GStar-I自動土壤水分觀測儀——安裝手冊

1、GStar-型自動土壤水分觀測儀安裝手冊河 南 省 氣 象 科 學(xué) 研 究 所中國電子集團公司第27研究所二0一一年三月1.觀測場要求1.1 基本要求a) 至少為3m×3m的平整場地；所在地的土壤水分狀況具有代表性，選取植被覆蓋好且土層較厚的自然土壤（非回填土）。b) 要測定觀測場的經(jīng)緯度（精確到秒）和拔海高度（精確到0.1m）。c) 觀測場四周應(yīng)設(shè)置約1.2m高的稀疏圍欄，圍欄不宜采用反光太強的材料。場地應(yīng)平整，保持有均勻草層（不長草的地區(qū)例外），草高不能超過20cm。對草層的養(yǎng)護，不能對觀測記錄造成影響。場內(nèi)不準種植作物。場內(nèi)禁止灌溉。d) 根據(jù)場內(nèi)儀器布設(shè)位置和線纜鋪設(shè)需要，在

2、遠離傳感器安裝地點的一側(cè)修建電纜溝（管）。電纜溝（管）應(yīng)做到防水、防鼠，并便于維護。e) 觀測場的防雷應(yīng)符合氣象行業(yè)規(guī)定的防雷技術(shù)標準的要求。1.2 儀器布置應(yīng)互不影響，便于操作。具體要求如下：a) 土壤水分傳感器距離數(shù)據(jù)采集箱距離至少1米。b) 傳感器根據(jù)需要確定深度和層次。參照自動土壤水分測量儀功能規(guī)格需求書中規(guī)定最多共埋設(shè)八層，深度分別為：0-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、70-80、90-100cm。c) 儀器距觀測場邊緣護欄不小于1 m；1.3 觀測值班室安放室內(nèi)儀器的場所和值班觀測員的工作室，具體要求是：a) 一般應(yīng)建在觀測場北邊，保證觀測員在值

3、班室有較開闊的視野，能看見觀測場的全貌，可隨時監(jiān)視觀測場的情況和天氣的變化；b) 安裝集中控制和分配供電電源的配電箱；c) 防雷應(yīng)符合氣象行業(yè)規(guī)定的防雷技術(shù)標準的要求。2 安裝過程2.1 基本要求a) 安裝前應(yīng)認真閱讀儀器技術(shù)手冊，按照要求進行安裝。b) 計算機及其電源（蓄電池、UPS電源）等設(shè)備均安放在觀測值班室內(nèi)。c) 傳感器和數(shù)據(jù)采集器用專用電纜連接。d) 在埋設(shè)自動土壤水分觀測儀的傳感器之前或同時，測定該地塊不同深度的土壤容重、田間持水量和凋萎濕度等參數(shù)。2.2 傳感器安裝 儀器的安裝需要專用的工具（見圖5.1），傳感器以垂直于地面的方式，安裝在觀測場的土壤內(nèi)。圖5.1 專用安裝工具2

4、.2.1 在三腳架底部安裝底盤2.2.2在安裝地點將三腳架打開，支開支架直到底盤挨著地面2.2.3用地矛將三腳架固定2.2.4將三腳架的水平調(diào)節(jié)好，然后緊上三腳架上的蝶型螺絲2.2.5 將切削環(huán)刀嵌入到管中 2.2.6選擇一個47mm的鉆頭與其延長桿以及手柄組合成一套取土鉆 2.2.7 插入管到三腳架中 2.2.8選擇金屬帽將其插入管中2.2.9利用大錘砸金屬帽直到管進入土壤30Cm左右 2.2.10將取土鉆插入管中從管中將土取出直到鉆桿上的標記線到達管口位置2.2.11利用大錘砸金屬帽將管砸進土層30Cm左右再重復(fù)2.2.10直到金屬帽下沿與底部三腳架平臺接觸為止。2.2.12將尼龍棒插入管

