黃土高原關(guān)鍵生態(tài)過程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通用技術(shù)要求

黃土高原關(guān)鍵生態(tài)過程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

通用技術(shù)要求

目錄

一、監(jiān)測(cè)站分布...................................................................2

二、監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的層級(jí)結(jié)構(gòu)..........................................................2

三、站、樣地、徑流小區(qū)、流域控制站及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)說明.............................3

四、01包（生態(tài)要素監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備與集成）方案說明................................3

1儀器設(shè)備數(shù)量...............................................................3

2氣象要素監(jiān)測(cè)方案..........................................................4

3土壤濕度、溫度、電導(dǎo)率、二氧化碳傳感器安裝方案...........................4

4生物要素監(jiān)測(cè)方案...........................................................4

五、02包（徑流泥沙監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備設(shè)施與集成）方案說明............................5

1徑流小區(qū)、流域控制站分布及數(shù)量............................................5

2徑流泥沙監(jiān)測(cè)方案...........................................................5

3徑流泥沙監(jiān)測(cè)設(shè)施的建設(shè)要求................................................6

六、03包（監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)設(shè)備集成與軟件開發(fā)）方案說明.......................11

1邊界的界定與任務(wù).........................................................11

2數(shù)據(jù)管理平臺(tái)需求..........................................................11

3管理平臺(tái)機(jī)房建設(shè)..........................................................17

七、野外數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的組建方案.................................................17

1監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流......................................................17

2監(jiān)測(cè)傳感器-數(shù)據(jù)采集器-數(shù)據(jù)傳輸單元之間的邏輯結(jié)構(gòu)........................18

3數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求...................................................18

八、野外供電設(shè)施建設(shè)說明.......................................................20

1電力設(shè)施建設(shè)原則..........................................................20

2供電方式..................................................................20

3防雷措施..................................................................20

4其他輔助設(shè)施..............................................................20

九、儀器設(shè)備維護(hù)要求...........................................................20

十、各站基本情況與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的分布...............................................20

一、監(jiān)測(cè)站分布

黃土高原關(guān)鍵生態(tài)過程監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)由10個(gè)監(jiān)測(cè)站組成，其分布如圖1所示。

圖1黃土高原關(guān)鍵生態(tài)過程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)站分布圖

二、監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的層級(jí)結(jié)構(gòu)

該監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)由監(jiān)測(cè)站-監(jiān)測(cè)樣地-監(jiān)測(cè)點(diǎn)-監(jiān)測(cè)位-四個(gè)層級(jí)組成，即一個(gè)監(jiān)測(cè)站包含1-N

監(jiān)測(cè)樣地，一個(gè)監(jiān)測(cè)樣地包含卜N監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)包含1~?4監(jiān)測(cè)位，一個(gè)監(jiān)測(cè)位對(duì)應(yīng)

1-N個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器。監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的層級(jí)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

監(jiān)測(cè)站

圖2監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的層級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖

三、站、樣地、徑流小區(qū)、流域控制站及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)說明

(1)本項(xiàng)目共包括10個(gè)站；

(2)每個(gè)站分別有多個(gè)樣地，每一個(gè)樣地面積為lOOOSOOOn?,監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本設(shè)在樣地內(nèi)；

(3)每一個(gè)站設(shè)1個(gè)氣象站，1-2個(gè)稱重式自動(dòng)雨量計(jì)；稱重式自動(dòng)雨量計(jì)原則上一個(gè)樣

地安裝一臺(tái)，若相鄰樣地之間的距離小于1000m,可共享一個(gè)稱重式自動(dòng)雨量計(jì)：

(4)一個(gè)樣地內(nèi)設(shè)三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，按照指標(biāo)體系分別監(jiān)測(cè)；

(5)徑流小區(qū)原則上布設(shè)在樣地之內(nèi)，一個(gè)樣地內(nèi)設(shè)3個(gè)徑流小區(qū)，每個(gè)徑流小區(qū)在上、

中、下三個(gè)坡位設(shè)三個(gè)土壤濕度監(jiān)測(cè)點(diǎn)；

(6)除裸地外每個(gè)樣地架設(shè)1臺(tái)物候照相機(jī)，安裝高度為距離冠層不小于5m；

(7)除個(gè)別站外，每個(gè)站布設(shè)1個(gè)流域控制站。

四、01包(生態(tài)要素監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備設(shè)施)方案說明

