農業(yè)小環(huán)境檢測系統(tǒng)

1、農業(yè)小環(huán)境檢測系統(tǒng)-v1.0第一章 概 述一、簡 介農業(yè)小環(huán)境檢測系統(tǒng)是一個功能強大的環(huán)境數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，它包含了溫度、濕度、露點、光照強度、光量子、co2濃度、風速、風向、雨量、土壤溫度、土壤水份、土壤ph值、ec電導率等環(huán)境數(shù)據(jù)的采集與處理功能，廣泛應用于農田、林場、養(yǎng)殖場等農林生產、科研項目。根據(jù)用戶具體需求，本系統(tǒng)多項參數(shù)可以任意自由組合，最多可以集成多達127個數(shù)據(jù)參數(shù)項目，每個系統(tǒng)可以集成最多16個同類型參數(shù)。圖1 系統(tǒng)簡要圖二、功能及特點1 數(shù)據(jù)自動采集、實時顯示；2 自動保存數(shù)據(jù)，最多可保存16000組數(shù)據(jù)，并可查看記錄；3 數(shù)據(jù)上傳到電腦，數(shù)據(jù)導出到excel、數(shù)據(jù)曲線繪圖

2、、圖普打印；4 環(huán)境參數(shù)包括溫度、濕度、露點、光照強度、光量子、co2濃度、風速、風向、雨量、土壤溫度、土壤水份、土壤ph值、ec電導率；5 多種供電模式以適應不同場合不同用戶需求：電池、電源適配器、太陽能；6 可配備gps，地理位置定位(選配)；三、結 構1、單參數(shù)系統(tǒng)（系統(tǒng)只安裝一個傳感器）結構如圖2 圖2 單參數(shù)系統(tǒng)結構圖 1、 多參數(shù)系統(tǒng)結構如圖3 圖3 多參數(shù)系統(tǒng)結構圖第二章 tpm-1主控器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；工作電流：5ma；重 量：300g；尺寸（長寬高）：160mm75mm30mm；環(huán)境溫度：-4080；相對濕度：100%rh存儲數(shù)據(jù)量：最大16000組

3、數(shù)據(jù)二、 功能說明 顯示窗口：1、一個頁面顯示一個項目參數(shù)；2、通過向上和向下鍵來切換顯示項目；3、h或a ，h為手動儲存數(shù)據(jù) a為自動保存數(shù)據(jù)；主控器前面板由液晶屏顯示窗口部分、功能按鍵部分組成。電源開關按住3秒打開工作電源，再按住3秒鐘關閉工作電源；其它部分說明如工下圖： a：自動保存125組數(shù)據(jù) ：存儲滿1/3：3個項目，當前顯示第1個項目圖 4 顯示界面圖-1h：手動保存263組數(shù)據(jù) ：存儲滿1/3：3個項目，當前顯示第1個項目圖 5 顯示界面圖-2 “-”通信失敗h：手動保存263組數(shù)據(jù) ：存儲滿1/3：3個項目，當前顯示第1個項目圖 6 顯示界面圖-3 功能按鍵：操作說明：1、開機

4、：接通電源后，進入測試界面，按住“電源”鍵3秒關機或重新開機；2、顯示項目切換：按向上和向下鍵，切換顯示項目；3、查看記錄：在項目檢測界面，按確認鍵進入查看記錄數(shù)據(jù)界面，再按確認鍵返回檢測界面如圖7；2810：當前有2810條記錄1076：現(xiàn)在顯示的是第1076條記錄圖7 顯示界面圖-4 4、傳感器檢測：此時界面顯示上次掉電前的測試界面，并對其進行自動測試（針對掉電前從機無變化的情況），按照掉電前的模式進行測試。若增加或減少從機個數(shù)，主機必須重啟掃描從機，以確保從機能被主機識別。主機重啟方法：長按“自動/手動”鍵達3s以上，主機會進入重啟狀態(tài)，重新掃描從機,，并清除所有存儲數(shù)據(jù)。5、手動與自動

