草地环境监测系统AG1000

统简介

该套自动气象站，以CSI公司的数据采集器为核心，选用高精度传感器、集成得一套水热通量自动监测系统。目的在于为农林生态系统水热通量常规监测提供一种有效的手段。该系统结构简单可靠

主要测量空气温度、相对湿度、风速/风向、总辐射、降水、土壤温度和土壤水分等气象参数，其它可测量的参数有光合有效辐射、净辐射等。测量高度一般在2－6米，根据植被的高度差异而有所不同。AG1000农田草地小气候站可以监测天气参数和土壤水分；可在线计算农田和草地的潜在蒸散（ETo）；蒸散数据还可以用来评估每日的水耗费量。这些据可以应用到各种农作物模型及土壤水分模型中。数据格式是开放的，可直接输入到第三方模型数中。

应用领域

广泛应用于农田、草地下垫面的地表通量、水循环监测与研究。

系统特点

系统功耗低、测量精度高；

可野外长时间连续自动测量；

安装方便，坚固耐用，操作简单，无需专业人员；

换位装置有效消除不同高度传感器的测量误差，显著提高测量精度；

采用了高精度的温、湿度传感器。

系统组成

主要由数据采集器、高精度空气温湿度传感器、气压、净辐射传感器、土壤热通量传感器、风向风速传感器、支架部分、太阳能供电系统等组成。可选

数据传输模块

站点就地通讯方式：

-直连笔记本或PC

笔记本或PC机可以用232线直接连数据采集器的RS-232接口。

-使用扩展存储设备

采用存储设备扩展数据采集器的存储容量，同时也可用于从采集器的内存中下载数据。

SC115存储器具有2G的数据存储能力，CFM100和NL115模块使用一张CF卡来存储数据，CF卡的容量最大16G。

-使用键盘显示器

CR1000KD是一款便携式的键显示器，一般和CR800或CR1000型数据采集器配合使用，用于在站点现场查看数采状态，实时数据和修改程序指令（CR850，CR3000和CR5000这3款数采已经集成了键盘显示器）。

-使用掌上电脑

便携式掌上电脑可以实现在野外站点显示实时数据，下载历史数据，同时还可以显示多达两个要素的趋势图。

CSI公司有3种掌上电脑：Archer-Pcon、Archer-OBS和Archer-OBS-EM。Archer-Pcon用于一般的数据采集系统，Archer-OBS和Archer-OBS-EM用于监测我们的OBS-3A浊度和温度监测系统。

用户也可用自己的PDA，需要使用用Pconnect或PConenetCE软件。

远程通讯方式:

- 短途拖拽

使用SRM-5A短途拖拽型调制解调器可以让计算机和采集器之间实现远程通讯。最快数据传输速率为9600bps/s,最长通讯距离可达12.2公里。

- 以太网通讯

高速外设端口可连接NL115或NL120通讯模块使采集器通过以太网线来接入用户的局域网,局域网内的任何一台电脑都可以访问数采。               

-GPRS，CDMA和3G通讯

在梯度系统中，用户通过GPRS无线通讯可以远程访问站点监控数据，并可以启用自动下载历史数据的功能。同时美国CSI公司的Raven-XT型GPRS模块还支持发送邮件的功能，它可以将采集器中的数据打包，并以邮件附件的形式将数据发送到客户的邮箱。

随着3G网络的推出和逐渐普及，我们公司的3G无线通讯模块也脱颖而出。它块使用中国电信的CDMA2000网络，兼容2G的GPRS网络，最大数据传输速率可达115200bps/s,可用于数据量较大的通讯系统。具有通讯稳定、功耗低、耐低温等特点，是无人值守站的好帮手。

供电系统

整套系统使用12V的直流电供电，整个系统功耗极低，一般使用蓄电池供电，对于低温环境的站点可以使用胶体电池。主要的充电方式有交流电和太阳能两种。

1、交流供电：若安装现场可接入220V交流电，则需配备一个全自动交流充电控制器和一个可充电蓄电池，220V交流电通过全自动充电控制器为蓄电池充电，蓄电池为整个系统供电。若安装现场在山区，雷雨较多，需配备相应的防雷模块；若安装现场气温较低，需配备耐低温的胶体蓄电池，以保证电池的供电效率。