5、中，利用大錘砸尼龍棒然后重復(fù)2.2.10直到三腳架平臺與尼龍棒上的標記平齊2.2.13將鉆頭擰下裝上刷子將管壁清洗干凈2.2.14將刷子擰下?lián)Q上堵頭緊用工具將堵頭放到管的底部擰緊2.2.15將管的上部擦拭干凈然后在四周涂上硅膠2.2.16將蓋的基部扣到管口并將內(nèi)部擦拭干凈2.2.17放入傳感器并在每一節(jié)的中間部位放上干燥劑，再將連接線纜接好2.2.18最后扣上蓋擰緊，整個安裝過程完成。2.3 采集器安裝2.3.1數(shù)據(jù)采集箱桿體在安裝位置挖一個長、寬、深各為40 cm的地坑，將桿體埋入。2.3.2 數(shù)據(jù)采集箱安裝使用固定螺釘將數(shù)據(jù)采集箱固定在桿體上，并將螺絲索緊。2.3.3電纜連接傳感器信號電纜

6、、計算機的通訊電纜以及電源電纜均需要通過數(shù)據(jù)采集箱下部的電纜固定頭穿入數(shù)據(jù)采集箱，然后通過接線端子接到數(shù)據(jù)采集器上。 2.4 信號電纜的敷設(shè)a) 為了防雷、防鼠、防水和安裝、維修方便，自動土壤水分測量儀的通訊電纜應(yīng)穿入電纜管內(nèi)接入觀測室，電纜管應(yīng)安置在電纜溝內(nèi)。b) 電纜溝應(yīng)便于排水、通風(fēng)，兩側(cè)應(yīng)砌磚墻，磚墻壁上預(yù)設(shè)安置電纜管的金屬支架（或金屬掛鉤），為防止電纜被積水浸泡，安置電纜的金屬支架（或金屬掛鉤）距離地溝底的高度以不小于30cm為宜；觀測場內(nèi)的電纜溝一般在小路下面，溝上面蓋的水泥蓋板就是小路的路面，溝的寬度以30cm左右為宜，溝的深度以便于安裝電纜和防止大雨后積水為宜。c) 不宜建電纜

7、溝的臺站，也可采用埋電纜管和修建電纜井的方法鋪設(shè)電纜。d) 電纜不能架空架設(shè)。2.5 室內(nèi)終端計算機安裝計算機與UPS電源等的安裝位置以便于操作為宜。2.6 軟件安裝采集軟件已由廠家在設(shè)備出廠前安裝在采集器中。監(jiān)控軟件說明一、軟件界面在正確安裝了監(jiān)控系統(tǒng)軟件之后。雙擊圖標進入土壤水分監(jiān)控系統(tǒng)程序默認界面。如圖（1）所示：圖（1）二、界面介紹：（1）“當(dāng)前時間”：顯示當(dāng)前的時間日期。（2）“采集器電壓”：顯示當(dāng)前采集器的供電電壓狀況。（正常范圍一般是在10.5V15V這個范圍內(nèi)）（3）“電源狀態(tài)”： 顯示當(dāng)前所使用的電源種類。正常供電時顯示“市電供電”；當(dāng)市電供電中斷時，設(shè)備將切換至電池供電，此

8、時顯示“電池供電”，請及時查明供電中斷原因并恢復(fù)正常市電供電；如果市電供電長時間未恢復(fù)致使電池耗電量大，電池電量低則在此處顯示“電壓偏低”。在正常市電供電狀態(tài)下，此處如果顯示“電壓偏高”，則表明設(shè)備的供電模塊出現(xiàn)故障。請及時查看，并與廠家聯(lián)系。（4）“傳感器溫度“： 當(dāng)設(shè)備未配備溫度傳感器時，顯示為“0000”。（5）“接收”、“發(fā)送”： 在數(shù)據(jù)通訊時有變化顯示（如在“采集器對時”、“讀采集器時鐘”、“即時讀數(shù)據(jù)”、“定時抄送數(shù)據(jù)”、“FTP上傳數(shù)據(jù)”等時刻。）（6）“狀態(tài)”： 顯示當(dāng)前的采集器通訊狀況。如果能正常通訊，則顯示“通訊成功”；如果顯示“通訊失敗”，則表明監(jiān)控系統(tǒng)與采集器未取得通訊

