ENVIdata-风蚀环境监测系统

撰稿人: 日期:2015-1-21 点击次数:5911

1 背景
用于监测自然界的风沙运动趋势和土壤风蚀作用、土壤沙化与荒漠化监测、土壤有机质(SOC)剥蚀等。

2 系统工作原理及特点

工作原理:数据采集单元自动记录风蚀传感器的数据。风蚀传感器通过测量风沙打击传感器界面的动能,对风沙粒子进行计数。同时该可测量其它环境参数,如风速风向,空气温湿度,记录风蚀发生的环境条件。
功能特点:
Ø 系统自动记录沉淀物侵蚀的起始时间和强度、风剖面沉淀物随时间变化的累计量,
Ø 记录相关过程中的气象参数
Ø 采集的风沙粒子可在实验室分析风蚀物的成分等。
Ø 可以自由设定有风时且风速小于某一测值时才记录数据, 即节约的存储容量又以免造成传统沉淀物收集器受风压影响测量结果;
Ø 风沙收集器的转轴采用的是开放式设计,沙子无法在转轴处停留,保证了长期使用和免维护;
Ø 风沙收集器可以任意设定采集的剖面数量和高度,非常方便;
Ø 风沙收集器小巧,便于携带;
Ø 供电采用太阳能供电系统,保证长时间工作;
Ø 风蚀通量传感器,可对风沙粒子进行计数、动态能量和高脉冲分析,对测量工作,提供了必要的数据保障;
Ø 可选配各种环境因子传感器,如:空气温湿度、风速风向、气压、太阳辐射、土温和降雨量等。
Ø 可选ENVIdata在线数据管理软件,用于远程GPRS传输数据,监控系统运行状态等。
 
用于监测自然界的风沙运动趋势和土壤风蚀作用、土壤沙化与荒漠化监测、土壤有机质(SOC)剥蚀等
2 系统工作原理及特点工作原理:数据采集单元自动记录风蚀传感器的数据。风蚀传感器通过测量风沙打击传感器界面的动能,对风沙粒子进行计数。同时该可测量其它环境参数,如风速风向,空气温湿度,记录风蚀发生的环境条件。


功能特点:
Ø         系统自动记录沉淀物侵蚀的起始时间和强度、风剖面沉淀物随时间变化的累计量,
Ø         记录相关过程中的气象参数
Ø         采集的风沙粒子可在实验室分析风蚀物的成分等。

Ø         可以自由设定有风时且风速小于某一测值时才记录数据, 即节约的存储容量又以免造成传统沉淀物收集器受风压影响测量结果;
Ø         风沙收集器的转轴采用的是开放式设计,沙子无法在转轴处停留,保证了长期使用和免维护;
Ø         风沙收集器可以任意设定采集的剖面数量和高度,非常方便;

Ø         风沙收集器小巧,便于携带;
Ø         供电采用太阳能供电系统,保证长时间工作;
Ø         风蚀通量传感器,可对风沙粒子进行计数、动态能量和高脉冲分析,对测量工作,提供了必要的数据保障;
Ø         可选配各种环境因子传感器,如:空气温湿度、风速风向、气压、太阳辐射、土温和降雨量等。
Ø         可选Envidata在线数据管理软件,用于远程GPRS传输数据,监控系统运行状态等。


2.1 传感器
地表风蚀传感器
Ø 无需维护
Ø 可用在远程风蚀监测站
Ø 工作电压:8-20VDC  8.6mAØ 立即并准确的提供几乎所有颗粒的运动

Ø 输出脉冲信号用来测量砂的动量通量
Ø 原理是电荷量和粒子的动能成正比
Ø TTL/CMOS 兼容脉冲,脉冲宽度1.00mS
 
风蚀质量通量传感器:
Ø 无运动部件                                           
Ø 
工作电压为直流8-20V                                                    
Ø 输出脉冲信号用来测量砂的动量通量,两个输出量是动能和撞击的颗粒数
Ø 原理是电荷量和粒子的动能成正比。电荷、电压和电容的关系是 q = CV.,V=q/C
Ø TTL/CMOS 兼容脉冲,脉冲宽度1.00mS
风沙收集器
Ø 收集口尺寸:2×5cm(宽×高)Ø 筛网:60目
Ø 收集率:90%空气中的沙尘Ø 收集器容量:1.7Kg
Ø 使用寿命: 约10年
 