1儀器設(shè)備數(shù)量

項(xiàng)目樣地土壤樣地土徑流小通用數(shù)據(jù)采自動(dòng)樣地物植物冠層

水分、熱、壤CO2區(qū)土壤集器及數(shù)據(jù)氣象候影像莖流分析

電導(dǎo)傳感傳感器水分傳傳輸單元站采集計(jì)儀

器感器

長(zhǎng)武站150181831321

固原/p>

云霧山站9027061301

宜川鐵龍

90272721221

灣

延安廟溝

12018021221

村

安塞站150275441411

米脂站1200031321

神木站150274531401

富縣任家

臺(tái)6001821111

延安燕兒

9001831211

溝

楊凌00000001

合計(jì)11701441983112271111

備注：1、殳標(biāo)人采購的儀器設(shè)備數(shù)量不能少于本表提供的：數(shù)量。

2、3K購人鼓勵(lì)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，在完成監(jiān)測(cè)內(nèi)容,且不降低技術(shù)指標(biāo)的前提下，實(shí)

際使用的儀器設(shè)備數(shù)量可以少于本表提供的數(shù)量匕剩余部分作為備件處理。

2氣象要素監(jiān)測(cè)方案

項(xiàng)目頻度方法和儀器

太陽總輻射1次/小時(shí)氣象自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

空氣溫度1次/小時(shí)

空氣濕度1次/小時(shí)

風(fēng)速、風(fēng)向1次/小時(shí)

空氣二氧化碳1次/小時(shí)

降水1次//I分鐘

3土壤水分、溫度、電導(dǎo)率、二氧化碳傳感器安裝方案

項(xiàng)目頻度方法和儀器

土壤分層溫度、水分、電導(dǎo)率（每個(gè)剖面分別1次/小時(shí)土壤溫度、水分、電導(dǎo)率

在10cm、30cm>50cm>70cm>100cm、200cm、傳感器

300cm>500cm>700cm>1000cm布設(shè)傳感器,

若土層厚度小于1000cm,則以基巖為界，其下

不設(shè)置傳感器。

土壤剖面二氧化碳濃度（每個(gè)剖面設(shè)置3層，1次/小時(shí)土壤二氧化碳傳感器

分別為10cm、50cm>100cm）

4生物要素監(jiān)測(cè)方案

4.1農(nóng)田監(jiān)測(cè)方案

項(xiàng)目頻度儀器

總生物量一季作物2-3次，只測(cè)地上部分人工觀測(cè)，野外調(diào)查記錄

儀錄入，無線上傳到數(shù)據(jù)

產(chǎn)量一季作物一次管理平臺(tái)

葉面積指數(shù)生育期內(nèi)3-4次冠層分析儀

樣地照片每天3張（10時(shí)、13時(shí)16時(shí)）物候照相機(jī)

4.2林地監(jiān)測(cè)方案

項(xiàng)目頻度儀器

胸徑年內(nèi)1次（生長(zhǎng)期末）人工觀測(cè)，野外調(diào)查記錄

樹高度年內(nèi)1次（生長(zhǎng)期末）儀錄入，無線上傳到數(shù)據(jù)

林下生物量年內(nèi)1次（生長(zhǎng)期末）管理平臺(tái)

凋落物年內(nèi)1次（十月份）

密度年內(nèi)1次（十月份）

物種多樣性年內(nèi)1次（旺盛期）

郁閉度年內(nèi)2-3次（旺盛期）冠層分析儀

樹干莖流常年監(jiān)測(cè)1次/秒莖流計(jì)

樣地照片每天3/張（10時(shí)、13時(shí)16時(shí)）物候照相機(jī)

4.3草地監(jiān)測(cè)方案

項(xiàng)目頻度儀器

物種多樣性年內(nèi)1次（旺盛期）人工觀測(cè)，野外調(diào)查記錄

生物量年內(nèi)1次（收獲期）儀錄入，無線上傳到數(shù)據(jù)

管理平臺(tái)

覆蓋度年內(nèi)2-3次

葉面積指數(shù)年內(nèi)2-3次冠層分析儀

樣地照片每天3/張（10時(shí)、13時(shí)16時(shí)）物候照相機(jī)

五、02包（徑流泥沙監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備設(shè)施）方案說明

1徑流小區(qū)、流域控制站分布及數(shù)量

本包涉及到徑流泥沙監(jiān)測(cè)的站有8個(gè)，每個(gè)站的監(jiān)測(cè)場(chǎng)地與儀器設(shè)備數(shù)量如下表。

項(xiàng)目徑流小區(qū)徑流徑流小徑流流域控制站流域控流域控稱重式

監(jiān)測(cè)：徑流池+區(qū)徑流小區(qū)泥沙監(jiān)測(cè)儀制站巴制站太自動(dòng)雨

雷達(dá)水位計(jì)泥沙監(jiān)+雷達(dá)水位歇爾槽陽能供量計(jì)

測(cè)儀計(jì)電

長(zhǎng)武站3361112

固原站0661111

宜川鐵龍1

639111

灣

安塞站96151112

米脂站0000001

神木站96151111

富縣任家1

臺(tái)020111

延安燕兒1

336111

溝

合計(jì)302957771010

2徑流泥沙監(jiān)測(cè)方案

2.1徑流小區(qū)監(jiān)測(cè)方案

項(xiàng)目頻度儀器

徑流量、含沙量次徑流過程徑流泥沙自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

徑流總量、輸沙量次徑流過程基于監(jiān)測(cè)的徑流量、含沙量計(jì)算

土壤濕度1次/小時(shí)土壤濕度自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.2流域控制站監(jiān)測(cè)方案

