HCS系列 導管式土壤監測儀

一、應用范圍

HCS系列導管式土壤監測儀是我公司最xin研發(fā)的一款產(chǎn)品，設備采用高精度芯片及先jin算法以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可測多深度土壤參數，RS485輸出或4G網(wǎng)絡(luò )上傳至數據中心。

該產(chǎn)品可以廣泛應用于農田、林區、草原、灌區  土壤溫濕度的實(shí)時(shí)監測，也可用于水利，地災行業(yè)，為監控山體滑坡、泥石流等自然災害提供數據支撐。

二、功能特點(diǎn)

?產(chǎn)品設計靈活，可以在10-80cm之間任意深度（一般為10cm一層）對土壤的溫濕度進(jìn)行測量。默認為4層、5層、8層標準管。支持定制。

?由感知、采集 傳輸、供電部分構成，一體式設計，安裝方便。

?具有國內版本、國際版本數據傳輸方案， 方便大陸外用戶(hù)使用。（國際版請提前告知業(yè)務(wù)人員）

?采集儀配置軟件采用微信小程序通過(guò)藍牙和手機進(jìn)行連接，可在任何一部裝有微信APP的安卓或蘋(píng)果手機端對設備進(jìn)行操控，實(shí)現手機APP和設備的深度互動(dòng)、配置和遠程發(fā)送。（目前部分功能對用戶(hù)開(kāi)放）

?傳感器內置高效鋰電池，RTU采用低功耗設計，滿(mǎn)電狀態(tài)在連續陰雨天的情況下可以工作180天以上。

?采用磁控開(kāi)關(guān)設計，可用隨機附帶的磁鐵對采集儀進(jìn)行開(kāi)關(guān)機控制。防止站點(diǎn)在野外發(fā)生人為的誤關(guān)機情況。

?采用云平臺存儲技術(shù)，每次發(fā)送的數據可以保存到自主云平臺或滿(mǎn)足《水文監測數據通信規約SL651-2014》的第三方平臺，支持MQTT服務(wù)對接第三方平臺，支持協(xié)議定制。默認API接口對接。

?其他功能：電量顯示、網(wǎng)絡(luò )定位。

?可擴展要素：GPS定位，定位更準確； 溫度、濕度、氣壓、露點(diǎn)溫度、體感溫度等參數擴展。 

?可擴展功能：開(kāi)放用戶(hù)二次標定功能（三次項+二次項+一次項+常數的函數），為專(zhuān)業(yè)科研人員提供更準確數據。用戶(hù)可提供數據，我司協(xié)助函數的系數計算。

三、技術(shù)參數

?測量參數：土壤容積含水量（土壤濕度）

?單 位：%（m3/m3），或 %Vol (體積含水率、容積含水量）

?濕度量程：0～100*Vol；分辨率:0.01%Vol

?準確度：有效范圍內誤差≤3%Vol

?測量區域：90%的影響在圍繞傳感器的直徑10cm圓柱型測量載體內

?精度漂移量：無(wú)

?傳感器線(xiàn)性離散偏差概率： 1%

?測量參數：土壤溫度

?土壤溫度量程：-40~+60℃；分辨率:0.01℃

?準確度：±0.5℃

?穩定時(shí)間：通電后約1秒

?響應時(shí)間：響應在1秒內進(jìn)入穩定狀態(tài)

?傳感器工作電壓：傳感器輸入為5—24V DC

?傳感器工作電流：靜態(tài)電流4mA，采集電流35mA

?傳感器防水級別：IP68

?工作溫度：—40℃~+80℃

?RTU功耗：待機10μAh，傳輸100mAh。

?傳輸：默認4G輸出到自有平臺?？蛇xRS485等輸出，可選第三方對接。

?太陽(yáng)能板實(shí)際供電能力：≤0.6W

?RS485輸出 款 供電：DC5-24V,電流小于25mA 。

四、設備通信協(xié)議及接線(xiàn)