9、鏈接，請再次進行讀時鐘操作并檢查連接線是否接好。如果連接正常仍無法進行通訊則是采集器模塊出現(xiàn)故障。（7）區(qū)域1： 顯示在監(jiān)控軟件即時讀取數(shù)據(jù)時和定時抄送數(shù)據(jù)時傳感器各層的體積含水率、重量含水率、相對濕度、水分儲存量和傳感器狀況。每10分鐘定時讀取數(shù)據(jù)時此區(qū)域刷新一次。（傳感器正常工作則顯示“正?！?，否則顯示空白）。（8）區(qū)域2： 顯示系統(tǒng)啟動情況、連接FTP服務(wù)器的情況、FTP上傳實時文件的情況、定時抄讀數(shù)據(jù)、補抄缺失數(shù)據(jù)等情況。 每10分鐘監(jiān)控系統(tǒng)會自動運行一次數(shù)據(jù)自動抄讀，將采集器讀取的數(shù)據(jù)抄送至監(jiān)控系統(tǒng)，此時區(qū)域2顯示“定時抄送數(shù)據(jù)”。在每個整點的第二分鐘，監(jiān)控系統(tǒng)會自動進行補抄檢測，檢

10、測采集器中是否有未被抄送至監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，如果有則進行補抄。在正常情況下此時每讀取一次數(shù)據(jù)即顯示一次“補抄缺失數(shù)據(jù)成功！” 在一段時間未運行監(jiān)測系統(tǒng)的情況下，啟動監(jiān)測系統(tǒng)后的第一個整點的第二分鐘，系統(tǒng)開始補抄這段時間未抄送的數(shù)據(jù)。一秒讀取一次（此時區(qū)域2顯示補抄缺失數(shù)據(jù)，補抄的數(shù)據(jù)為前面所述每10分鐘一次的自動抄送的數(shù)據(jù)。），每次補抄最長將持續(xù)10分鐘。如果一次不能將所有未抄送的數(shù)據(jù)補抄完整，系統(tǒng)將在以后的每一個整點的第二分鐘繼續(xù)補抄，直至補抄完整為止。 啟動后每一小時的第59分鐘，系統(tǒng)會自動進行一次“FTP上傳實時文件”的操作。正常情況下此時顯示“FTP上傳實時文件（上傳路徑） TXT 成功

11、！”區(qū)域2出現(xiàn)的異常顯示有： “連接FTP服務(wù)器失??！”、“FTP上傳實時文件失??！”這兩種情形表明：有可能是FTP服務(wù)器出現(xiàn)故障或者網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)故障。請檢查FTP服務(wù)器的工作狀況并再次進行網(wǎng)絡(luò)連接操作。在未連接到FTP服務(wù)器時，監(jiān)控系統(tǒng)會以一分鐘為間隔周期自動執(zhí)行連接FTP服務(wù)器的程序，此時區(qū)域2顯示“正在重新連接FTP服務(wù)器”。如果故障未排除則在隨后顯示“連接FTP服務(wù)器失敗”、“FTP上傳實時文件失?。　?；故障排除則顯示“連接FTP服務(wù)器成功！”、“FTP上傳實時文件（上傳路徑） TXT 成功！”。 “定時抄送數(shù)據(jù)：失敗！”、“補抄缺失數(shù)據(jù)：失?。　边@兩種情形表明：可能性1：監(jiān)控系統(tǒng)與設(shè)

12、備采集器之間的通訊或連接出現(xiàn)故障，請重新作讀時鐘操作與采集器進行通訊，并檢查連接線是否接好。如果已經(jīng)接好連接線仍無法進行讀時鐘通訊，可判斷為采集器模塊出現(xiàn)故障；可能性2：探測器主機板出現(xiàn)故障。（此時通過“調(diào)試軟件”讀到的數(shù)據(jù)都是“0”）（9）區(qū)域3：顯示各時間各層傳感器讀數(shù)變化曲線。其各種設(shè)置狀況將在稍后說明。（10）在菜單欄下面有5個快捷鍵，在此列表說明。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置日數(shù)據(jù)查詢月數(shù)據(jù)查詢臺站參數(shù)錄入退出系統(tǒng)三、菜單欄：1、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置打開“參數(shù)設(shè)置”點擊“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”如圖（2）所示。圖（2）（1） 進入“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”，首先要進行串口設(shè)置，用戶可根據(jù)實際情況選擇連接正確的串口，一般設(shè)置為“

