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ENVIdata-風蝕環境監測系統

撰稿人: 日期:2015-1-21 點擊次數:8127

1 背景
用于監測自然界的風沙運動趨勢和土壤風蝕作用、土壤沙化與荒漠化監測、土壤有機質(SOC)剝蝕等。

2 系統工作原理及特點

工作原理:數據采集單元自動記錄風蝕傳感器的數據。風蝕傳感器通過測量風沙打擊傳感器界面的動能,對風沙粒子進行計數。同時該可測量其它環境參數,如風速風向,空氣溫濕度,記錄風蝕發生的環境條件。
功能特點:
??系統自動記錄沉淀物侵蝕的起始時間和強度、風剖面沉淀物隨時間變化的累計量,
??記錄相關過程中的氣象參數
??采集的風沙粒子可在實驗室分析風蝕物的成分等。
??可以自由設定有風時且風速小于某一測值時才記錄數據, 即節約的存儲容量又以免造成傳統沉淀物收集器受風壓影響測量結果;
??風沙收集器的轉軸采用的是開放式設計,沙子無法在轉軸處停留,保證了長期使用和免維護;
??風沙收集器可以任意設定采集的剖面數量和高度,非常方便;
??風沙收集器小巧,便于攜帶;
??供電采用太陽能供電系統,保證長時間工作;
??風蝕通量傳感器,可對風沙粒子進行計數、動態能量和高脈沖分析,對測量工作,提供了必要的數據保障;
??可選配各種環境因子傳感器,如:空氣溫濕度、風速風向、氣壓、太陽輻射、土溫和降雨量等。
??可選ENVIdata在線數據管理軟件,用于遠程GPRS傳輸數據,監控系統運行狀態等。
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用于監測自然界的風沙運動趨勢和土壤風蝕作用、土壤沙化與荒漠化監測、土壤有機質(SOC)剝蝕等
2 系統工作原理及特點工作原理:數據采集單元自動記錄風蝕傳感器的數據。風蝕傳感器通過測量風沙打擊傳感器界面的動能,對風沙粒子進行計數。同時該可測量其它環境參數,如風速風向,空氣溫濕度,記錄風蝕發生的環境條件。


功能特點:
????????? 系統自動記錄沉淀物侵蝕的起始時間和強度、風剖面沉淀物隨時間變化的累計量,
????????? 記錄相關過程中的氣象參數
????????? 采集的風沙粒子可在實驗室分析風蝕物的成分等。

????????? 可以自由設定有風時且風速小于某一測值時才記錄數據, 即節約的存儲容量又以免造成傳統沉淀物收集器受風壓影響測量結果;
????????? 風沙收集器的轉軸采用的是開放式設計,沙子無法在轉軸處停留,保證了長期使用和免維護;
????????? 風沙收集器可以任意設定采集的剖面數量和高度,非常方便;

????????? 風沙收集器小巧,便于攜帶;
????????? 供電采用太陽能供電系統,保證長時間工作;
????????? 風蝕通量傳感器,可對風沙粒子進行計數、動態能量和高脈沖分析,對測量工作,提供了必要的數據保障;
????????? 可選配各種環境因子傳感器,如:空氣溫濕度、風速風向、氣壓、太陽輻射、土溫和降雨量等。
????????? 可選Envidata在線數據管理軟件,用于遠程GPRS傳輸數據,監控系統運行狀態等。


