◆采用全(quán)不鏽鋼、金屬噴漆支架(jià)和野外防(fáng)護箱,外形美觀、耐腐(fǔ)蝕、抗幹擾;
 

1.3 係統特點

◆電源係統:交流220V、直流12V、太陽能等(děng),根據用戶需要選配(pèi)。
◆可靠運行於(yú)各(gè)種惡劣的野外環境,低功耗、高穩定性、高精度、可無人值(zhí)守。
◆完善的防雷擊、抗幹擾等(děng)保護措施。
◆硬件(jiàn)和軟件均(jun1)采用模(mó)塊組合式開(kāi)放性設計,可靈活組合使用。
◆監測要素可按實際需求選配。模塊化設計極大的方便了後期設備的調試和升級。
◆通訊方式可(kě)根據傳輸距離來按需要選配(pèi),為方案提供最高的性價比。
◆氣象WEB發布係統可以讓用戶在局域網和互聯網上隨時使用瀏覽氣象站現場氣象(xiàng)數據。
◆客戶端瀏覽:可以通過軟件客戶端,實(shí)現局域網、互聯(lián)網上查詢、統計氣象站現場氣象數據.
 

2係統設計

2.1 係統設計(jì)目標

根據客戶需(xū)求,提供(gòng)能夠充分體現和(hé)滿足(zú)客戶個性(xìng)化(huà)需求的解決方案.
 

2.2 係統設(shè)計原則

1)兼容性原則(zé)。
係統提供(gòng)靈活的設置,可兼容國(guó)內外各種傳感設備,進行數據采集與(yǔ)處理,在保證功能的前提下,可以最大限(xiàn)度降低係統成本。
2)易用性原則。
係統使用人員範圍(wéi)廣,使用人員的計算機水平層次(cì)不一,很多地方缺(quē)少計算機(jī)專業人員,該(gāi)係統做到操作簡便,維(wéi)護簡單(dān),易學易懂。
3)可靠性原則。
硬件設計時具備操作與安全保護機製,最大限度減(jiǎn)小用戶誤操作導(dǎo)致的錯誤或損失。采用可靠(kào)穩定的(de)數據傳(chuán)輸係統,采集中心以查詢方式主動調取采集器數據,具備(bèi)心跳機製,斷線重連機製等,保證各項性能可以長時間穩定(dìng)運(yùn)行。
4)安全性原則。
係統的用戶根據業務的需要,具有不同的安全級別及操作權限,係統能充分發揮操作係統(tǒng)、數據庫、應用軟件三層安全保證措施,以保證數據的(de)安全性。
5)易二次(cì)開發、易維護性原則。
采(cǎi)用封裝技巧,建立穩定的底層工具,核心技術文檔隨(suí)係統發布等手段,使(shǐ)具有基本技術水平的係統維護人員可以在一定程度(dù)上對係統進(jìn)行較(jiào)複雜的維護及一般(bān)性(xìng)擴充。
6)環保節能(néng)原(yuán)則。
采用無汙染(rǎn)優化的電源管理設(shè)備,可控的係統功耗。高效節(jiē)能,以較小的太陽(yáng)能電源係統即(jí)可實現應有功能。
 

2.3 產品配置

根據(jù)客戶需求及項目需要,整體配(pèi)置如下:
 