5、切換：開機默認手動保存數(shù)據(jù)，屏幕右下角顯示h，需按保存鍵保存測試參數(shù)，如需切換儲存狀態(tài)應按自動/手動按鈕，自動狀態(tài)下顯示a，系統(tǒng)按照預設定的時間存儲參數(shù)；每存儲一組數(shù)據(jù)，屏幕左下角顯示數(shù)據(jù)加一。 按住“自動”鍵3秒鐘，可以搜索項目傳感器。6、自動狀態(tài)下設置采樣間隔：按設定鍵屏幕會出現(xiàn)（如圖8），再按設定鍵可對時、分、秒進行設定，按、鍵設定采樣時間大小，設置完畢按確定鍵返回。 7、發(fā)送數(shù)據(jù)：將儀器自帶數(shù)據(jù)線與電腦連接，按發(fā)送鍵將存儲的數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機，通過計算機軟件將數(shù)據(jù)轉化成圖形曲線、excel表格或記事本文檔（具體操作請參考軟件通訊使用說明）。8、在存儲數(shù)據(jù)滿載的情況下，屏幕出現(xiàn)“”圖案，按

6、刪除鍵刪除所有數(shù)據(jù)。第二章 tp-trhdp-1溫濕露傳感器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；工作電流：300ua；重 量：100g；尺寸（長寬高）：26mm84mm16mm；環(huán)境溫度：-5080；相對濕度：100%rh；測量精度： 溫度0.1，濕度2%（80%時），露點0.2；測量范圍： 溫度-40120，濕度0%100%，露點0%100%；二、 功能說明ns-trhdp-1傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫度、濕度、露點三個參數(shù)的復合型傳感器。它應用工業(yè)coms 過程微加工技術（cmosens），確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容式聚合體測濕元件和一

7、個能隙式測溫元件，并與一個14 位的a/d 轉換器以及串行接口電路在同一芯片上實現(xiàn)無縫連接。因此，該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。每個ns-trhdp-1傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在otp 內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。三、 安裝要點1 通風，安裝位置空氣環(huán)境通風良好；2 無熱源，比如白熾燈等(需要探測選定對象時除外，如檢測空調出風口溫濕度等)；3 防水，注意此探頭可以檢測空氣濕度，但不能浸水，安裝時要防止雨水流入探頭內。第三章 tp-pt-1光照度傳感器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；

8、工作電流：1ma；重 量：300g；尺寸（長寬高）：50mm50mm48mm；環(huán)境溫度：-4080；光譜響應400700nm相對濕度：95%rh；測量精度： 5 lux；測量范圍：020000 lux二、 功能說明 光照度，即通常所說得勒克司度（lux），表示被照射主體表面單位面積上受到的光通量。tp-pt-1光照度傳感器利用半導體pn結的光生伏特效應及高精密儀表運放來檢測環(huán)境光照強度，同時內部的溫度補償電路使得探頭在不同氣溫條件獲得同樣的檢測精度。三、 安裝要點1 通光，被檢測位置不應有任何人為遮光物體，2 不要任何防水玻璃罩，探頭本身具有防水功能；圖9 光照度傳感器安裝示意圖3 探頭水平放

9、置(如圖9)，由于探頭核心器件半導休部分表面是一層透明玻璃材料，玻璃對光線的反射隨光線入射角度不同而不同，因此探頭安裝時水平放置，以保證檢測精確度。4 在風沙或灰塵灰層較重的環(huán)境下使用，要經常清除探頭玻璃表面的灰塵。 第四章 tp-co2-1二氧化碳傳感器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；工作電流：平均30ma，最大150ma重 量： 200 g；尺寸（長寬高）：56mm78mm35mm；環(huán)境溫度：-4080；相對濕度：95%rh；測量精度： 40ppm + 測量值3%測量范圍： 02000ppm二、 功能說明tp-co2-1二氧化碳傳感器是基于遠紅外吸收原理研制而成的，適用于快速、在