項(xiàng)目頻度儀器

徑流槽水位次徑流過程雷達(dá)水位計(jì)

含沙量次徑流過程徑流泥沙自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀

總徑流量、總輸沙量次徑流過程基于監(jiān)測(cè)的水位、含沙量計(jì)算

3徑流泥沙監(jiān)測(cè)設(shè)施的要求

1流域控制站

本項(xiàng)目需要進(jìn)行小流域徑流泥沙監(jiān)測(cè)的有安塞紙房溝流域、長(zhǎng)武王東溝流域、固原火岔

灣流域、神木六道溝流域、延安燕兒溝流域、宜川松峪溝流域、富縣任家臺(tái)流域等七個(gè)流域

控制站，其中固原火岔灣流域和宜川松峪溝流域2個(gè)小流域沒有基流，其他5個(gè)小流域都有

基流。

流域控制站監(jiān)測(cè)流域徑流量（基流和洪水）、含沙量。

1.1徑流量監(jiān)測(cè)

每一個(gè)監(jiān)測(cè)站安裝2個(gè)量水槽，一個(gè)監(jiān)測(cè)基流，一個(gè)監(jiān)測(cè)洪水?；鞅O(jiān)測(cè)統(tǒng)一選用H

型水槽（幾何尺寸為:水槽高度:0.610m,水槽寬度：1.158m,水槽順直段長(zhǎng)度：1.829m,

測(cè)區(qū)長(zhǎng)度：0.823m）o洪水監(jiān)測(cè)統(tǒng)一選用巴歇爾槽。

基流監(jiān)測(cè)點(diǎn)和洪水監(jiān)測(cè)點(diǎn)相距10-20m?

洪水測(cè)點(diǎn)旁建10m2左右的磚混結(jié)構(gòu)房子，接入市電，以供泥沙監(jiān)測(cè)等設(shè)備安裝。巴歇

爾槽用鋼筋水泥澆注。

表各個(gè)流域控制站徑流量歷史數(shù)據(jù)與量水槽型號(hào)

洪水

站點(diǎn)流域面積（KM?）長(zhǎng)流水（L/S）型號(hào)

(L/S)

8.27H型水槽

安塞紙坊溝4-404-34580

21號(hào)巴歇爾槽

6.3H型水槽

長(zhǎng)武王東溝0.5-22.5-1202

21號(hào)巴歇爾槽

0.94H型水槽

固原火岔灣無1-40

21號(hào)巴歇爾槽

6.89H型水槽

神木六道溝無未監(jiān)測(cè)到

18號(hào)巴歇爾槽

46.90H型水槽

延安燕兒溝0.05-1.0800-8000

21號(hào)巴歇爾槽

2.72H型水槽

宜川松峪溝無0-8.3L/S

21號(hào)巴歇爾槽

9.00流域沒有觀測(cè)，不H型水槽

知道最大流量和最18號(hào)巴歇爾槽

富縣任家臺(tái)

小流量。大多時(shí)間

有基質(zhì)流。

表不同型號(hào)巴歇爾槽的標(biāo)準(zhǔn)水位-流量公式

流量公式最小流量最大流量

喉道寬度最小水位最大水位臨界淹沒

型號(hào)Q=Chn范圍Q范圍Q

B(m)范圍h(m)范圍h(m)度％

(L/S)(L/S)(L/S)

18#3.057463h1-60.091.0716082800.8

21#6.1014450h1-60.091.83310379700.8

表不同型號(hào)巴歇爾槽的構(gòu)造尺寸單位：m

型號(hào)喉道段收縮段擴(kuò)散段墻高

BLNB1L1LaB2L2KD

18#3.050.910.3434.764.271.7943.681.830.1521.22

21#6.101.830.6869.147.622.7857.323.660.3052.13

名稱標(biāo)注

喉道段B

收縮段L1

探頭位La

喉道段L

擴(kuò)散段L2

收縮段Bl

擴(kuò)散段B2

墻高D

N

K

圖巴歇爾槽結(jié)構(gòu)示意圖

圖巴歇爾槽實(shí)物圖

H型水槽示意圖

1.2含沙量的監(jiān)測(cè)

含沙量監(jiān)測(cè)安裝徑流泥沙自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，安裝位置位于巴歇爾槽擴(kuò)散段的末端。含沙量監(jiān)

測(cè)只監(jiān)測(cè)洪水的含沙量，基流不監(jiān)測(cè)含沙量。

2徑流小區(qū)