名稱 數量 參數
大(dà)氣溫度(dù)傳感器 1個 量程:-50~100℃,分辨率:0.1℃,精(jīng)度:±0.5℃
大氣濕度傳感(gǎn)器 1個 量(liàng)程:0~100%RH,分辨(biàn)率(lǜ):0.1%RH,精(jīng)度:±5%
風速(sù)傳感器 1個 量程:0~45m/s(啟動風(fēng)速≤0.5m/s),分辨率:0.1m/s,精(jīng)度:±(0.3+0.03V)m/s
風向傳(chuán)感器(qì) 1個 量程:0~360°(啟動風速≤0.5m/s),分辨率:1°,精度(dù):±3°
雨量傳感器 1個(gè) 量程:0~999.9mm,降雨強度≤4mm/min,分辨率0.2mm,精度±4%(室內靜測,雨強為2mm/min)
數據采集儀 1台 多通道數據采集,液晶(jīng)屏幕顯示,帶232和485接口,LCD背光,進(jìn)行數據采集、存儲、及顯示;供電方式:220V交流/12V直流並存
小葉輕(qīng)型(xíng)百葉箱 1個 百葉箱的作用(yòng)是防止(zhǐ)太陽和地麵對儀器的反射輻射,保護儀器免受強風、雨、雪等的影響,並使儀器感(gǎn)應部分有適當的通風,能(néng)真實的感應外界空氣溫度、濕度及氣壓的變化(huà)。防風防雨防(fáng)輻射,通風透(tòu)氣,耐腐蝕,內置大氣溫度、大氣濕度、數字氣壓等傳(chuán)感器
金屬防護箱 1個(gè) 野外防(fáng)護箱,防濕防潮,內置隔板,外置鎖具,內裝采集儀(yí),蓄電池(chí),太陽能控(kòng)製器等
氣象站(zhàn)支架 1套 2米金屬噴漆式支架結構,鋼質材料設計,牢靠(kào)穩固,承載防護箱、傳感器、太陽能等,功(gōng)能齊全,安裝方便,抗腐蝕處理,抗風(fēng)能力強,安裝高度符合國家標準要求(qiú),可完全(quán)適用於野外無人值守觀(guān)測站點
雙電源供電係統 1套 市電、太陽能雙電(diàn)源控製盒1套;太(tài)陽能電池板 30W 1塊;太陽能板支撐架 1套;蓄電池40A.H 1個(gè);太陽(yáng)能(néng)控(kòng)製器1套
GRPS模塊 1套 采用TCP透明傳輸,數據傳至雲平台(配SIM卡)
單機版氣象站軟件 1套 可導入導出(chū)數據,繪(huì)製波形圖、報表、數據上(shàng)傳、參數遠程(chéng)配置等功(gōng)能
物聯網雲平台 1套 B/S架構無線係統(tǒng)平台,可導出數(shù)據,繪製波形圖、報表、數據上傳、支持PC、平板(bǎn)、手機登錄查看,即可使用分配的用戶名和密碼進入管理平台。 
手機客戶端 1套 隨時隨地進行數據監控、查詢及控製,方便高(gāo)效

3產品簡介

3.1 數據采集儀介紹

數據采集儀是一種集數據采集、存儲、傳輸和管理於一體的無(wú)人值守的氣象采(cǎi)集器。具有數據采集、實時時鍾、數據定時存儲、參數設(shè)定、友好的人機界麵和標準通信功能,操(cāo)作簡單可靠可以根據用戶的(de)需求很方便的與計算機(jī)建立有線(RS485、RS232、USB等)、無線通訊(GPRS、WIFI、LAN等)連接。開放(fàng)式通訊協議,方便用戶實現係統集成或二次開發。
    本數據采集(jí)儀具有技術先進、操作簡單、測量精度高、運行可靠、功能全麵(miàn)等特點(diǎn),在氣象、水文、工農業生產、旅遊(yóu)、城市環境監測和其它專(zhuān)業領域都有廣泛(fàn)的用途。
 

3.2 主(zhǔ)要技術參數

(數據采集儀)
 
內核: ARM 32位Cortex-M3 CPU
係統時鍾:高(gāo)可達72MHz
指令執行速度: 1.25Dmips/MHz
采樣頻率:0.5s/次
抗幹擾:輸入、輸出(chū)采用光電(diàn)隔離,抗幹擾能力強
穩定性:具(jù)有看門狗電路,自動複位功能,保證係統穩(wěn)定(dìng)運行
 
存儲功(gōng)能:
FLASH存儲容量: 4M bits(每1小(xiǎo)時存儲一次,可存儲1.6年),可擴展至32Mbit.
並可(kě)擴展USB存儲接(jiē)口1個(gè),實現U盤存儲;
功能要求:智能采集、轉發、存儲,具有自動、人工(gōng)召測功能。
 
傳感器通道:
模擬/計數通道:多路,可(kě)再擴展多路(lù)數字(zì)I/O通道(dào),用(yòng)於各種外接擴(kuò)展功能.
模擬量A/D轉換精度:12位(wèi),頻率量采用16位(wèi)高速計數器進行采集,輸入信(xìn)號頻率高達1MHz.
 