2、太阳能供电：需配备一个可充电蓄电池、一个太阳能充电控制器、一块太阳能板，太阳能板通过太阳能充电控制器连接在蓄电池上，为蓄电池充电，蓄电池给整个系统供电。若系统耗电较大，则需增加电池数量和相应太阳能板数量。

塔架:

对于以农田或草地下垫面为主的区域，3米至6米的塔架即可。

通讯与数据处理及显示

梯度站的数据中心软件使用Loggernet，该软件是CSI公司开发的一种集通讯和数据采集于一体的应用软件，是可以运行在 Windows XP或Windows 7环境下的软件。用户可通过该软件完成配置、建立计算机和数据采集器的连接、发送采集程序、收集数据、观察实时数据、制作监控界面、以及简单数据分析等操作。

CR1000数据采集器具有4MB的内存，内部存储采用二进制格式， CR系列采集器最大的优势就是代码开源，用户通过CRBasic编辑器来编辑采集器的工作程序，根据需求修改采样频率和存储间隔，定制数据的处理方式，CR系列采集器支持存储采样值，平均值，最大最小值，累计值，标准差，三维柱状图等数据处理方式。如果需要实现野外不间断的长期存储，用户可以通过使用CF卡来扩展内存，目前可以支持最大16G的CF卡。

Loggernet自带的RTMC功能可以用来设计图形化的监控界面来显示实时数据，该功能支持中文，且操作简单，用户不需要做软件开发就可以在很短的时间内完成美观的界面设计。

除了Loggernet本身的数据处理和显示功能外，Loggernet还支持将数据倒入第三方的软件里。CSI公司的OPC Server可以将采集的实时数据发送到支持OPC协议的第三方客户软件中。LNDB则是将实时数据倒入MySQL或SQL server的数据库中，用户可以用数据库中的数据来做开发。同CSI还为用户提供了Loggernet软件的开发包（SDK），以上这些都非常适用于具有独立开发能力的用户。

CR1000数据采集器

CR1000数据采集器是Campbell数据采集器里面好用的一款。它提供传感器的测量、时间设置、数据压缩、数据和程序的储存以及控制功能，由一个测量控制模块和一个配线盘组成，具有强大的网络通讯能力。
　　CR1000数据采集器的扫描速率能够达到100Hz，拥有模拟输入、脉冲计数、电压激发转换、数字等多个端口，外围接口有CS I/O、RS-232以及SDM等，采用12VDC外接可充电电池供电。对于低温的环境，用户还可以选择低温型的CR1000-XT数据采集器。
　　CR1000所具有的高精度性、高适应性、高可靠性以及合理的价格等特点，使其成为科研、商业与工业系统应用的理想选择。目前，CR1000数据采集 器已在气象观测、农业研究、土壤水分研究、风力观测、道路气象站、工业产品测试、通量观测、涡动协方差系统等众多领域得到了广泛应用。
　　标准的CR1000数据采集器包含4M的数据和程序存储空间，可通过外接存储模块和CF存储卡来实现大容量数据存储。数据和程序保存在非失意性闪存和 内存里。锂电池装在内存和实时时钟上。当电池（BPALK，PS100）电压降至9.6V以下时，CR1000也能够延缓执行操作，从而减少不准确测 量的可能性。CR1000可以通过外围设备扩展从而形成一个数据采集系统。很多CR1000系统可以构建一个网络从而形成当地或整个地区的监测网络。

特点：

· 数据以表格形式存储

· PakBus® 操作系统

· 软件支持：LoggerNet3.4/4.0，PC4001.2,或者ShortCut2.2

· 支持 CR1000KD手持式显示器（选配），读数方便

· CSI/O和RS-232串行接口

· 内部温度补偿，实时时钟，超时和温度变化实时校准

· 当CR1000从主电源上分离后，使用内部锂电池支持SRAM存储和时钟以确保数据、程序和精确的时间

· 具有强大的网络通讯能力

主要技术参数：
　　最大扫描速率：100Hz
　　模拟输入：16个单端通道（8个差分）
　　脉冲通道：2个
　　工作温度： -25~50℃（标准），-55℃~85℃（扩展）
　　内存：标准为4M内存，可扩展至2G
　　供电电压：9~16VDC
　　A/D转换：13bit
　　微型控制器：16-bit H8S Hitachi，32-bit内部CPU