10、線，傳感器選用二氧化碳最強的吸收帶 4.26um紅外線作為吸光光度的光源，該區(qū)域可以有效避免水蒸氣的干擾。紅外線co2分析就是通過檢測co2對4.26um光譜的吸收來測定光合作用過程中co2的變化量。因為co2吸收的4.26um紅外光能與其吸收系數(shù)（k）、氣體的濃度（c）和測定的氣室長度（l）有關，并服從朗伯-比爾定律：ln(e0/e)=lc, 因為測定儀在設計過程中將確定了eo（入射光強度）和l（氣室長度），為吸光系數(shù)，而e（出射光強度）就有了與c（被測氣體濃度）的對應關系，通過測定e就可計算出co2濃度。傳感器中采用多點校準曲線，有效解決高濃度下實際吸光曲線偏離朗伯-比爾曲線的偏差。三、

11、安裝要點1 通風，安裝位置空氣環(huán)境通風良好，讓探頭周圍實時反應被測環(huán)境的co2濃度；2防水，防止大量水份浸入探頭。第五章 tp-ws-1風速傳感器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；工作電流：1ma重 量： 400g；尺寸（長寬高）：180mm180mm230mm；環(huán)境溫度：-4080；相對濕度：95%rh；測量精度： 0.1ms/s測量范圍： 045m/s二、 安裝要點1風速傳感器固定底座如圖10所示，安裝不能將中間的通信孔庶住。 圖 10 風速風向傳感器底座安裝第五章 tp-wd-1風向傳感器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；工作電流：1ma重 量： 600g；尺寸（長寬高）

12、：13mm180mm260mm；環(huán)境溫度：-1080；相對濕度：95%rh；測量精度： 1測量范圍： 0359度二、 功能說明傳感器擺葉尾指針所批的方向就是風向，擺葉轉一周是360度，因此用度數(shù)的型表示風向(0359)。三、 安裝要點1 風向傳感器固定底座如圖10所示，安裝不能將中間的通信孔庶住。2 安裝時，首先確定底座0方向上的位置，然后將0方向位置朝向正北方向，這樣東南西北四個方向的度數(shù)分別為90、180、270和0。同樣，用戶也可以將0方向朝東，這樣東南西北四個方向的度數(shù)就分別為0、90、180和270第六章 tp-ph-1光量子傳感器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；工作電流：

13、1ma重 量：300g；尺寸（長寬高）：50mm50mm48mm；環(huán)境溫度：-1080；相對濕度：95%rh；測量精度： 1mol/m2/s測量范圍： 02000mol/m2/s二、 功能說明測量有利于植物光合（400-700毫微米波長）的摩爾光量子輻射量，用來測量傳感器能感應部分的平均光合有效輻射（par）。三、 安裝要點1 通光，被檢測位置不應有任何人為遮光物體，2 隔熱，光量子檢測的是太陽輻射能量的一個參數(shù)，紅外線等輻射同樣在內，因此傳感器周圍不能放置有熱源或其他光源。第七章 tp-r-1雨量傳感器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；工作電流：200ua重 量：2500g；尺寸（長

14、寬高）：240mm240mm545mm；環(huán)境溫度：080；相對濕度：95%rh；測量精度： 0.1mm測量范圍： 04mm/min二、 功能說明1傳感器有承水器、上翻斗、計量斗、計數(shù)翻斗等構成，其工作過程是：雨水由承水口匯集，進入上翻斗，上翻斗的作用是使降水強度近似大降小強度，然后進入計量，計量翻斗翻動一次為0.1言之鑿鑿降水量。隨之雨水由計量翻斗倒入計數(shù)翻斗。計數(shù)翻斗轉一次，計數(shù)翻斗中部的干簧開關在小磁鋼的作用下閉合一次，這樣微控器就可以接收到一個信號。.2 微控器對信號進行統(tǒng)計分析，得出24小時雨量和24小時內的最大小時雨量兩個參數(shù)，傳遞上主控器，因此傳感器上電后開始統(tǒng)計雨量，每隔24小時

