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山東東營農(nóng)高區(qū)人工模擬降雨系統(tǒng)

2023.01.06

2495

采購單位：東營順邦建設有限公司農(nóng)高區(qū)分公司

使用單位：山東鹽堿地現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限責任公司、中科院煙臺海岸帶研究所

安裝地點：東營農(nóng)高區(qū)

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

設備數(shù)量：一批

主要技術參數(shù)及配置：

一、稱重式蒸滲儀

由箱體、稱重系統(tǒng)、滲漏監(jiān)測系統(tǒng)、土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、土壤溶液提取系統(tǒng)、自動排水系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、UPS備電系統(tǒng)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(jiān)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(nèi)部RS485協(xié)議或標準Modbus協(xié)議；

土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是分層進行監(jiān)測，大型蒸滲儀分7層測量，土壤溶液分層提?。?/span>

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(nèi)）；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(shù)的 10%+ 2kPa)@-9kPa～-100kPa，傳感器類型：頻域，帶校準的陶質(zhì)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(xié)議。

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

LYSDAMS V1.0蒸滲儀數(shù)據(jù)采集與管理系統(tǒng)：系統(tǒng)中所有子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及處理都由采集主機進行，同時采集主機將數(shù)據(jù)緩存，向數(shù)據(jù)平臺發(fā)送數(shù)據(jù)。主處理器：高性能Cortex M系列處理器；內(nèi)部存儲：512M 高可靠性Nor Flash存儲，無壞區(qū)塊；外部存儲：USB接口，TF卡；通信接口：2/3/4G全網(wǎng)通無線傳輸接口，以太網(wǎng)接口，RS485接口；通信協(xié)議：支持標準MQTT或自有協(xié)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(shù)據(jù)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(xiàn)場查看設備狀體及下載數(shù)據(jù)；可設置采樣間隔及采集數(shù)據(jù)類型，采樣間隔1分鐘至4小時可配置；數(shù)據(jù)下載：本地U盤/TF卡下載，遠程云平臺存儲下載；；可實現(xiàn)與水鹽運移模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示平臺的聯(lián)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(tǒng)

人工模擬降雨配合移動防雨棚，實現(xiàn)每6個為一個小區(qū)的模擬降雨，逐步降雨3個小區(qū)；

雨強連續(xù)變化范圍：15~ 180mm/h；

降雨單區(qū)有效面積：56㎡；

降雨移動區(qū)域：3個區(qū)；

降雨均勻度：＞0.80；

雨滴大小調(diào)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(zhì)，大中小3種噴頭；

管道材質(zhì)：免生銹鋼塑復合管；

連續(xù)降雨方式：可實現(xiàn)連續(xù)、變雨強降雨，提前設置多降雨場次、時間、雨強，系統(tǒng)自動執(zhí)行場次降雨的切換；

系統(tǒng)控制方法：采用閉環(huán)控制法，即就是在降雨區(qū)所布設的雨量計可以實時監(jiān)測降雨強度的大小，并將數(shù)據(jù)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(diào)節(jié)變頻器及流量調(diào)節(jié)閥、調(diào)壓閥等組件，改變供水水壓及流量。本系統(tǒng)控制方式采用自主研發(fā)的PID閉環(huán)控制法。在降雨區(qū)所布設的壓力傳感器、雨量計可以實時監(jiān)測供水管道內(nèi)壓強及實際降雨強度的大小，并將采集參數(shù)回傳至高性能MUC控制單元，利用內(nèi)置PID算法快速響應系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，并結合當前降雨場景制定調(diào)節(jié)方案，實現(xiàn)精準調(diào)控。控制系統(tǒng)下位機的主控采用ST意法半導體基于ARM Cortex-M3內(nèi)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(nèi)嵌WIFI模塊及自主研發(fā)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(xié)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(yè)485差分信號總線進行通信，遵循ModBus通訊協(xié)議；閥門控制部分采用MOSFET半導體技術。

三、土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)

采集器系統(tǒng)：所有SDI-12傳感器數(shù)據(jù)采集由及處理都由采集器進行，同時采集器將數(shù)據(jù)緩存，向系統(tǒng)主機發(fā)送數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)采集器支持級聯(lián)，可自由擴展采集器數(shù)量及傳感器數(shù)量；

主處理器：高性能Cortex M系列處理器；

內(nèi)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(xié)議或者內(nèi)部協(xié)議；

主機通信：4G全網(wǎng)通及以太網(wǎng)通信，支持標準MQTT或自有協(xié)議；

數(shù)據(jù)采集：可設置采樣間隔及采集數(shù)據(jù)類型，或者由系統(tǒng)主機控制采集；

工作環(huán)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(xiàn)與水鹽運移模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示平臺的聯(lián)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(jiān)測系統(tǒng)，布設7層監(jiān)測土壤溫度、濕度、電導率、水勢四個參數(shù)；

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(shù)的 10%+ 2kPa)@-9kPa～-100kPa。

四、土壤溶液提取系統(tǒng)

土壤溶液分7層提?。话ㄌ胀令^（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(nèi)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(zhì)高硼硅，容量100ml。

五、自動供排水系統(tǒng)

自動供排水系統(tǒng)采集馬氏瓶中各傳感器數(shù)據(jù)，并且根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)計算出蒸滲儀蒸發(fā)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(shù)據(jù)緩存，向系統(tǒng)主機發(fā)送數(shù)據(jù)。

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

可實現(xiàn)與水鹽運移模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示平臺的聯(lián)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(nèi)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(xié)議或者內(nèi)部協(xié)議；

數(shù)據(jù)采集：可設置采樣間隔及采集數(shù)據(jù)類型，或者由系統(tǒng)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(huán)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(tǒng)數(shù)據(jù)展示平臺

1.基于microsoft .Net平臺開發(fā)。兼容Windows7及以上系統(tǒng)。

2.單路服務器具備最多256個數(shù)據(jù)采集節(jié)點的連接能力。每各數(shù)據(jù)節(jié)點具備不少于250各傳感器的采集能力。

3.具備GIS系統(tǒng)，并能基于地圖展示數(shù)據(jù)點分布和實時采集數(shù)據(jù)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(wèi)星兩類底圖。

4.平臺自身攜帶1949-2020的全國歷史天氣數(shù)據(jù)。用以做研究對照和數(shù)據(jù)分析。

5.平臺可支持以太網(wǎng)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(shù)據(jù)采集及控制。

6.平臺可支持對采集到的數(shù)據(jù)進行動態(tài)圖形化顯示。擁有多種曲線展示實時及統(tǒng)計數(shù)據(jù)。對系統(tǒng)中的主要系統(tǒng)和設備，應有動態(tài)的系統(tǒng)拓撲動畫，并在其上顯示設備運轉的實時狀態(tài)。

7.平臺至少應包含稱重式蒸滲儀、土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)、自動供排水系統(tǒng)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(nèi)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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