HMP155A温度相对湿度传感器

HMP155A是一款性能优异的温度相对湿度传感器。它采用Vaisala最新研制的HUMICAP®180R加热型相对湿度探头，并结合当前先进的制造工艺，具有稳定性和强大的环境适应能力。凭借其灵敏度更高、反应更加迅速的新型温度探头，HMP155A能够以更快的速度对环境温度的变化做出反应，让您随时掌握温度变化的第一手数据资料。HMP155A支持0~1V电压输出，对CSI的全系列数据采集器拥有良好的兼容性；其采用节能设计，仅在测量时由数据采集器供电，非工作时可停止供电。

HMP155A温度湿度可广泛应用于气象观测与预报、道路环境监测、工业检测等领域。为了使该传感器能够消除环境影响进行更加精确的测量，并使其拥有更加长久的使用寿命，我们建议您为其配备41005-5防辐射罩，或者将其安装在百叶箱内。

主要技术参数：

工作环境：-80℃~60℃，0~100%RH

工作电压：7~28VDC

输出信号：电压（0~1V，0~5V，0~10V），RS-485，Pt100（4线连接）

外壳：聚碳酸酯

外壳防护等级：IP66

温度传感器

传感器类型：Pt100 RTD 1/3 class B IEC 751

量程：-80℃~60℃

精度（模拟电压输出）：±(0.226-0.0028×温度范围)℃（-80℃~20℃）；±(0.055+0.0057×温度范围)℃ （20℃~60℃）（采用RS-485信号输出时，精度优于模拟电压）

相对湿度传感器

传感器类型：HUMICAP®180R

量程：0.8~100% RH

精度：±（1.2%+0.012×读数）%RH（-40~ -20℃，40℃~60℃），±（1.0+0.008×读数）%RH（-20℃~40℃）

RM Young 05103/05106系列风速风向传感器

美国RM Young 公司生产的05103型风速风向传感器具有良好的性能和优异的环境适应性，能够适应各种复杂的测量环境。产品在设计之初即考虑到了仪器的简单化和轻量化结构，使用的材料是能够抵御来自大气污染和海洋空气环境的高强度、防紫外的热塑性材料、不锈钢和电镀铝。

   05103的风速传感器采用螺旋桨式，风向传感器采用尾桨式电位计，二者采用一体化设计，有效降低空间占用，并减少仪器本身对测量数据的影响。

   05106型是专门为海洋环境设计的增强型风速风向传感器，能够适应海洋上高湿度、高盐度、高腐蚀性的环境。同时它对强沙尘环境也拥有良好的适应性，拥有比同类型其他产品更高的使用寿命。05106如需采用0~5VDC输出需加装05603C模块，采用4~20mA输出时需加装05631C模块。

  05103-45型是专为高山型气候而开发的，具有防冰霜涂层，适合在高原地区的恶劣环境下使用。

   05305则是专门为空气质量监测研制的风速风向传感器，采用轻质碳纤维热塑性塑料，它的精度更高，反应时间更短。05501型则可用于Class 1、Division 1、Group A/B/C/D级（按照美国National Electrical Code对危险区域的分类）等高危险区域。

主要技术参数

工作温度：-50℃~50℃

供电：激发电压最大15VDC（05103），8~24VDC（5mA，12VDC），8~30VDC（最大40mA）

输出：模拟信号（05103），0~5VDC（05103V），4~20mA（05103L）

尺寸：高37cm，长55cm（05305型高65cm）

螺旋桨直径：18cm（05103/05106型）

重量：1kg（净重），2.3kg（含包装箱）

风  速

量程：0~100m/s；0~50m/s（05305型）

精度：±0.3m/s或读数的1%；±0.2m/s（05305型）

启动风速：1.0m/s（05103型）；1.1m/s（05106型）；0.4m/s（05305型）

阵风风速：100m/s

风  向

量程：360º（机械），355º（电子）

精度：±3º；±5º（05103-45型）

启动风速（10º位移）：1.1m/s；0.5m/s（05305型）

阻尼比：0.3

CS106大气压力传感器

Campbell 的CS106大气压力传感器基于Vaisala BAROCAP传感器，采用0~2.5VDC信号输出，与Campbell的CR系列数据采集器拥有良好的兼容性。