本項(xiàng)目涉及的徑流泥沙觀測(cè)小區(qū)有農(nóng)地、林地、草地和裸露地四種類型，不同監(jiān)測(cè)站允

許種植的作物或林草種類不同。標(biāo)準(zhǔn)原則上統(tǒng)一執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)的技術(shù)規(guī)范，特殊需求單

獨(dú)處理。

農(nóng)地、裸地徑流小區(qū)監(jiān)測(cè)徑流量、含沙量、土壤含水量、降雨量、植被覆蓋度等。

林地、草地徑流小區(qū)監(jiān)測(cè)徑流量、人工監(jiān)測(cè)次徑流總含沙量、土壤含水量、降雨量、植

被覆蓋度等。

2.1選址（中標(biāo)人與采購方共同選定）

1、徑流小區(qū)布設(shè)應(yīng)選擇在不同樣地的典型地段，使徑流小區(qū)具有比較好的代表性，能

夠反映監(jiān)測(cè)區(qū)水土流失的基本特點(diǎn)。

2、選擇布設(shè)小區(qū)的坡面橫向應(yīng)該平整，坡度、土壤、植被條件均一，盡可能減少地表

擾動(dòng).

3、在同一監(jiān)測(cè)站或流域內(nèi)布設(shè)的小區(qū)應(yīng)盡量集中，有利于管理和維護(hù)。

圖徑流小區(qū)參考圖片

2.2小區(qū)面積

1、為了提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可比性，不同監(jiān)測(cè)站的小區(qū)面積應(yīng)保持一直，原則上農(nóng)地、草

地、裸地、連片灌木林地統(tǒng)一選用標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)，即垂直投影長(zhǎng)度為20m,寬度為5m,坡

度為自然坡度。

2、喬木林地、帶狀灌木林可選用非標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)，垂直投影長(zhǎng)度為40±5m,寬度為

10m,坡度為自然坡度。

2.3小區(qū)擋板

1、小區(qū)擋板選用預(yù)制水泥板，單塊預(yù)制水泥板的尺寸：長(zhǎng)60cm,寬50cm,厚8cm,

水泥板的上緣相小區(qū)外傾斜60%

2、水泥板埋入地下30cm,地面以上保留20cm。

3、小區(qū)之間保留l-2m的保護(hù)帶，地表處理方式應(yīng)與相鄰小區(qū)一致。

2.4集流口規(guī)格

2.4.1農(nóng)地、裸地小區(qū)的集流口

1、集流口采用鍍鋅鐵皮加工而成。上緣與小區(qū)下端無縫連接，出水口安裝引流管，引

流管從水平面向下方5。傾斜。

2、集流口的尺寸：寬與小區(qū)相同，高與小區(qū)地表以上相同，為20cm,匯水區(qū)出水口距

離小區(qū)前緣20cm,匯水區(qū)從邊緣向出水口5"傾斜。

3、前立面墻磚砌而成。出水管為直徑1100mm的PVC管。出水口距離地面

以便安裝測(cè)量?jī)x器。

保

保

護(hù)

護(hù)

帶

帶

++

人

人

行

行

通

通

道

道

前立面墻

2.4.2林地、草地小區(qū)的集流口與集流池

林地、草地小區(qū)的集流口的規(guī)格與農(nóng)地、裸地小區(qū)相同，但由于這類小區(qū)監(jiān)測(cè)徑流量

和含沙量的方法不同，需要在集流口的后端安裝翻斗式流量計(jì)和徑流桶。

2.5其他

1、小區(qū)前端地面簡(jiǎn)單硬化(沙石、磚)，并有排水渠道。

2、小區(qū)四周修筑簡(jiǎn)單的人行通道。

3、小區(qū)建設(shè)應(yīng)盡可能減少對(duì)周邊植被、地形、土壤等環(huán)境的擾動(dòng)。

六、03包(監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)設(shè)備集成與軟件)方案說明

1邊界的界定與任務(wù)

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與管理平臺(tái)在整個(gè)聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中以DTU的輸出端口為上界，以數(shù)據(jù)

訪問為下界。

數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的任務(wù)包括:數(shù)據(jù)管理平臺(tái)軟件系統(tǒng)開發(fā);數(shù)據(jù)管理平臺(tái)機(jī)房的硬件設(shè)備、

供電環(huán)境建設(shè)等。

2數(shù)據(jù)管理平臺(tái)需求

2.1平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

采用應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)分離的系統(tǒng)架構(gòu)。將應(yīng)用和數(shù)據(jù)分離，分為應(yīng)用服務(wù)、文件服

務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)。應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)采用CPU和內(nèi)存較大的服務(wù)器，文件服務(wù)存儲(chǔ)需要

更大的磁盤空間。系統(tǒng)的架構(gòu)如下圖所示：

2.2平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境

(1)滿足B/S模式下數(shù)據(jù)管理與服務(wù)的功能需求

(2)客戶端瀏覽器：IE、Chrome、Firefox等主流瀏覽器

(3)Web服務(wù)器：Apache、Tomcat等主流服務(wù)器軟件

(4)支持WebGIS模塊

(5)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：Oracle.MySQL等基于Linux的數(shù)據(jù)庫軟件