13、串口1”。（如果串口選擇錯誤，將提示您串口錯誤，請重新選擇）（2） “數(shù)據(jù)自動抄讀間隔”一般設(shè)置為10分鐘。（3） “本站編號”請根據(jù)實際情況設(shè)置。（非常重要）（4） “每月S文件本地存儲路徑”一般設(shè)置為“soil monitorSave”（5） “每月S文件上傳地址路徑”一般設(shè)置為“soil monitorSend”（6） “實時Z文件本地備份存儲路徑”一般設(shè)置為“.Save”（7） “實時Z文件上傳發(fā)送路徑”一般設(shè)置為“soil monitorSend”（8） “系統(tǒng)運行日志存儲路徑”一般設(shè)置為“soil monitorData”整個界面如圖（3）所示。（9） 選中“Z文件和S文件上傳使用

14、FTP”項，表示Z文件S文件上傳將使用FTP通訊（如果不選中，則監(jiān)控系統(tǒng)將無法進行正常的數(shù)據(jù)通訊而停止數(shù)據(jù)抄送）其后的各項用來設(shè)置FTP上傳實時文件所涉及的各要素。在“實時Z/S文件上傳設(shè)置”中，“ FTP服務(wù)器IP地址” 設(shè)置為將要傳至的FTP服務(wù)器IP地址 “用戶名”和“密碼”設(shè)置為FTP服務(wù)器分配的用戶名和密碼。圖（3）2、臺站參數(shù)設(shè)置 打開“參數(shù)設(shè)置”點擊“臺站參數(shù)設(shè)置”如圖（4）所示圖（4）在此項設(shè)置中，本站編號、經(jīng)度、緯度、海拔高度、土壤質(zhì)地、田間持水量、土壤容重、凋萎濕度等，請根據(jù)各個臺站實際情況填寫。正確輸入臺站的各種參數(shù)后，單擊“保存”按鈕，即可將本站的各種參數(shù)寫入監(jiān)測系統(tǒng)。

15、如圖（5）所示圖（5）3、“數(shù)據(jù)通訊”項（1）采集器對時：將采集器與安裝了本監(jiān)測系統(tǒng)的PC機對時，可用于判斷采集器與PC機間的通訊是否正常，同時也可矯正采集器時間使其與監(jiān)測系統(tǒng)一致。(首先要確保計算機時間是正確，再用此功能)（2）讀采集器時鐘：讀取采集器內(nèi)的時鐘，可用于判斷采集器與PC機間的通訊是否正常。（3）即時讀取數(shù)據(jù)：讀取當(dāng)前采集器采集到的數(shù)據(jù)。（4）顯示刷新：對出現(xiàn)異常情況后，數(shù)據(jù)沒有在圖像中顯示的圖像進行更新。4、“數(shù)據(jù)查詢”項 總共包括“實時日數(shù)據(jù)查詢”、“實時月數(shù)據(jù)查詢”和“S文件數(shù)據(jù)查看”三項。點擊“實時日數(shù)據(jù)查詢”進入查詢界面。（1）首先在“數(shù)據(jù)日期”項選擇您所需要的日期。（

16、2）其次點擊“顯示類型”選擇需要的查詢類型：圖形曲線：讀取的數(shù)據(jù)用曲線表示。如圖（6）所示數(shù)據(jù)表格：讀取的數(shù)據(jù)用表格列出。如圖（7）所示（3）當(dāng)前一項選擇“圖形曲線”時，在“曲線類型”中選擇所顯示曲線的含義。共有“容積含水率”、“重量含水率”、“相對濕度”三項可選圖（6）圖（7）（5）數(shù)據(jù)導(dǎo)出：用于將文本保存成文本格式(txt格式)除以上各項之外，還可根據(jù)實際需要選擇“打印圖形”和“打印數(shù)據(jù)”來打印顯示的圖形和形成的表格?！皩崟r月數(shù)據(jù)查詢”的參數(shù)設(shè)置與查詢過程可參照“實時日數(shù)據(jù)查詢”的步驟。5、“S”文件 當(dāng)需要查看S文件時，選擇“S文件數(shù)據(jù)查看”。打開“小時平均月數(shù)據(jù)查詢”界面。如圖（8）所

