ENVIdata-Thies 科研级生态气象站
1 背景
![图片1.png 图片1.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/c4f08856-0ea4-441a-a88a-efa8d46302ec.jpg)
该系统用于生态环境小气候气象观测。集多种测量参数于一体,可简单方便的测量基本的气象参数。可同时测量风速,风向,空气温湿度,大气压力,降雨,照度。是气象,农业,地质,环境等方面研究工作者用的生态级专业气象站。
2 系统工作原理及特点
ENVIdata- Thies科研级生态气象站由数据采集器,气象传感器组成。按用户设定的测量间隔定时、自动测量风速,风向,照度,降雨,温度,相对湿度,大气压力总辐射、净辐射、短波辐射和长波辐射。
该系统通过Internet传输数据,用户无需到测点下载数据,只要能上网,可随时查看系统运行情况、下载最新和历史数据。
3 传感器
3.1 Thies多参数传感器
传感器高度集成,可测多种参数。风向风速采用先进的超声技术,内置GPS接收功能。长时间使用而无需维护,特别适用于沿海或有侵蚀的地区。测量参数:风速、风向、空气温度(超声波测量)、空气湿度、气压、光照强度、降雨量。
信号输出:
数字信号输出;端口:RS485/422
波特率:1200 -921600波特率
输出:瞬时值,平均值;输出频率:10 -0.1HZ
通讯协议:ASCLL,MODBUS-RTU
模拟信号输出;输出:0 -10V,2 -10V瞬时值,平均值
输出间隔:10ms
精度:16bit
结构功能
![图片40.png 图片40.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/0e26a1cc-945a-4265-b3d5-f12c8e1e06c6.jpg)
多参数传感器技术参数:
风速:量程:0~60m/s ;分辨率:0.1m/s
精度:±0.3 m/s rms @ WG ≤ 5 m/s
±3% rms @ WG > 5 m/s
±5% rms @ WG > 50 m/s
风向:量程:0~360°;分辨率:1°;精度:±2° @ WG > 2 m/s
空气温度(超声波测量):量程:-30~70°C;分辨率:0.1°C;精度:±0.5°C
空气温度:量程:-30 ~70°C;分辨率:0.01°C;精度:±0.5°C
空气湿度:量程:0 ~100%;分辨率:0.1%;精度:±3%(10~90%)
气压:量程:300 ~1100hPa;分辨率:0.01hPa;精度:±0.5hPa(20°C)
光照强度:量程:0~150kLux;分辨率:30Lux;精度:±3%的测量值,3 Lux每分钟
降雨量:量程:0~10mm每分钟;分辨率:0.01mm
3.2 单参数传感器
一级风速传感器 ![图片3.png 图片3.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/51ddbb14-51fa-45d2-aa29-df49fa7294f3.jpg)
4.3351.10.173 测量范围:0.3~75 m/s 精度:<0.2m/s 输出:0-5VDC 供电:15 ~24V DC 加热:max. 25 W; 24 V AC/DC 操作温度:-50℃~80℃ | 风速传感器![图片4.png 图片4.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/a87d4963-4476-47d1-a3e7-91ac09f9acd1.jpg) 4.3303.22.018 测量范围:0.5 ~75m/s 精度:±0.5m/s 风速输出:0-754Hz 加热:max. 20 W 24 V AC/DC 操作温度:-35℃~80℃ | 一级风向传感器![图片5.png 图片5.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/063918be-6d22-4fa4-8e39-353e38107c76.jpg) 4.3151.10.173 测量范围:0~360° 精度:±1° 分辨率:0,35° 输出:0-5 V @ 1 k Ω 供电:15 -24 V DC 加热:max. 25 W 24 V AC/DC 操作温度:-50℃~80℃ |