(6)操作系統(tǒng)：RedHatEnterpriseLinux6sVmwareESXserver、SuseLinux12及以上的

Linux系統(tǒng)

(7)服務(wù)器虛擬化

2.3平臺(tái)功能需求

聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在體系上分為數(shù)據(jù)接收入庫、前臺(tái)服務(wù)和后臺(tái)管理三大部分。

第一部分?jǐn)?shù)據(jù)接收入庫，完成數(shù)據(jù)的建立、野外采集數(shù)據(jù)的接收、質(zhì)量控制和入庫功

能。

第二部分前臺(tái)服務(wù)，完成用戶注冊(cè)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)展示等功能。

第三部分后臺(tái)管理，完成用戶管理、網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)安全管理、故障診斷管理、

時(shí)鐘管理等功能。

2.4平臺(tái)業(yè)務(wù)需求

2.4.1數(shù)據(jù)接收與入庫業(yè)務(wù)

(1)業(yè)務(wù)功能需求

由數(shù)據(jù)服務(wù)器端自動(dòng)下發(fā)請(qǐng)求，并接收數(shù)據(jù)采集端發(fā)來的數(shù)據(jù)包，根據(jù)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的

統(tǒng)一編碼進(jìn)行解析處理，解析后的數(shù)據(jù)存入對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)中。

提供數(shù)據(jù)異常檢查功能，當(dāng)收到的數(shù)據(jù)存在缺失時(shí)，要求采集器重新發(fā)送缺失數(shù)據(jù)。當(dāng)

有超常規(guī)、超極值數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)，存入異常數(shù)據(jù)告警表，通過在網(wǎng)站管理后臺(tái)告警日志和短信

功能通知管理人員。

本部分還包括接收野外設(shè)備狀態(tài)的功能，包括采集器、DTU、電瓶電壓、電量狀態(tài)信

息，有故障時(shí)通知管理人員。

(2)人工數(shù)據(jù)入庫需求

使用數(shù)據(jù)采集儀人工錄入生物測(cè)定數(shù)據(jù)，將錄入的數(shù)據(jù)通過WIFI方式主動(dòng)發(fā)送到服務(wù)

器數(shù)據(jù)接收端。無人機(jī)航拍影像存儲(chǔ)在管理平臺(tái)的FTP區(qū)。

(3)氣候數(shù)據(jù)常規(guī)值、極值說明

常規(guī)值：最新一次數(shù)據(jù)不超過前2次觀測(cè)值均值的正負(fù)50%o可能為極端氣候值。

極值：根據(jù)觀測(cè)項(xiàng)目的不同，設(shè)定溫度、濕度等項(xiàng)目的最大最小值范圍。可能為傳感器

故障。

異常值：指報(bào)文丟包、報(bào)文空、缺失字段的情況?？赡転閿?shù)據(jù)采集器內(nèi)部故障或網(wǎng)絡(luò)故

隙。

(4)業(yè)務(wù)流程說明

圖數(shù)據(jù)接收與入庫流程圖

2.4.2前臺(tái)服務(wù)業(yè)務(wù)

(1)業(yè)務(wù)功能需求

前臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)直接面向用戶，是用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析、展示、下載的平臺(tái)。

前臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)包括用戶注冊(cè)登錄模塊。用戶能夠在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行注冊(cè)，用戶名在整個(gè)平

臺(tái)保持唯一性。

前臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析、展示以及下載模塊。已登陸用戶能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)

查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)可視化展示和數(shù)據(jù)下教等操作。

(2)用戶注冊(cè)登陸業(yè)務(wù)流程說明

用戶注冊(cè)時(shí)，先驗(yàn)證用戶輸入信息是否有效；如有效再判斷是否存在此用戶；如不存在

則在用戶庫中進(jìn)行注冊(cè)。

圖用戶注冊(cè)登陸流程

(3)用戶分級(jí)說明

A、系統(tǒng)管理員：擁有系統(tǒng)所有管理和訪問權(quán)限，審核用戶注冊(cè)，配置各站點(diǎn)管理

員的權(quán)限。站點(diǎn)設(shè)備、電源狀態(tài)、告警信息查看管理。

B、站點(diǎn)管理員：擁有本站點(diǎn)所有管理和訪問權(quán)限，授權(quán)普通用戶訪問、查詢、下

載本站數(shù)據(jù)的權(quán)限。

C、普通用戶：用戶注冊(cè)后即為普通用戶，向各站點(diǎn)管理員申請(qǐng)，審核通過后擁有

訪問、下載站點(diǎn)數(shù)據(jù)的權(quán)限。

(4)數(shù)據(jù)查詢、展示、下載業(yè)務(wù)流程說明

圖數(shù)據(jù)查詢、展示、下載業(yè)務(wù)流程

(5)數(shù)據(jù)查詢、展示、下載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)說明

A、單個(gè)站點(diǎn)依觀測(cè)要素，按月、季節(jié)、年及自定義時(shí)間段進(jìn)行數(shù)據(jù)的最大值、最

小值、平均值等要求進(jìn)行圖表展示。

B、按觀測(cè)要素，跨站點(diǎn)圖表對(duì)比展示。

C、生成單個(gè)站點(diǎn)、多個(gè)站點(diǎn)的要素?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

