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                        人工模擬降雨系統系列

                        山東東營農高區人工模擬降雨系統

                        2023.01.061118

                        采購單位:東營順邦建設有限公司農高區分公司

                        使用單位:山東鹽堿地現代農業有限責任公司、中科院煙臺海岸帶研究所

                        安裝地點:東營農高區

                        設備名稱:XHZ-ZS101稱重式蒸滲儀2套、XHZ-JY101人工模擬降雨系統1套、XHZ-SQ101土壤墑情監測系統18套、XHZ-RY101土壤溶液提取系統18套、XHZ-BS101自動供排水系統18套、XHZ-DZPT-100水鹽運移模擬系統數據展示平臺1套。

                        設備數量:一批

                        主要技術參數及配置:

                        一、稱重式蒸滲儀

                        由箱體、稱重系統、滲漏監測系統、土壤環境監測系統、土壤溶液提取系統、自動排水系統、數據采集系統、UPS備電系統等組成。

                        蒸滲儀箱體長3.3m,寬2.0m,裝土深2m,反濾層厚0.3m,總深度2.3m。

                        蒸滲儀蒸散量變化靈敏度:≤0.02mm水深,滲漏量監測稱重模式:采用1個S型稱重傳感器,帶有自動排水裝置;稱重量程:5kg;分辨率:0.1g;精度:1g;輸出:內部RS485協議或標準Modbus協議;

                        土壤環境監測系統是分層進行監測,大型蒸滲儀分7層測量,土壤溶液分層提??;

                        土壤溶液分層提取,蒸滲儀分7層;土壤溶液包括陶土頭(用一備一)、溶液抽取器、取樣瓶、真空泵等。

                        土壤水分溫度電導率:量程:水分0~100%,溫度-40~80℃,電導率0~23 dS/m;精度:±3%,±0.5℃,±5%(0-7ds/m內);防護等級:IP68;輸出:SDI-12;電導率測量須采用鍍金觸點;尺寸:整體厚度不超過1.5cm,探針長度不超過5cm;供電電壓:最低可至2.5V,最高可至16V;線纜:5米。

                        土壤水勢:土壤水勢范圍:-9kPa~-2,000kPa(1.96~4.31pF),分辨率:0.1kPa,準確度:±(讀數的 10%+ 2kPa)@-9kPa~-100kPa,傳感器類型:頻域,帶校準的陶質板;土壤溫度范圍:-40~60℃,分辨率:0.1℃,準確度:±1℃;傳感器類型:熱敏電阻;測量頻率:70 MHz;輸出:SDI-12 通訊協議。

                        所生產的稱重式土壤蒸滲儀符合國家《企業標準信息公共服務平臺》公示的標準。

                        LYSDAMS V1.0蒸滲儀數據采集與管理系統:系統中所有子系統的數據采集及處理都由采集主機進行,同時采集主機將數據緩存,向數據平臺發送數據。主處理器:高性能Cortex M系列處理器;內部存儲:512M 高可靠性Nor Flash存儲,無壞區塊;外部存儲:USB接口,TF卡;通信接口:2/3/4G全網通無線傳輸接口,以太網接口,RS485接口;通信協議:支持標準MQTT或自有協議;可擴展選配模塊:SDI-12采集模塊,RS485 Modbus 采集模塊,模擬量采集模塊,4-20mA采集模塊,輸入輸出控制模塊等;數據采集:擴展選配模塊支持自動識別及編址,可進行自動適應采集;帶有液晶顯示及按鍵人機界面,可在現場查看設備狀體及下載數據;可設置采樣間隔及采集數據類型,采樣間隔1分鐘至4小時可配置;數據下載:本地U盤/TF卡下載,遠程云平臺存儲下載;;可實現與水鹽運移模擬系統數據展示平臺的聯動,并實時顯示可控制,后期可擴展并能集成其他傳感器。

                        二、人工模擬降雨系統

                        人工模擬降雨配合移動防雨棚,實現每6個為一個小區的模擬降雨,逐步降雨3個小區;

                        雨強連續變化范圍:15~ 180mm/h;

                        降雨單區有效面積:56㎡;

                        降雨移動區域:3個區;

                        降雨均勻度:>0.80;

                        雨滴大小調控范圍:0.4-6mm;

                        降雨高度:≥3m;

                        噴頭的要求:旋轉下噴式噴頭,不銹鋼材質,大中小3種噴頭;

                        管道材質:免生銹鋼塑復合管;

                        連續降雨方式:可實現連續、變雨強降雨,提前設置多降雨場次、時間、雨強,系統自動執行場次降雨的切換;

                        系統控制方法:采用閉環控制法,即就是在降雨區所布設的雨量計可以實時監測降雨強度的大小,并將數據傳輸至控制臺,與設定的雨強值進行逼近式對比分析,再通過自動調節變頻器及流量調節閥、調壓閥等組件,改變供水水壓及流量。本系統控制方式采用自主研發的PID閉環控制法。在降雨區所布設的壓力傳感器、雨量計可以實時監測供水管道內壓強及實際降雨強度的大小,并將采集參數回傳至高性能MUC控制單元,利用內置PID算法快速響應系統反饋的數據,并結合當前降雨場景制定調節方案,實現精準調控??刂葡到y下位機的主控采用ST意法半導體基于ARM Cortex-M3內核的高性能系列MCU;傳感器采集選用Sigma-Delta式可編程ADC。采樣分辨率24Bit,采樣速率最高可達19200樣本/秒;下位機通過內嵌WIFI模塊及自主研發的780MHz射頻模塊與平板電腦端進行連接,并通過TCP/IP或串行通信協議進行通信。相關無線通信方案:802.11b/g/n及Sub-1GHz均符合國家標準要求;控制器與變頻器、回水閥之間使用的工業485差分信號總線進行通信,遵循ModBus通訊協議;閥門控制部分采用MOSFET半導體技術。