?《水文監測數據通信規約SL651-2014》；TCP協(xié)議；其他第三方定制協(xié)議、MQTT、API接口等。 

?RTU和感知部分通過(guò)內部線(xiàn)纜連接。物聯(lián)網(wǎng)卡3年費用（國際版一年）。

?太陽(yáng)能板 鋰電池內部接線(xiàn)供電。

五、采集地點(diǎn)選址

進(jìn)行墑情監測的代表性地塊的選擇應考慮其地貌、土壤、氣象和水文地質(zhì)條件以及種植物的代表性，采集范圍可以以縣一級為基礎單位，在縣一級單位里選擇具備代表性的幾個(gè)區域(代表性的參考依據可以參考地貌的類(lèi)別及重點(diǎn)農作物的區域范圍)。

如果所處山丘區，應將檢測點(diǎn)設定在坡面比降較小而面積較大的地塊中，不應在溝底或坡度大的地塊中進(jìn)行采集。

平原區代表性地塊應在平整而且不易積水的地塊進(jìn)行采集。

詳細采集地塊應在距代表性地塊邊緣、路邊10m以上且平整的地塊中，應避開(kāi)低洼易積水的地方，且同溝槽和洪水渠道保持20m以上的距離，避免溝渠滲水對土壤含水量產(chǎn)生影響。

 對于在水文站內的地塊采集，嚴禁在站內菜地中間，避免澆地對采集精度產(chǎn)生影響。建議將采集點(diǎn)選擇在在較空曠位置，不要靠近房屋或圍墻；

六、傳感器的安裝及數據上報

1、安裝注意事項

（1）通過(guò)平臺觀(guān)察數據，確認數據正常。

（2）準備安裝用工具（盆子、水、鐵鍬（或土鉆）、2-4mm孔隙的篩子）

（2）打孔應垂直向下；

（3）打孔至適合的深度并注意是否石塊較多，石塊較多建議重新選址； 

（4）回填泥漿和垂直插入傳感器。（非常重要，是反應數據精確度的根本）； 

（5）確認傳感器的安裝深度，地平線(xiàn)與地面平。

2、傳感器安裝

（1）選擇較為平整的安裝位置，直接用土鉆對地面進(jìn)行開(kāi)孔：

（2）將管試土鉆底部的藍色管蓋拿掉取出手柄，將兩只手柄按順時(shí)針?lè )较蚍謩e擰入對絲的兩端；如下圖：

（3）用管式土鉆沿著(zhù)法蘭盤(pán)中心孔垂直插入，適當用力下壓同時(shí)雙手左右平行往復轉動(dòng)直至達到所需的深度（此過(guò)程能感受到土壤中是否有石頭，如果石頭過(guò)多需要重新選址），打孔過(guò)程中每隔zui大深度10cm需要將土鉆提出用力甩動(dòng)將管內的土壤甩出，也可以使用加長(cháng)螺絲刀把或者榔頭把（不能使用錘頭打擊管身，以免造成管身變形）敲擊土鉆的下部管身將土壤振出或者從底部用螺絲刀挖掘土壤直至土壤全部掉落，用尺子測量打孔深度應當比傳感器的測量深度深7-8cm；如下圖：

（4）將打孔取出的土壤過(guò)篩后和成泥漿；如下圖：

（5）將泥漿灌入打好的地孔中，貫入量至少達到地孔的2/3深度；如下圖

（6）將傳感器插入回填好泥漿的地孔中，傳感器標注地平線(xiàn)的位置與地面平齊即可。如下圖：

3、采集儀的聲音識別

“嘀"聲為開(kāi)機；

“嘀嘀"兩聲為關(guān)機；

七、系統設置、數據上報、數據查詢(xún)

1、設備開(kāi)關(guān)機及配置

1）用手機掃描二維碼可看數據，用磁力圖釘給傳感器開(kāi)機（國內默認為開(kāi)機狀態(tài)，刷磁后重啟，開(kāi)機即上數據）。

2） 如果需要配置，可以進(jìn)入小程序后點(diǎn)選“點(diǎn)擊連接藍牙"后2秒鐘界面下部會(huì )出現按鍵，點(diǎn)擊按鍵會(huì )提示“連接成功"，(此功能有選擇開(kāi)放，一般出廠(chǎng)前按照用戶(hù)要求配置好）

2、數據上報

每次給傳感器開(kāi)機RTU會(huì )自動(dòng)上報一條測試報數據到接收中心。初次安裝完成后給傳感器開(kāi)機1分鐘左右可以查看上一條報送的數據。

  3、平臺操作和數據查詢(xún)