D、按站點(diǎn)、觀測(cè)要素、時(shí)段打包下載數(shù)據(jù)。

E、結(jié)合WebGIS模塊，為系統(tǒng)提供地圖服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)在瀏覽器內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的瀏覽、

縮放查詢、按不同觀測(cè)要素等可視化查詢功能。

2.4.3后臺(tái)管理業(yè)務(wù)

(1)業(yè)務(wù)功能需求

后臺(tái)功能主要面對(duì)系統(tǒng)管理員和站點(diǎn)管理員，包括用戶的注冊(cè)審核，用戶權(quán)限、角色的

分配；新增野外站點(diǎn)的配置，已有站點(diǎn)觀測(cè)樣地、觀測(cè)點(diǎn)的增減配置；網(wǎng)站訪問數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)；

網(wǎng)站數(shù)據(jù)的安全備份；觀測(cè)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集設(shè)備、電源、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一時(shí)

鐘的設(shè)置等功能。

后臺(tái)管理包括用戶管理、站點(diǎn)管理、網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)安全管理、故障檢測(cè)、時(shí)鐘設(shè)置等

模塊.

(2)后臺(tái)管理邏輯圖

圖后臺(tái)管理邏輯圖

(3)用戶管理業(yè)務(wù)

站點(diǎn)管理員對(duì)用戶進(jìn)行分級(jí)管理，從訪問本站點(diǎn)數(shù)據(jù)權(quán)限的角度對(duì)用戶進(jìn)行一定級(jí)別的

劃分，主要分為：普通用戶(只能訪問本站點(diǎn)公開數(shù)據(jù))、內(nèi)部用戶(能夠訪問本站點(diǎn)公開

數(shù)據(jù)和內(nèi)部數(shù)據(jù))、高級(jí)用戶(能夠訪問本站點(diǎn)所有數(shù)據(jù))三個(gè)級(jí)別，并賦予相應(yīng)的查詢、

下載權(quán)限。

系統(tǒng)管理員主要負(fù)責(zé)用戶的注冊(cè)審核，對(duì)用戶進(jìn)行鎖定、刪除等管理操作。同時(shí)具有站

點(diǎn)管理員的所有權(quán)限。

(4)站點(diǎn)管理業(yè)務(wù)

能新增、修改某個(gè)站點(diǎn)的配置，包括新增野外站點(diǎn)的全新配置，現(xiàn)有站點(diǎn)觀測(cè)樣地、觀

測(cè)點(diǎn)的增減配置。

完成數(shù)據(jù)采集端上傳數(shù)據(jù)請(qǐng)求的下發(fā)任務(wù)，并能夠?qū)θ蝿?wù)間隔進(jìn)行設(shè)置。

本管理功能只對(duì)系統(tǒng)管理員有效。

(5)網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)

能夠查看網(wǎng)站訪問、數(shù)據(jù)下載等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并提供相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表。系統(tǒng)管理

員能查看總站的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，站點(diǎn)管理員只能查看各自站點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

(6)數(shù)據(jù)安全管理業(yè)務(wù)

提供網(wǎng)站數(shù)據(jù)的備份、恢復(fù)功能，保證數(shù)據(jù)的安全。

本管理功能只對(duì)系統(tǒng)管理員有效。

(7)故障檢測(cè)管理業(yè)務(wù)

能夠?qū)崟r(shí)顯示野外站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集器、DTU、電源等設(shè)備的狀態(tài)，并通過短信、郵件等

方式通知系統(tǒng)管理員。

為確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各設(shè)備時(shí)間的一致性，應(yīng)支持采集器和服務(wù)器時(shí)間自動(dòng)同步功能。

3管理平臺(tái)機(jī)房建設(shè)

3.1機(jī)房硬件設(shè)備

2臺(tái)機(jī)柜，2臺(tái)服務(wù)器組成雙機(jī)熱備，作為數(shù)據(jù)管理和展示應(yīng)用平臺(tái)。盤柜容量80TB

以上，劃分應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和FTP數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，F(xiàn)TP區(qū)用于存儲(chǔ)無人機(jī)航拍影像。

3.2機(jī)房供電環(huán)境

機(jī)房電源采用“市電-發(fā)電機(jī)-UPS”并機(jī)供電系統(tǒng)。UPS保證提供＞2小時(shí)的后備電源，自

動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATS)偵測(cè)到?jīng)]有市電時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)采用“發(fā)電機(jī)-UPS”方式供電，來電后切換到