多参数环境因子传感器
传感器高度集成,可测多种参数。风向风速采用先进的超声技术,内置GPS接收功能。长时间使用而无需维护。特别适用于沿海或有侵蚀的地区。
测量参数:风速、风向、空气温度(超声波测量)、空气湿度、气压、光照强度、降雨量。
 

2.2、数据采集器
通道:模拟输入:5-15个单端通道(10个差分);脉冲通道:12个;数字I/O口:8个
处理器:采用18位A/D转换器,精度±0.025%
U盘存储:兼容USB1.1或USB2.0驱动,每兆约90,000采集数字点
LCD液晶显示,2线16字母的LCD液晶显示和6个按键用于查看通道及数采状态和功能执行
通讯:RS232、USB、以太网等
采样间隔:10ms至天,可自定义
输出值种类:平均值, 最大值, 最小值, 取样值 (Sample), 向量值, 累计值 ( Totalize )
2.3、ENVIdata数据传输和管理
该系统直接将数据传送到www.ecodata.net (中国生态数据网)网站上,通过对监测的生态环境因子的时序变化和相关性分析,确定监测对象的状态发展。ENVIdata 服务器软件既可以作为独立的应用软件,运行在用户的服务器上;也可以运行在澳作公司安全的服务器上,为多个用户提供数据接收服务,同时帮助用户监控野外测点硬件系统的运行状态。
用户采用用户名和密码登陆,只要能上网,就能浏览实时和历史数据。
2.4 Ecograph生态参数科学计算软件
Ecograph 是澳作生态仪器公司集合十多年服务生态研究领域的经验,自行研发设计的专业生态环境采集、计算软件。该软件可采集全球最先进的水、土、气、生物观测设备的数据,计算生态环境研究的专业参数。Ecograph 由多种计算功能可选,可计算,CO2、CH4、O2 通量等。用户也可输入自制模型或计算公式。
Ecograph特点
n Ecograph 软件采用串口(RS232)和网线(TCP/IP)两种数据下载方式。
n 数据自动按时间整合存储。针对已经下载的数据,用户选择一些测量参数后生成曲线图,支持双Y轴曲线。
n 用户可自由选择同时显示在屏幕上的测点数据
n 全中文界面

 


2.5、应用案例
河北坝上农牧交错区不同下垫面土壤风蚀监测及研究,土地沙漠化作为土地的一种退化形式,已成为中国北方地区一个重大的生态环境和社会经济问题。严重地影响和困扰着该区及周边区域的生存与社会可持续发展。
针对河北省坝上地区生态环境退化,从2005年4月7日至5月12日,在坝上地区的大风季节,采用在地面埋设集沙盘的“陷阱捕捉”法与埋设风蚀盘的方法对滩地与梁地的不同类型地块进行风蚀状况的野外监测,为坝上地区防治风蚀提供理论与技术依据。

参考文献
l 风蚀监测关键传感技术研究及监测系统研制 陈世超 - 北京林业大学 - 2013 -
l 风电场电能质量模拟监测系统的研究 曹燕燕,刘建军,刘艳霞 - 《河北北方学院学报:自然科学版》 - 2012 –
l 基于9年MODIS数据的中国北方风蚀区植被覆盖度变化监测研究 王颖 - 北京师范大学 - 2012 -
l 风电场水土保持监测浅析——以五凌鄯善风电场一期工程为例刘强 - 《亚热带水土保持》 - 2015 -
l 多通道土壤风蚀数据自动采集处理系统  李卓,陈智,刘海洋,... - 《仪表技术与传感器》 - 2014 -
辉腾锡勒草原风电场开发运









 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      
















 

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