风速传感器![图片6.png 图片6.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/89b77b49-9357-4932-84ab-e03cd93d2177.jpg) 4.3519.00.000 测量范围:0.5~50 m/s 精度:± 3 % of meas. Value or ± 0.5 m/s 分辨率:< 0.1 m/s 输出:2 ~630Hz 供电:3.3 ~42 V DC 加热:max. 20 W; 24 V AC/DC 操作温度:-30℃~70℃ | 风向传感器![图片7.png 图片7.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/895b2aec-8cc5-4850-8ee8-f5d63ba41c8a.jpg) 4.3129.60.173 测量范围:0~360° 精度:±2° 分辨率:0,4° 输出:0-5 V @ 1 k Ω 供电:8 -30 V DC or 24 V AC 加热:max. 20 W; 24 V AC/DC 操作温度:-30℃~70℃ | 风速风向传感器![图片8.png 图片8.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/bf8cb83b-2c52-44f9-a584-72d7f8914451.jpg) 4.3336.22.000 风速测量范围:0.3 ~50 m/s 风速测量精度:± 0.3 m/s oder± 2 % of meas. Value 风速输出:3 ~1042 Hz 风向测量范围:0~360° 风向测量精度:± 1.5° 风向输出:16 bit 加热:max. 40 W 操作温度:-35℃~80℃ |
雨量筒 ![图片9.png 图片9.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/1575b6eb-c43e-4854-a8c3-43c17734537f.jpg)
5.4032.35.008 桶口面积:200cm2 分辨率:0.1mm 最大雨强:11mm/min 操作温度:-25°C - 60°C 测量原理:翻斗式 加热:24V AC/DC 供电:5-24V DC 输出:脉动信号 材质:不锈钢 | 三维超声风向风速传感器![图片10.png 图片10.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/203ce56f-28c3-438d-bc12-9f4f4fe8b3f4.jpg) 风速测量范围:0.01~85m/s 风速测量精度: +/- 0.1 m/s (<5 m/s) 2% (>5 m/s) 风向测量范围:0~360° 风向测量精度:±1° 温度测量范围:-40℃~70℃ 温度测量精度:± 0.5 Kelvin in the range from -40°C bis +70°C 供电:12~24V AC/DC | 二维超声风向风速传感器![图片11.png 图片11.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/cc0b9634-c0ed-4741-a7c7-5b53d2acf0ad.jpg) 风速测量范围:0~75m/s 风速测量精度:± 0,1 m/s, in the range 0~5 m/s, or. ± 2 % of meas. value, from > 5 m/s 风向测量范围:0~360° 风向测量精度:±1° 温度测量范围:-40℃~70℃ 温度测量精度:±0.5K 5m/s 供电:8 V ~42 V DC 12 V ~30 V AC 带加热时:24V AC/DC |
空气温湿度传感器![图片12.png 图片12.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/1870742c-3184-4627-840b-4adbbfb2923c.jpg) 1.1005.54.000 温度测量范围:-30℃~70℃ 温度测量精度:±0.1°C 湿度测量范围:0~100% 湿度测量精度:±2% 输出:0-1V 供电:9~30V DC | 压力传感器 ![图片13.png 图片13.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/001ebfb6-1244-4eb8-a9fa-c26139b5a8bf.jpg) 3.1157.10.000 测量范围:300-1100 hPa 精度:±0.25 hPa @ 20°C | 雨感传感器![图片14.png 图片14.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/1c863979-41b6-4528-ad45-e9ebe0a7781e.jpg) 5.4103.10.000 雨滴尺寸:≥ 0.2 mm 操作电压:24 V AC/DC ± 15 % 操作电流:Approx. 70 mA 加热电流:max. 1A 操作温度:- 30°C~55 °C |