15、將一組統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)送到主控器一次。三、 安裝要點1 底盤用三個螺釘固定在混凝土底座或木樁上，先調節(jié)水平螺釘，將儀器調整到水平位置（傳感水平泡內的水泡在中心圓圈內），再逐步擰緊螺栓上螺帽，并反復調整，并反復調整水平泡。2 注意儀器保護，防止碰撞變形，使用過程中要根據(jù)當?shù)貙嶋H情況定期清淤，檢查和疏通水道，翻斗部件翻轉過程如有阻滯，應用清水清洗，軸承處切勿加油，以免吸塵。 圖11 雨量桶安裝示意圖第八章 tp-st-1土壤溫度傳感器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；工作電流：200ua重 量：400g；尺寸（長寬高）：300mm36mm36mm；環(huán)境溫度：-4080；相對濕度：95%rh；測量

16、精度： 0.3測量范圍： -4080二、 功能說明可連續(xù)監(jiān)測土壤的溫度，大容量存儲，耐腐蝕，適于各類土壤的溫度測量。三、 安裝要點1 檢測時，將不銹鋼探針完全埋于土壤之中，如圖12所示。 圖12 土壤溫度傳感器安裝示意圖第九章 tp-sr-1土壤水份傳感器一、 技術參數(shù)工作電源：dc 5v12v；工作電流：200ua重 量：600g；尺寸（長寬高）：185mm60mm60mm；環(huán)境溫度：-5080；相對濕度：95%rh；測量精度： 0.2%測量范圍： 0%100%二、 功能說明tp-st-1采用的是符合土壤墑情監(jiān)測規(guī)范sl000-2005 中華人民共和國水利行業(yè)標準的時域反射（tdr）技術，利

17、用土壤中的水和其他介質介電常數(shù)之間的差異及時域反射測試技術（time domain reflectometry）研制的，具有快速、便捷和能連續(xù)觀測土壤含水量的優(yōu)點。該傳感器配制靈活、測量精度高、性能穩(wěn)定。安裝時不破壞土壤結構，操作方便，可靠性高，維護及檢定極為方便，可以方便實現(xiàn)土壤墑情監(jiān)測規(guī)范sl000-2005 中華人民共和國水利行業(yè)標準的垂度1點法直至六點法，實現(xiàn)溫室環(huán)境監(jiān)測、土壤墑情采集、自動灌溉控制等系統(tǒng)集成，實現(xiàn)水分的長期動態(tài)連續(xù)監(jiān)測。三、 安裝要點1 檢測時，將不銹鋼探針完全埋于土壤之中，如圖12所示。 圖13 土壤水份傳感器安裝示意圖第十章 上位機軟件一、 基本配置cpu：1.0

18、7ghz以上，內存128m以上，操作系統(tǒng)：windows2000、windowsxp ，安裝excel2000或更更高版本。二、 軟件安裝雙擊“setup.exe”文件,程序自動運行，點擊下一步。直至出現(xiàn)許可證協(xié)議界面，選擇接受協(xié)議，點擊下一步。選擇安裝目錄，然后一直點擊下一步直到安裝完成。三、 軟件使用1將主機控制器線與上位機控制器線連接好，打開軟件。按下主控器發(fā)送鍵，將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機。界面上顯示所存儲測試項目數(shù)據(jù)的對應曲線如圖14。2數(shù)據(jù)上傳后，軟件界面正中會顯示相應參數(shù)的曲線圖，右下角表格里會顯示對應在線傳感器項目、采樣時間間隔、總數(shù)據(jù)存儲量等信息。用鼠標單擊表格內某行，圖型區(qū)就會單獨顯示相應參數(shù)的曲線圖。 圖14 軟件界面圖2 數(shù)據(jù)保存及圖譜復制依次點“文件”“數(shù)據(jù)保存”，將數(shù)據(jù)保存到excel工作表中。依次點“文件”“復制圖譜”，可將當前圖型區(qū)內的曲線圖復制到系統(tǒng)剪切板上，用戶通過粘貼菜單或ctrl+v快捷鍵粘貼到word等文檔當中。第十一章 設