主要性能参数

TY2-J 系列双翻斗雨量计

TY2-J 系列双翻斗雨量计

基础上通过自主升级和工艺改进开发的新一代的双翻斗式雨量计，具有知识产权的新型产品。是当今市场上最为精确的雨量计。 传统的双翻斗雨量计，第一层翻斗经常仅仅起到缓冲作用，仅仅从机械上克服单斗雨量计在大雨强下的大的负误差，并不参与测量计量。传统的双翻斗的设计同时带来了无法克服的测量滞后，甚至在小雨时不能翻斗，不能很好的反映小雨强的变化。 经过多年的实践和改进，由我们公司出品的这款新型翻斗雨量计带给雨量测量带来全新的体验，可以广泛适用于气象和水文市场，尤其在灌溉工程、水土保持、径流场观测中满足大小雨强均保持较高的测量精度的要求。

内部翻斗分布图

大翻斗：1mm 小翻斗：0.2 mm

产品特征

采用大小翻斗同时开关测量。小翻斗的雨量是从大翻斗泄流而来，大雨时大翻斗起主要作用，避免单小翻斗溢流；小雨时，小翻斗起主要作用，避免单大翻斗残留或者不足以翻动，确保在小雨与强降雨环境下都可以精确测量。其在大雨强时的精度尤其特出。  

不锈钢外壳，合金铝翻斗支架，既保证结构强度，又避免对全封闭干簧管的测量干扰  大、中、小雨的标定，确保精度好于 2%以内，优于国家一类雨量计要求

为适应市场的要求，专门针对该双翻斗计量，我们推出了双开关量自计采集器。根据用户的不同需求可选：

自容式自计雨量计（不含太阳能充电单元）：自带内存 10Min 一组数据，至少可以存 6年，可以连续工作一年。 自带太阳能雨量采集单元，实现 GPRS 每天发邮件把数据发送给客户。有光照情况下一天发送一次可以连续工作；无光照条件下，至少连续工作一个月；自带内存 10Min 一组数据，至少可以存 6 年。

主要技术指标 

l 分辨率：0.2mm

l 信号输出：2 个开关量脉冲

l 计量误差：≤2﹪（0-200mm/h）

l 承雨口口径：200mm

l 工作环境温度：0°C~~~ +60°C

l 尺寸：280mm×280mm×60mm

l 重量：5kg

CUV5宽波段紫外辐射传感器

Kipp&Zonen最新推出的CUV5是原CUV4宽波段紫外辐射传感器的升级型号，主要应用于气象观测、材料测试、照明监测以及用太阳模拟器进行的老化实验等领域。CUV5在继承原CUV4高品质的基础之上，改进了玻璃保护罩，采用了对UVB具有更好穿透性的材料制作，并进一步提高了灵敏度（尤其是小于300nm的波长）。高品质的保护罩和散射器为CUV5提供了优异的方向灵敏度，传感器能够以坐标曲线的方式直观显示测量数据。全密封的防水设计既使其能够在各种恶劣环境下正常工作，也使仪器的安装、维护工作变得十分方便。

CUV5标配10米电缆，同时，您也可以根据需要选配25米或50米的电缆。

需要用户注意到是，CUV5并不适合于测量某一特定波长的紫外辐射，如UV-A、UV-B、UV-E等。如需对这些特定紫外辐射进行测量，我们推荐您选用Kipp&Zonen的UVS系列紫外辐射传感器。

主要技术参数：

光谱波长：280~400nm

灵敏度：300~500 μV/W/m²

输出范围：0~200 W/m²

反应时间：<1秒

非稳定性（年变化）：<5%

非线性：<1%

方向误差：<5%（80º时）

温度依赖性：-0.1%/℃

阻抗：10千欧姆

工作温度：-40~80℃

电缆：10米（标准），25m或50m（可选）