PAR光合有效辐射传感器![图片15.png 图片15.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/202bba72-5e5c-484e-b868-a0310e3831ed.jpg) 7.1418.00.051 测量范围:0~500w/m2 光谱范围:380 ~700nm 余弦校正:±3 % 输出:0~5V 供电:9~24V DC 操作温度:-30℃~ 60℃ | 总辐射传感器![图片16.png 图片16.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/79aae31d-8d60-431f-9e73-694eeb1e5438.jpg) 7.1415.03.003 测量范围:0 ~2000 W/m2 灵敏度:5 - 20 μV/W/m2 光谱范围:0.31 ~2.8 μm 操作温度:- 40 ~ 80°C | 散射辐射传感器![图片19.png 图片19.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/199d3711-62b6-4bcc-908a-97af706f6c28.jpg) 7.1415.01.121 最大高度:800 mm 环宽:55 mm 环宽环半径比率:0.185 可视角:10.6 ° 材质:铝
|
反射辐射传感器![图片18.png 图片18.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/d03ad0b6-c80e-40d3-9a49-c1fb2ef72eab.jpg) 7.1415.25.002 测量范围:2x 0 ~2000 W/m2 灵敏度: 2x approx. 9 - 15 μV/ W/m2 光谱范围:0.3 ~2.8 μm 电缆长度:10 m | 净辐射传感器![图片17.png 图片17.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/28a4a514-1553-4e50-999d-6706fe20d542.jpg) 7.1415.40.000 测量范围:-2000 ~2000 W/m2 灵敏度: 10 μV/ W/ m2 光谱范围:200 ~100000 nm 反应时间:20 s 操作温度:-30 ~70°C
| 土壤热通量传感器![图片20.png 图片20.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/42332bf2-12f5-4832-a2ca-80260777c721.jpg) 7.1417.10.000 测量范围:+2000°C~2000 W/m2 灵敏度:500μV/mW/cm2 电信号输出:mV 温度系数:0.1 % / °C 电缆:5 m |
日照时数传感器![图片21.png 图片21.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/7e963674-b6c2-4d63-b21e-94beb4656fd9.jpg) 7.1421.03.000 日照时数 阈值:120 W/m2 电信号输出:yes 1 ± 0.1 V DC、no 0 ± 0.1 V DC 直接辐射 测量范围:1000 W/m2 电信号输出:0 ~1 V DC 操作温度:-40°C ~ +70 °C 操作电压:12 V DC / 0.1 W 加热电压:12VDC/1W或者 12VDC/10W 电缆:15 m | NR01 4分量(总辐射、净辐射、短波辐射和长波辐射)传感器 测量范围:0~2000W/m2 短波光谱范围:305~2800nm 长波光谱范围:4500~50000nm 太阳辐射值在1000 w/m2时的窗 口热偏移:<15 w/m2 加热时功耗:1.6W(12VDC时 温度范围: -40~80℃
| 蒸发传感器![图片23.png 图片23.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/66603053-a468-4e73-958b-5c8c8a18c583.jpg) 6.1432.10.073 测量范围:0~100mm 分辨率:0.1mm 精度:±1.5%全量程@0...50°C工作温度:-15...+50°C 尺寸:?100x430mm 重量:3.5kg |
土壤表层温度传感器![图片24.png 图片24.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/2810cc9b-422c-49d2-8281-25aa3718ec30.jpg) 2.1241.00.000 测量范围:-30~50°C 精度:±0.1°C 接线:4芯 尺寸:? 100 x 177 mm 重量:1kg | 土壤深度温度传感器![图片25.png 图片25.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/7831badf-7b29-4530-9ec8-39c698be1eef.jpg) 2.1235.00.010 测量范围:-30~100°C 精度:±0.1°C 接线:4芯 尺寸:?6x100mm 重量:0.3kg | 水温度传感器![图片26.png 图片26.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/c5ae3b0f-7589-4acf-bf60-0ef501584faf.jpg) 2.1235.01.010 测量范围:-50~+200°C 精度:±0.1°C 接线:4芯 尺寸:?6x100mm 重量:0.3kg |