“市電-UPS”，發(fā)電機(jī)自動(dòng)停止工作。同時(shí)具有多項(xiàng)監(jiān)控下的自動(dòng)停機(jī)與報(bào)警功能。

七、野外數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的組建方案

1監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流

監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流有以下三種：

(1)監(jiān)測(cè)樣區(qū)是布設(shè)傳感器相對(duì)集中的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，1~N個(gè)傳感器與卜N數(shù)據(jù)采

集器與卜N數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU),以無線或有線方式連接起來，并通過DTU將數(shù)據(jù)發(fā)送

到公共網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)接收模塊經(jīng)由公共網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)管理

平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫中。

(2)前臺(tái)用戶通過數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的前臺(tái)功能，完成對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢、瀏覽等操作。后臺(tái)

用戶通過數(shù)據(jù)平臺(tái)的后臺(tái)功能，完成對(duì)數(shù)據(jù)平臺(tái)的管理。

(3)后臺(tái)用戶，通過網(wǎng)絡(luò)向各級(jí)監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)出特定指令，完成對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)置，如設(shè)

備時(shí)鐘的設(shè)置、設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控等。

圖聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向邏輯圖

2監(jiān)測(cè)傳感器-數(shù)據(jù)采集器-數(shù)據(jù)傳輸單元之間的邏輯結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)指標(biāo)的多樣性勢(shì)必帶來儀器設(shè)備組成、結(jié)構(gòu)的多樣性，為了充分發(fā)揮各類儀

器設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，允許監(jiān)測(cè)傳感器-數(shù)據(jù)采集器-數(shù)據(jù)傳輸單元等功能部件之間選用下圖四種不

同的邏輯結(jié)構(gòu)。

圖數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)功能部件結(jié)構(gòu)示意圖

3數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境要求

3.1數(shù)據(jù)采集要求

A、應(yīng)具有RS232/485、RJ45接口。采集器通訊協(xié)議公開。

B、能夠接收管理平臺(tái)的指令，定時(shí)被動(dòng)地從數(shù)據(jù)采集器向數(shù)據(jù)服務(wù)器接收端發(fā)送

數(shù)據(jù)。

C、每個(gè)數(shù)據(jù)采集器提供本地?cái)?shù)據(jù)備份功能。

D、傳感器獲取的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，上傳有實(shí)際物理意義的數(shù)據(jù)，

如溫度（℃）、濕度（％）等。

E、數(shù)據(jù)采集器要具有按照管理平臺(tái)的統(tǒng)一編碼規(guī)則和方案，進(jìn)行本采集器所連接

監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)置，包括監(jiān)測(cè)站點(diǎn)編碼、采集項(xiàng)目編碼、監(jiān)測(cè)值等。

F、數(shù)據(jù)采集器可接收管理平臺(tái)指令，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集器自身和傳感器的自檢，并按

管理平臺(tái)統(tǒng)一格式返回檢查結(jié)果（傳感器狀態(tài)碼等）.

G、支持遠(yuǎn)程管理數(shù)據(jù)采集器，包括重啟等功能。

3.2數(shù)據(jù)傳輸要求

功能：完成數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采集器-DTU-管理平臺(tái)數(shù)據(jù)接收器之間的數(shù)據(jù)傳輸。

（1）數(shù)據(jù)傳輸方式

不同傳感器、數(shù)據(jù)采集器，通過有線或無線方式連接到DTU,由DTU通過公用網(wǎng)絡(luò)發(fā)

送數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)接收器。根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，采用無線互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商

的GPRS/4G/藍(lán)牙等方式。

（2）對(duì)DTU的要求

A、DTU與服務(wù)器時(shí)刻保持通信連接。

B、DTU能夠接受管理平臺(tái)指令，進(jìn)行自檢并返回檢查結(jié)果。

C、支持TCP/UDP/短信通信方式，支持圖像、視頻傳輸。

D、支持?jǐn)?shù)據(jù)加密傳輸。

E、支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置、重啟等網(wǎng)管功能。

F、工作環(huán)境-30~+60℃。

3.2數(shù)據(jù)傳輸協(xié)同

1包、2包和3包之間的數(shù)據(jù)傳輸必須遵守共同商定的傳輸方案，傳輸方案按采購人的

要求的由3包牽頭制定。

如1包、2包中有進(jìn)一步計(jì)算的軟件工具，應(yīng)將源代碼提交給3包集成。

八、野外供電設(shè)施建設(shè)說明

1電力設(shè)施建設(shè)原則

樣地、流域控制站等用電單元的電力設(shè)施建設(shè)按照誰用電誰建設(shè)的原則，提倡不同投標(biāo)