供(gòng)電顯(xiǎn)示:
寬電壓輸(shū)入:8V~40V
環境溫度:-30~85℃
功耗:整機功耗不大於 2W
ID設置:支持網絡ID號設置,明確設備網絡地址;
 
顯示形式:192*64全點陣(zhèn)液晶顯示,可以顯示12*4個漢字,整體界麵清晰美觀;可擴展LED顯示屏進行豐富顯示;同時支持實時時鍾及時間校準功(gōng)能
數據存(cún)儲:掉(diào)電采用電池供電數據保護,設置的參數以及曆史數據可在掉(diào)電時保存
 
通(tōng)訊功能:
具有三路RS232/RS485/USB通信接口,可進行RS232/RS485/USB通信;並可擴展(zhǎn) CAN總線通信接口1個; 
 
遠程升級:
支(zhī)持遠程(chéng)應用程序更(gèng)新:采集儀程(chéng)序(xù)更(gèng)改、升級(jí),無需(xū)返廠,通過計算機軟件,即可對采集(jí)儀進行遠程程序更新,支(zhī)持現場和遠程(chéng)對設備進行各項參數設置或讀取的編程操作
 
通訊協議:
支持tcp/udp通訊方式,通訊支持XPH、標準MODBUS協議,雙(shuāng)協(xié)議切換功(gōng)能(néng),方便用戶實現上位機軟件二次編程。
 

3.3 產品功(gōng)能

1.功能要求:智能采集、轉發(fā)、存儲,具有自動、人工召測功能;
2.存儲容量:每4小(xiǎo)時存儲一次數據,可存儲6年多氣象數據;
3.具有標準(zhǔn)USB/RS232/RS485端口,可方便接入PC機或筆記本電腦;
4.可提供標準MODBUS協議,供用戶實現上位(wèi)機軟件二次編程;
5.通信方式:具有GPRS/GSM通訊方式,支持LAN/WIFI方式的擴展;
6.具有外部(bù)接口擴展功能:可實現U盤存(cún)儲(chǔ)功能,實現(xiàn)大量數據的存儲;
7.可現(xiàn)場和遠程對設備(bèi)進行各項參(cān)數設置或讀取的編程操作;
8.電路設計合理,抗(kàng)外界幹擾能(néng)力強;
9.支持時間校準功能;支持XPH、標(biāo)準(zhǔn)MODBUS雙協議切換;
10傳感器通(tōng)道:多路   擴展存儲(chǔ):U盤存儲  通(tōng)訊波特率:9600bps
 

4傳感器

4.1 大氣溫濕度傳感器

產品簡介
大(dà)氣溫度傳感器采用(yòng)高精度熱敏電阻作(zuò)為感應部件(jiàn),大氣濕度傳感器采用高分子薄膜濕敏電(diàn)容作為感應(yīng)部件,具有測量精度高、穩定性好等特點。儀器體積小巧,安裝方便且便攜,性能可靠;采用專有線路,線性好,負載能力(lì)強,傳輸距離長,抗幹(gàn)擾能力強。可廣泛用於氣象、海(hǎi)洋、環境、機場、港口、實(shí)驗室、工農業及交通等領域的溫度測量。
 
技術參數
大氣溫度:
測(cè)量範圍:-50~100℃
分 辨 率:0.1℃
準 確 度:±0.5℃
 
大氣濕度:
測量範圍:0~100%RH
分 辨 率:0.1%RH
準(zhǔn) 確(què) 度(dù):±5%
 
供電方式:DC12V
接線方式:RS-485信號:4線(xiàn)
RS-485信號:支持ModBus協議(波特率9600可設,地址0-255可設)
響應時間:<1S,測量穩定(dìng)時間:1S
負載電阻:電壓型:RL≥1K,電(diàn)流型:RL≤300Ω
工(gōng)作溫度:-50℃~100℃  相對濕度:0~100%
產品功耗:180mW
 