国产雨量筒(SL2-1) ![图片27.png 图片27.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/e474b2cb-30e0-4f2a-a3bd-67841b1eaa85.jpg)
|
承水口直径:φ159.6+0.6 mm
分辨力:0.1mm 测量范围:雨强:(0~4)mm/min,雨量:>0.1mm 操作温度:0 - 60°C 输出方式:开关信号 外形尺寸:长度:452mm±2mm,直径:φ198mm±1mm; 支架:长度:370mm±5mm,直径:φ250mm±2mm 重量:3.1kg±0.2kg,雨支架:3.2kg±0.5kg |
雪深传感器USH-9 ![图片28.png 图片28.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/5e75634b-ca45-43a9-9b1f-d723aa732c0d.jpg)
| 范围 0 ~10 米
分辨率 1 毫米 精度 0.1 % (FS) 测量原理超声传感器 (频率 50 kHz; 视角 12°) 温度测量范围 -40°C ~ 60°C (-40°F ~ 140°F), 分辨率 0.1 °C 模拟输出 0/4~20 mA (可选配置), 分辨率 12位 RS-232 输出 雪深,温度,信号质量(ASCII ) 供电 10.5~15 VDC 功耗 最大200 mA (测量时, 用时大约3 s), 5 mA (休眠) 总能耗 0.5 Ah/天 (按1 分钟采样间隔计算) 工作温度 -40 °C ~ 60 °C 防护等级 IP 66 支架 适配于 61毫米直径 |
紫外线传感器 ![图片29.png 图片29.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/cdd831cd-1e97-48a9-af32-9b9b7126f7f4.jpg)
| UV-A(315-380nm)传感器,2米缆线与SpectroSense2的接口,余弦校正;响应波长315-380nm,测量范围0-100 W/m2;输出信号0-1V,线性误差<1%;绝对校准误差一般<3%,最大不超过5%;漂移±2%每年;温度影响±0.2%/℃;工作温度-30~60℃;工作湿度0-100%RH。 UV-B(280-315nm)传感器,2米缆线,与SpectroSense2的接口,余弦校正;响应波长280-315nm,测量范围0-10 W/m2;输出信号0-1V,线性误差<1%;绝对校准误差一般<3%,最大不超过5%;漂移±2%每年;温度影响±0.2%/℃;工作温度-30~60℃;工作湿度0-100%RH。 UV-Index sensor,紫外线指数传感器,2米缆线,与SpectroSense2的接口,余弦校正;响应波长280-315nm,测量范围0-30UVI或0-0.75W/m2;输出信号0-1V,线性误差<1%;绝对校准误差一般<3%,最大不超过5%;漂移±2%每年;温度影响±0.2%/℃;工作温度-30~60℃;工作湿度0-100%RH。 |
Vaisala GMT343 二氧化碳传感器 ![图片30.png 图片30.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/4e1042d8-af0e-45c8-89c8-f5b946fbb220.jpg)
|
开放路径的扩散式(左)和泵吸式(右)两种型供用户选择。可提供单光束,双波长二氧化碳(CO2)测量,具有温度、压力、湿度和氧气补偿选项。每台GMP343都可以使用精确度为±0.5%的气体在0ppm,200ppm,370ppm,600ppm,1000ppm,4000ppm和2%的浓度下进行校准。
|
SKP 215 PAR光合有效辐射传感器 ![图片31.png 图片31.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/69907238-8de5-49b7-853e-dbe562f0ddf2.jpg)
|
SKP 215 PAR光合有效辐射传感器 工作范围:0-5x104umol/m2/s2电压敏感度:1mV/100umol/m2/s2,响应时间:10ns,线性度误差<0.2%,防水等级IP68 |
SKS 1110 总辐射传感器![图片32.png 图片32.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/d9b20531-03ca-46a7-8a9c-15c208037f80.jpg) |
工作范围:0-5000w/m2,线性度误差0.2%,电压敏感度10uV/Wm-2 |