                        三、土壤墑情監測系統

                        采集器系統:所有SDI-12傳感器數據采集由及處理都由采集器進行,同時采集器將數據緩存,向系統主機發送數據,所有數據采集器支持級聯,可自由擴展采集器數量及傳感器數量;

                        主處理器:高性能Cortex M系列處理器;

                        內部存儲:1M 高可靠性EEPROM;

                        傳感器接口:標準SDI-12接口,4個獨立編制采集通道;通信接口:外部RS485接口,標準Modbus-RTU協議或者內部協議;

                        主機通信:4G全網通及以太網通信,支持標準MQTT或自有協議;

                        數據采集:可設置采樣間隔及采集數據類型,或者由系統主機控制采集;

                        工作環境:溫度 -30~+75℃,濕度0~100% RH;

                        供電方式:AC 220V 或 DC 24V,可連接太陽能供電。

                        可實現與水鹽運移模擬系統數據展示平臺的聯動,并實時顯示可控制,后期可擴展并能集成其他傳感器。

                        土壤墑情監測系統,布設7層監測土壤溫度、濕度、電導率、水勢四個參數;

                        土壤水分溫度電導率:量程:水分0~100%,溫度-40~80℃,電導率0~23 dS/m;精度:±3%,±0.5℃,±5%(0-7ds/m內);防護等級:IP68;輸出:SDI-12;電導率測量須采用鍍金觸點;尺寸:整體厚度不超過1.5cm,探針長度不超過5cm;供電電壓:最低可至2.5V,最高可至16V;線纜:5米。

                        土壤水勢:土壤水勢范圍:-9kPa~-2,000kPa(1.96~4.31pF),分辨率:0.1kPa,準確度:±(讀數的 10%+ 2kPa)@-9kPa~-100kPa。

                        四、土壤溶液提取系統

                        土壤溶液分7層提??;包括陶土頭(用一備一)、溶液抽取器、取樣瓶、真空泵等。

                        土壤溶液提取器可以7個點位同時提取不同深度土壤溶液,溶液抽取器長度400mm,內徑140mm,外徑150mm;

                        陶土頭:尺寸:Φ20x50mm;硅砂材料,進氣值:0.9bar;

                        真空泵:抽氣速率≥20L/min,極限負壓值≥0.06MPa;

                        溶液提取瓶:材質高硼硅,容量100ml。

                        五、自動供排水系統

                        自動供排水系統采集馬氏瓶中各傳感器數據,并且根據傳感器數據計算出蒸滲儀蒸發量(補水量)以及滲漏量(排水量),同時控制自動供排水,并將采集器將數據緩存,向系統主機發送數據。

                        支持多種馬氏瓶傳感器,在異常狀態下(缺供水/斷電/凍結)可自動切換至安全運行狀態,恢復后繼續正常運行;

                        可實現與水鹽運移模擬系統數據展示平臺的聯動,并實時顯示可控制,后期可擴展并能集成其他傳感器。

                        主處理器:高性能Cortex M系列處理器;

                        內部存儲:1M 高可靠性EEPROM;傳感器接口:4路4-20mA采集接口,高速高精度ADC采集,24位分辨率;輸入開關接口:2路,干接點或PNP型,隔離輸入;控制接口:8路電磁閥或4路電動球閥,可配置;

                        通信接口:RS485接口,標準Modbus-RTU協議或者內部協議;

                        數據采集:可設置采樣間隔及采集數據類型,或者由系統主機控制采集;

                        蒸散量(補水量)測量:液位壓力換算式;蒸散量(補水量)分辨率:0.01mm;

                        蒸散量(補水量)精度:0.1mm;

                        滲漏量(排水量)測量:液位壓力換算式;

                        滲漏量(排水量)分辨率:0.001mm;

                        滲漏量(排水量)精度:0.01mm;

                        工作環境:溫度 -40~+75℃,濕度0~100% RH;

                        防水等級:IP66;

                        供電方式:AC 220V 或 DC 24V,可連接太陽能供電。

                        六、水鹽運移模擬系統數據展示平臺

                        1.基于microsoft .Net平臺開發。兼容Windows7及以上系統。

                        2.單路服務器具備最多256個數據采集節點的連接能力。每各數據節點具備不少于250各傳感器的采集能力。

                        3.具備GIS系統,并能基于地圖展示數據點分布和實時采集數據的顯示。地圖的最大分辨率不應低于50米,并至少具備道路和衛星兩類底圖。

                        4.平臺自身攜帶1949-2020的全國歷史天氣數據。用以做研究對照和數據分析。

                        5.平臺可支持以太網設備,RS232/485總線設備,PakBus總線設備,CAN總線設備,M1553b總線設備的接入,數據采集及控制。

                        6.平臺可支持對采集到的數據進行動態圖形化顯示。擁有多種曲線展示實時及統計數據。對系統中的主要系統和設備,應有動態的系統拓撲動畫,并在其上顯示設備運轉的實時狀態。

                        7.平臺至少應包含稱重式蒸滲儀、土壤墑情監測系統、自動供排水系統的接入和展示。除本項目采購硬件之外,也應兼容甲方已有的傳感硬件和采集設備。8.服務器采用塔式服務器,16G內存,2*1T,四核,帶21.5顯示器;顯示大屏采用100英寸,4K顯示器。

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