17、示圖（8）步驟如下：（1）單擊“S文件導(dǎo)入”，彈出對話框。如圖（9）所示。圖（9）（2）單擊“Data”文件夾，然后單擊“打開”。如圖（10）所示。圖（10）（3）單擊要導(dǎo)入月份的數(shù)據(jù)庫文件，然后單擊“打開”。如圖（11）所示圖（11）（4）點擊要導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件（TXT格式），然后單擊“打開”。在彈出對話框中選擇“是”，即完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入。Z文件格式，時間，8個傳感器的體積含水量，重量含水量，相對濕度，水分儲存量，最后一位是傳感器電壓S文件格式，第一行是臺站參數(shù)，剩下行是瞬時，平均的重量含水量，相對濕度，水分儲存量。數(shù)據(jù)瀏覽軟件說明本瀏覽軟件采用B/S（即瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，開發(fā)的主要目

18、的是建立一個土壤水分的網(wǎng)站系統(tǒng)，滿足土壤水分傳感器安裝站點測量數(shù)據(jù)的分布式瀏覽需求。1. 安裝前的準備工作準備工作包括服務(wù)器硬件和軟件兩個方面。具體地講，要求準備一臺X86兼容服務(wù)器（或計算機）作為服務(wù)器，能夠安裝Windows 2003企業(yè)版操作系統(tǒng)和SQL Server 2005企業(yè)版數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，建議內(nèi)存安裝 1 GB RAM（最小支持 512 MB）。2. 安裝過程安裝過程如下：（1） 安裝Windows 2003企業(yè)版操作系統(tǒng)，并安裝IIS V6.0版（Internet信息服務(wù)，操作系統(tǒng)組件），設(shè)置IP地址；（2） 安裝ASP.NET Framework V2.0；（3） 安裝SQL

19、Server 2005企業(yè)版數(shù)據(jù)庫，附加或還原數(shù)據(jù)庫SoilMoisture（水分數(shù)據(jù)庫）和SoilSiteParameter1（站點參數(shù)數(shù)據(jù)庫）；（4） 安裝網(wǎng)站，把發(fā)布的網(wǎng)站目錄復(fù)制到計算機硬盤，在開始菜單運行中鍵入inetmgr ，回車，打開Internet信息服務(wù)管理器，在網(wǎng)站默認網(wǎng)站下建立一個虛擬目錄Soilweb，下一步選擇定位到剛才復(fù)制到的計算機目錄。3. 配置配置分為網(wǎng)站配置和數(shù)據(jù)庫配置兩個方面。（1）網(wǎng)站的配置是在IIS管理器中，用鼠標右鍵單擊所建的虛擬目錄，查看屬性。在虛擬目錄選項中，選取讀取、目錄瀏覽、記錄訪問、索引資源等，并在下面設(shè)置為應(yīng)用程序，執(zhí)行權(quán)限設(shè)定為腳本和可執(zhí)

20、行文件，如圖1所示；在ASP.NET中版本選擇為2.0。圖1 網(wǎng)站配置（2）數(shù)據(jù)庫的配置是在SQL Server Manage Studio中進行，在開始菜單中打開SQL Server Manage Studio，連接到服務(wù)器，在 “安全性登陸名”下選擇“NT AUTHORITYNETWORK SERVICE”,查看其屬性，在用戶映射中選中上述兩個數(shù)據(jù)庫，如圖2所示。圖2 數(shù)據(jù)庫訪問配置下面添加數(shù)據(jù)庫訪問權(quán)限：在數(shù)據(jù)庫下右鍵點擊SoilMoisture數(shù)據(jù)庫，在權(quán)限選項中為用戶NT AUTHORITYNETWORK SERVICE添加connect、Select權(quán)限，對SoilSiteParameter1進行同樣的操作，但添加的權(quán)限為connect、Select、Insert、Update，如圖3所示。4. 瀏覽操作瀏覽操作非常簡單，打開計