SN-500-SS净辐射传感器 ![图片33.png 图片33.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/78020858-d53e-4bb9-9a98-ed75cfaaf861.jpg)
|
SN-500-SS净辐射传感器 工作范围:0-2000w/m2,SDI-12输出,响应时间1秒,非线性度<1% |
4、数据采集器
DT系列数据采集器是一款坚固、独立、低能耗的数据采集器,具有支持U盘、18位分辨率、通讯性能可扩展及内嵌显示屏等特性。DT80的双通道隔离概念可同时使用多达10个隔离或15个共用参考模拟输入,配置扩展模块后最多可通道可扩展至600个。
DT系列数据支持SDI-12传感器组网,支持SCADA系统的Modbus、 FTP和Web接口、具有可控12V电源为传感器供电。工作温度最低可达-45℃。
数据采集器技术指标:
最大扫描速率:25Hz
处理器:采用18位A/D转换器,精度±0.025%
存储:128Mb可无限扩展,内存可存储130,000个读数,可使用PC卡或闪存可(可存储65,000个读数)
U盘存储:兼容USB1.1或USB2.0驱动,每兆约90,000采集数字点
LCD液晶显示,2线16字母的LCD液晶显示和6个按键用于查看通道及数采状态和功能执行
通讯:RS232、USB、以太网等
采样间隔:10ms至天,可自定义
输出值种类:平均值, 最大值, 最小值, 取样值 (Sample), 向量值, 累计值 ( Totalize )等
工作温度范围-45~70℃
时钟精准度:约±1分钟/年0-40℃;约±4分钟/年-40-70℃
供电电压:10~30VDC
工作湿度85%(无水汽凝结)
DT80:
模拟输入:15个单端通道(10个差分)
脉冲通道:12个
数字I/O口:8个
SDI12口:4个
DT82E:
模拟输入:6个单端通道(4个差分)
脉冲通道:8个
数字I/O口:4个
SDI12:1个
RS232:1个
DT82I:
模拟输入:6个单端通道(4个差分)
脉冲通道:8个
数字I/O口:4个
RS232:1个
RS485/422/232:1个
DT85:
模拟输入:48个单端通道(32个差分)
脉冲通道:15个
数字I/O口:8个
RS232/422/485:1个
RS232:1个
5、支架
两种支架可供选择,三角支架(图一)和十字底座支架(图二)
建议根据场地条件选择:
1、 三角支架,整体比较大气、平稳,适合安装在平整的场地中,整体高度约2.3米;
2、 十字底座支架,占地范围更小,适宜安装在林地或有坡度的场地中。
![图片35.png 图片35.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/b92ac2e7-578a-4a49-bb29-d37441493406.jpg)
图一 图二
6、ENVIdata数据传输和管理
该系统直接将数据传送到ENVIdata数据服务器上,通过对监测的生态环境因子的时序变化和相关性分析,确定监测对象的状态发展。
ENVIdata 服务器软件既可以作为独立的应用软件,运行在用户的服务器上;也可以运行在澳作公司安全的服务器上,为多个用户提供数据接收服务,同时帮助用户监控野外测点硬件系统的运行状态。
澳作公司ENVIdata系列生态环境监测系统是业内首家成功获得 ISO9001国际质量体系认证,于2010年获得 ISO9001 质量认证书,至今全部通过专家的年度复核,确保系统集成的品质
用户采用用户名和密码登陆,只要能上网,就能浏览实时和历史数据
特点:
1) 生态环境信息以各种时间间隔 (分钟、每小时、每天)发送到网站上。
2) 用户只要能上网,既可浏览实时数据。
3) 中心服务器中文界面,便于操作和管理
4) 提供多参数、实时或历史数据曲线图
5) 系统提供多站点地图显示
![图片37.png 图片37.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/87f58146-0906-4da7-a604-916acb9d58e2.jpg)
ENVIdata 生态环境信息系统页面 视频显示界面
![图片39.png 图片39.png](https://img1.17img.cn/17img/images/202103/uepic/c497d8e9-3cf2-4ea1-9eb2-4a600f2c3236.jpg)
用户选择时间段绘制数据变化曲线 历史数据浏览和下载
ENVIdata 数据云服务平台已为国内的客户服务多年,系统稳定、可靠。
国内部分用户名录
北京市水科学技术研究院
中国水利水电科学研究院
国家海洋局第一海洋研究所
建基工业自动化有限公司
黑龙江省农科院植物保护所
吉林师范大学旅游与地理科学学院
大连民族大学环境与资源学院
中科院沈阳应用生态所生态化学技量学组
中科院成都山地所生态水文室
重庆市水土保持生态环境监测总站
广西壮族自治区水利科学研究院
中国热带农业科学院香料饮料研究所
吉林师范大学旅游与地理科学学院
广东省林业调查规划院
广西农业科学院水稻研究所
中国科学院华南植物园
新平彝族傣族自治县林业局