  可登錄平臺查看實(shí)時(shí)數據，歷史記錄，數據導出等。

八、問(wèn)題判斷及解決方法

問(wèn)題描述解決方法

1、無(wú)開(kāi)機提示音?到陽(yáng)光充足處給太陽(yáng)能板采光，對傳感器進(jìn)行至少一天充電；

?充電后還是無(wú)法開(kāi)機可返廠(chǎng)檢查維修；

2、無(wú)法采集到數據

?傳感器是否已插入土壤中或者在測量載體中；

?無(wú)法確定原因時(shí)可返廠(chǎng)檢查維修；

3、無(wú)法報送數據

（無(wú)通訊）?查看手機是否有信號，如處于無(wú)信號狀態(tài)RTU無(wú)法上報數據；

?排除其它原因的情況后可返廠(chǎng)檢修；

?RS485版本的無(wú)通訊 可檢查供電和RS485接線(xiàn)、通訊參數是否配置正確，通訊指令是否發(fā)送正確。

 注：本硬件和微信小程序、PC端可能隨時(shí)更新，如無(wú)特殊情況恕不另行通知?。?！

選型表：

HCS系列 導管式土壤監測儀

選型表

序號名稱(chēng)型號輸出備注

1導管式土壤監測儀HCS-4RS4855米線(xiàn)纜

2導管式土壤監測儀HCS-5RS4855米線(xiàn)纜

3導管式土壤監測儀HCS-8RS4855米線(xiàn)纜

4導管式土壤監測儀HCS-4/G4G3年流量

5導管式土壤監測儀HCS-5/G4G3年流量

6導管式土壤監測儀HCS-8/G4G3年流量

備注：標配10cm一層，可定制協(xié)議，定制層數。

Modbus RTU通訊協(xié)議

MODBUS RTU通訊協(xié)議（適用于 導管式土壤墑情監測儀。 協(xié)議支持定制。）

波特率：9600；數據位：8；停止位：1；校驗位：無(wú)

CRC說(shuō)明：

以下所有說(shuō)明中，MODBUS RTU 協(xié)議中的CRC16兩字節，按照MODBUS規定：低字節在前，高字節在后。

1、 返回錯誤碼規定：    

傳感器對于錯誤指令的接收(包括CRC16效驗錯誤)，均實(shí)行不返回錯誤碼方式。上位機可在指令發(fā)出100ms后收不到返回數據時(shí)認為發(fā)出指令失敗，可重新發(fā)送指令。

2、 標準MODBUS 寄存器說(shuō)明

    特別注意：MODBUS 命令中寄存器的數量或長(cháng)度一項均為兩字節16 位為一個(gè)單位（高字節在前，低字節在后），而非單字節8 位為一個(gè)單位。

用戶(hù)應保證命令中寄存器的地址和數量這兩項參數的范圍在本系統規定范圍之內。如果超出范圍，傳感器的輸出結果將無(wú)法預測，用戶(hù)應在上位機軟件設計中保證MODBUS 命令符合本手冊要求。

3、內部寄存器：用功能碼 03 讀；功能碼06 寫(xiě)

序寄存器地址參數說(shuō)明備注

Ox0100設備地址，默認ox01。讀寫(xiě)

1層ox0020土壤體積含水率 1層（10cm深度），

放大100倍的16進(jìn)制數，如0x00E1表示 225/10=22.50%Vol只讀

ox0021土壤溫度 1層，（10cm深度），放大100倍的16進(jìn)制數，如0x00E1表示 225/10=22.50℃。負數用補碼表示。只讀

2層ox0022土壤體積含水率2只讀

ox0023土壤溫度2只讀

3層ox0024土壤體積含水率3只讀

ox0025土壤溫度3只讀

4層ox0026土壤體積含水率4只讀

ox0027土壤溫度4只讀

5層ox0028土壤體積含水率5只讀

ox0029土壤溫度5只讀

6層ox002A土壤體積含水率6只讀

ox002B土壤溫度6只讀

7層ox002C土壤體積含水率7只讀

ox002D土壤溫度7只讀

8層ox002E土壤體積含水率8只讀

ox002F土壤溫度8只讀

注：地址數據為16進(jìn)制表示，例：地址20（十進(jìn)制）讀寫(xiě)值為0x14。