4.2 風速傳感器

產品簡介
風速傳感器采(cǎi)用三風杯結構,風杯(bēi)選用碳纖(xiān)維材(cái)料,強度高,啟動好;杯體內置信(xìn)號處理單元能根據用戶需求(qiú)輸出相應風速信號,本產品具有量程大、線性好、精度高、靈敏度高、抗幹擾能力強、觀測方便、穩定可靠等優點(diǎn);可廣泛用於氣象、海洋(yáng)、環境、機場、港口、實驗室、工農業及(jí)交通等領域。
技術參數
測量範圍:0~45m/s
準 確 度:±(0.3+0.03V)m/s(V:風速)
分 辨 率:0.1m/s
啟動風速:≤0.5m/s
供電方式:DC5V
接線方式:電壓型:3線
信號(hào)輸出:脈衝信號
結(jié)構:工程碳纖維材質,旋轉三風杯式結構,內置單束激光發射管(guǎn),測量靈敏度(dù)更高
最大(dà)回轉半徑:90mm
整體高度:160mm
響應時(shí)間:<1S,測量穩(wěn)定時間:1S
負(fù)載能力:電壓型輸出阻抗≥1KΩ
工作環境:溫度-40℃~50℃
          濕度≤100%RH
防護等級:IP45
線(xiàn)纜等級:額定電壓:300V 溫度等級(jí):80℃
 

4.3 風向傳感器

 產品(pǐn)簡介
風向(xiàng)傳(chuán)感器內部(bù)采用精密(mì)電位器,並選用低慣性輕金屬風向標響應風向,靈敏度(dù)高,精度高,動態特性(xìng)好(hǎo)。精密信號處理單元可根據用戶需求輸出各種信號。本(běn)產品具有線性好(hǎo)、觀測方便、穩定(dìng)可靠等優點,且非接觸式電子風向傳感器比(bǐ)電刷式風向電位器使用壽命更長,無死區,更靈敏。該可廣泛用於氣象、海洋、環境、機場、港口、實驗室、工農業(yè)及(jí)交通等領域。
技術(shù)參數
測量範圍:0~360°
準 確 度:±3°
啟動風速:≤0.5m/s
供電方式:DC5V
接線方式:電壓型:3線
信號輸出:電壓型:0~5V
結構:工程碳纖維材(cái)質,尾翼式結構,磁電式原(yuán)理,旋轉無接觸,無死角,靈敏度更高
最大回(huí)轉半徑:105mm
整體高度:200mm
響應時間:<1S,測量穩(wěn)定時間:1S
負載能力:電壓(yā)型輸出阻抗≥1KΩ
工作環境:溫(wēn)度-40℃~50℃
          濕度≤100%RH
防護等級(jí):IP45
線纜等級:額定電壓:300V 溫度等級:80℃
 

4.4 雨(yǔ)量傳感器

產品簡介(jiè)
雨量傳感器適用於氣象台(站)、水文站、農林、國防等有關部門,用來遙測液體降(jiàng)水量、降水強度、降水起止時間。本儀器嚴格按照SL61-2003水文自動測報係統(tǒng)規範、GB11831-89水文測(cè)報裝置遙測(cè)雨量(liàng)計、GB11832-89翻鬥式雨量計國(guó)家標準要求組織生產、裝配(pèi)、檢(jiǎn)定。可用於以防洪、供水調度、電站水庫水情管(guǎn)理等為目的水(shuǐ)文自動測報係統、自動(dòng)野外測報站。
技術參數
承水口徑:Ф200 ± 0.6mm,外刃口角度45度
供電方式:DC5V
輸出(chū)方式:脈衝信號(hào)
測量(liàng)範圍(wéi):0~999.9mm
降雨強度:≤4mm/min
分 辨 率:0.2mm(6.28ml)
準(zhǔn) 確 度:±4%(室(shì)內靜態測試,雨(yǔ)強為2mm/min)
輸出信號:開關接點通斷信號
工(gōng)作溫(wēn)度:0~50℃
貯存溫度:-10℃~50℃
產品(pǐn)重量:承水桶重1700 g ,總重3300 g