2.1 傳感器
地表風蝕傳感器
??無需維護
??可用在遠程風蝕監測站
??工作電壓:8-20VDC ?8.6mA??立即并準確的提供幾乎所有顆粒的運動

??輸出脈沖信號用來測量砂的動量通量
??原理是電荷量和粒子的動能成正比
??TTL/CMOS?兼容脈沖,脈沖寬度1.00mS
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風蝕質量通量傳感器:
??無運動部件 ??????????????????????????????????????????
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工作電壓為直流8-20V ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
??輸出脈沖信號用來測量砂的動量通量,兩個輸出量是動能和撞擊的顆粒數
??原理是電荷量和粒子的動能成正比。電荷、電壓和電容的關系是 q = CV.,V=q/C
??TTL/CMOS?兼容脈沖,脈沖寬度1.00mS
風沙收集器
??收集口尺寸:2×5cm(寬×高)??篩網:60目
??收集率:90%空氣中的沙塵??收集器容量:1.7Kg
??使用壽命: 約10年
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多參數環境因子傳感器
傳感器高度集成,可測多種參數。風向風速采用先進的超聲技術,內置GPS接收功能。長時間使用而無需維護。特別適用于沿?;蛴星治g的地區。
測量參數:風速、風向、空氣溫度(超聲波測量)、空氣濕度、氣壓、光照強度、降雨量。
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2.2、數據采集器
通道:模擬輸入:5-15個單端通道(10個差分);脈沖通道:12個;數字I/O口:8個
處理器:采用18位A/D轉換器,精度±0.025%
U盤存儲:兼容USB1.1或USB2.0驅動,每兆約90,000采集數字點
LCD液晶顯示,2線16字母的LCD液晶顯示和6個按鍵用于查看通道及數采狀態和功能執行
通訊:RS232、USB、以太網等
采樣間隔:10ms至天,可自定義
輸出值種類:平均值, 最大值, 最小值, 取樣值 (Sample), 向量值, 累計值 ( Totalize )
2.3、ENVIdata數據傳輸和管理
該系統直接將數據傳送到www.ecodata.net?(中國生態數據網)網站上,通過對監測的生態環境因子的時序變化和相關性分析,確定監測對象的狀態發展。ENVIdata 服務器軟件既可以作為獨立的應用軟件,運行在用戶的服務器上;也可以運行在澳作公司安全的服務器上,為多個用戶提供數據接收服務,同時幫助用戶監控野外測點硬件系統的運行狀態。
用戶采用用戶名和密碼登陸,只要能上網,就能瀏覽實時和歷史數據。
2.4 Ecograph生態參數科學計算軟件
Ecograph 是澳作生態儀器公司集合十多年服務生態研究領域的經驗,自行研發設計的專業生態環境采集、計算軟件。該軟件可采集全球最先進的水、土、氣、生物觀測設備的數據,計算生態環境研究的專業參數。Ecograph 由多種計算功能可選,可計算,CO2、CH4、O2 通量等。用戶也可輸入自制模型或計算公式。
Ecograph特點
n?Ecograph 軟件采用串口(RS232)和網線(TCP/IP)兩種數據下載方式。
n?數據自動按時間整合存儲。針對已經下載的數據,用戶選擇一些測量參數后生成曲線圖,支持雙Y軸曲線。
n?用戶可自由選擇同時顯示在屏幕上的測點數據
n?全中文界面

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2.5、應用案例
河北壩上農牧交錯區不同下墊面土壤風蝕監測及研究,土地沙漠化作為土地的一種退化形式,已成為中國北方地區一個重大的生態環境和社會經濟問題。嚴重地影響和困擾著該區及周邊區域的生存與社會可持續發展。
針對河北省壩上地區生態環境退化,從2005年4月7日至5月12日,在壩上地區的大風季節,采用在地面埋設集沙盤的“陷阱捕捉”法與埋設風蝕盤的方法對灘地與梁地的不同類型地塊進行風蝕狀況的野外監測,為壩上地區防治風蝕提供理論與技術依據。

參考文獻
l?風蝕監測關鍵傳感技術研究及監測系統研制 陳世超 - 北京林業大學 - 2013 -
l?風電場電能質量模擬監測系統的研究 曹燕燕,劉建軍,劉艷霞 - 《河北北方學院學報:自然科學版》 - 2012 –
l?基于9年MODIS數據的中國北方風蝕區植被覆蓋度變化監測研究 王穎 - 北京師范大學 - 2012 -
l?風電場水土保持監測淺析——以五凌鄯善風電場一期工程為例劉強 - 《亞熱帶水土保持》 - 2015 -
l?多通道土壤風蝕數據自動采集處理系統 ?李卓,陳智,劉海洋,... - 《儀表技術與傳感器》 - 2014 -
輝騰錫勒草原風電場開發運









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