人在實(shí)施過程中相互協(xié)作，避免重復(fù)。

2供電方式

根據(jù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況供電方式可選以下三種：

A、集中供電方式，即在相對(duì)集中的樣地內(nèi)配置太陽能給蓄電池充電，蓄電池再給監(jiān)測(cè)

儀器設(shè)備供電。蓄電池供電時(shí)長(zhǎng)至少7天以上，并要有同等容量的蓄電池備份。

B、高容量電池供電方式，即每個(gè)監(jiān)測(cè)單元配備獨(dú)立的高容量電池，為該監(jiān)測(cè)單元供電。

供電時(shí)長(zhǎng)至少1年以上。

C、流域控制站采用太陽能給蓄電池充電，蓄電池再給監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備供電。蓄電池供電

時(shí)長(zhǎng)至少7天以上，并要有同等容量的蓄電池備份。

3防雷措施

各個(gè)儀器設(shè)備都要有防雷措施。

4其他輔助設(shè)施

樣地內(nèi)建設(shè)安置儀器設(shè)備的簡(jiǎn)易房屋、流域控制站放置儀器的簡(jiǎn)易房屋、架設(shè)冠層分析

儀、物候相機(jī)的立桿等。

九、儀器設(shè)備維護(hù)要求

1、野外站安裝的氣象站，土壤水熱監(jiān)測(cè)設(shè)備，徑流小區(qū)和流域控制站徑流泥沙監(jiān)測(cè)儀

等儀器設(shè)備要求提供3年質(zhì)保。

2、服務(wù)器，存儲(chǔ)設(shè)備提供3年質(zhì)保.

3、廠家對(duì)其安裝的野外儀器設(shè)備3年內(nèi)要提供定期巡檢服務(wù)，1年提供1-2次巡檢。

十、各站基本情況與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的分布

1安塞站

(1)基本情況

安塞站位于黃土高原中部典型黃土丘陵溝壑水土流失嚴(yán)重區(qū)，主要研究黃土丘陵區(qū)生態(tài)

環(huán)境特征及演變規(guī)律，水土保持型生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及調(diào)控，退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重

建途徑和措施等。紙坊溝流域范圍：N36°42'30"-36°47'30",E109°ll'15"-109°18'45",流域

面積8.27平方公里。

到達(dá)各個(gè)樣地的道路情況：樣地距機(jī)動(dòng)車路的距離約100-200m。

電源情況：安塞紙坊溝流域刺槐、檸條和草地樣地均有高壓電源線穿過，。農(nóng)田、裸地、

檸條樣地臨近農(nóng)戶庭院，市電可就近接入。

公共網(wǎng)絡(luò)與信號(hào)情況：整個(gè)紙坊溝流域有無線信號(hào)。

(2)樣地分布

草地樣地中已建有徑流小區(qū)，坡地農(nóng)田、坡地裸地、檸條、刺槐林樣地和徑流小區(qū)需要

新建

流域控制站需要重建。

2長(zhǎng)武站

（1）基本情況

長(zhǎng)武站位于黃土高原溝壑區(qū)，福銀高速陜甘交界處，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候,

年均降水580mm,年均氣溫9.1C,無霜期171天，地下水位50-80m,地帶性土壤為黑坤

土。流域范圍:N35°12,-35°16,,El07°40'30"-107°42'30",流域面積8.12平方公里。

到達(dá)各個(gè)樣地的道路情況：林地（刺槐林）無機(jī)動(dòng)車路的距離約500m,流域控制站無

機(jī)動(dòng)車路的距離約1000m,其他樣地均有機(jī)動(dòng)車路通達(dá)。

電源情況：林地樣地和流域控制站無市電，接線距離分別約500m和1000m,嫄面蘋果、

源面農(nóng)地嫄面裸地有市電。

公共網(wǎng)絡(luò)與信號(hào)情況：王東溝流域有移動(dòng)、電信無線信號(hào)。

（2）監(jiān)測(cè)樣地分布

刺槐林樣地、溝坡裸地樣地及徑流小區(qū)需要新建

流域控制站需要重建。

3固原站

(1)基本情況

固原火岔灣流域?qū)冱S土高原西部半干旱梁狀丘陵區(qū)，平均海拔高度1750m,年降水量

400mm左右。

到達(dá)各個(gè)樣地的道路情況：樣地、流域控制站距機(jī)動(dòng)車路的距離約200m

電源情況：樣地和流域控制站無市電，流域控制站接市電距離約lOOOnio

公共網(wǎng)絡(luò)與信號(hào)情況：有手機(jī)無線信號(hào)，流域控制站手機(jī)信號(hào)較弱。

(2)樣地分布

坡面檸條、坡面裸地樣地種需要新建徑流小區(qū)，其中檸條徑流小區(qū)為5*40m,裸地徑流

小區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū).

流域控制站需要重建。

4神木站

(1)基本情況

神木站位于陜西省神木縣以西1