5 支架配置

2米金屬噴漆式支架結構,鋼質材料設計,牢靠穩固,外觀美觀,承載防護箱、傳感器、太(tài)陽能等,功能齊(qí)全,安裝方便,抗腐(fǔ)蝕處理,抗風能力強(qiáng),安裝高度符合國家標準要求(qiú),可完(wán)全適用於野外無人值守觀測站(zhàn)點;

6雙電源供電係統

係統可實現(xiàn)雙(shuāng)電源供電,即太陽能和市電雙電源供電。整個係統主要由太陽能電池板、蓄電池、太(tài)陽能控製器、雙電源供電(diàn)盒組成;
使用雙電源供(gòng)電時,隻要其中一方有(yǒu)電就可以實現(xiàn)係統的正常運行;
當太陽能和市電都有電的時候(hòu),優先使(shǐ)用太陽能的電量,以節省市電的(de)使用,經(jīng)濟環保;
當蓄電池電量偏低時,自動切換使用市電供電;
當任意一方突然斷電時,可(kě)無縫切換到另一方的供電,可最大限度的保證係統的穩定(dìng)供電;
 
 
技術指標
1.太陽能板技術指標為:
輸出功率:30W
30w太陽能電池板:
開路(lù)電壓:21.5V
短路電流:1.97A
最大功率點電(diàn)壓:17V
最(zuì)大功率點電流:1.76A
最大係統電壓:50V
2.蓄電池指標
    蓄電池選用高品質、高性能、長壽命(mìng)閥控(kòng)式密封鉛酸蓄電池(chí),設計壽命(mìng)10年(20℃)。適合於高精(jīng)密(mì)度、高效能UPS、EPS等緊(jǐn)急備用(yòng)電源設備和不間斷(duàn)電源設備。
主要技術指標為:
額定電(diàn)壓:12v
標準容量:25AH等
 
12V  25AH蓄電池:
最大放電(diàn)量:250A(5ec)
最(zuì)短周期放電電流:750A(0.1sec)
內阻:(25°C,77°F):15m
最大充電電流:7.5A
待(dài)機使用:2.275±0.025V/CELL
循環使用:2.45±0.05 V/CELL
 

7 GPRS無線通訊

7.1 概述(shù)

GPRS無線通訊方式。在自動氣象站直接布線不方便的情況下(xià),可以采取GPRS無線數據通信(xìn)網(wǎng)絡的方式來傳輸氣象數據,中心(xīn)氣象(xiàng)計算機可以與多台PH自動氣象站(zhàn)通過移動GPRS無線數據通(tōng)信(xìn)網(wǎng)絡組成氣象監測網絡。

7.2 產品簡介

GPRS模塊利用GPRS/CDMA 1x網絡平台,實現數據信息的透明傳輸,在網絡結(jié)構上實現虛(xū)擬數據專用網,具備RS232/422/485或TTL電平接口,高性能(néng)、工業級,外置式,適用於使用環境惡(è)劣的各種工業監控、交(jiāo)通管理、氣(qì)象(xiàng)等應用場合。

7.3 技(jì)術指標

1.GPRS基礎參數:
供電:+5~ +36V寬電壓輸入(rù)
電源接口:內正外(wài)負
數據接口:RS232/RS485
穩定性:
主CPU:32位ARM處(chù)理器
內置軟硬件看門狗
內置TCP/IP協議棧(zhàn)
數據中心(xīn):
支持(chí)域名
兼容多種數據中心軟件
配置:
串口配置
超級終端,菜單配置
數據傳輸:
數據接口波特率可設
支持串口硬流控
支持標準TCP/IP協議,UDP,TCP
心跳間隔及心跳超時可設
支持永遠在線
Address-IMEI Mapping技術節省無線帶寬
 
2.CDMA 1x 數據:
GPRS Class 10
編碼方案:CS1 - CS4
符合SMG31bis技術規範
支持IS 707數據業務
支持153kbps的(de)包數據速(sù)率
支持(chí)Class 2.0 Group 3傳(chuán)真(zhēn)
CDMA 2000擴頻機製
符合IS-95A、IS-95B CDMA空中接口標準
 
3.功耗:
待機:80mA@+5VDC ,30mA@+12VDC
數傳:120~350mA@+5VDC ,50~140mA@+12VDC

 


  
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