蒸滲儀系統(tǒng)是在現(xiàn)代電子技術(shù)、土壤物理學(xué)和微氣候?qū)W等學(xué)科領(lǐng)域不斷深入發(fā)展的基礎(chǔ)上,為測定農(nóng)田蒸騰蒸發(fā)和地下水—土壤水轉(zhuǎn)化而研發(fā)生產(chǎn)的一種更系統(tǒng)更綜合的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)備。其通過對被測土壤(原狀土或人工配制實(shí)驗(yàn)土)水循環(huán)的記錄分析,以研究農(nóng)作物的耗水規(guī)律和SPAC系統(tǒng)中水分運(yùn)移轉(zhuǎn)化規(guī)律。
蒸滲儀系統(tǒng)包含:蒸滲儀系統(tǒng)附屬地下觀測室、蒸滲儀系統(tǒng)機(jī)電設(shè)施、蒸滲儀系統(tǒng)附屬金屬結(jié)構(gòu)設(shè)施、蒸滲儀稱重系統(tǒng)、蒸滲儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
1、地下觀察室及附屬設(shè)施:地下觀測室基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為地下一層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架--剪力墻結(jié)構(gòu)體系。地下觀測室成矩形布置,建筑面積約150.0㎡,底板距離地面高度為3.1m,底板基礎(chǔ)形式為平板基礎(chǔ),由下至上為300mm水撼砂,200mm細(xì)石混凝土,300mm鋼筋混凝土;外墻厚度為300mm;頂板厚度為150mm,頂板南北向有四條400mm×550mm的承重梁。地下室頂比地面低0.7m,頂板上做聚乙烯高分子防水卷材,回填400mm厚的原狀土,并預(yù)留15處蒸滲測筒安裝口。觀測室頂板設(shè)3處通風(fēng)口,通風(fēng)口尺寸為1400mm×800mm,室內(nèi)安裝除濕設(shè)備。底板及側(cè)壁采用土工膜全包防水,土工膜規(guī)格為400g/m2。地下觀測室入口采用樓梯踏步,樓梯凈寬1.8m,樓梯兩側(cè)墻壁和踏步鋪裝大理石,入口處安裝鋼化玻璃折疊推拉門。地下觀測室抗震設(shè)防烈度6度。建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)一級(jí)?;炷翉?qiáng)度等級(jí)C30防水混凝土。鋼筋類別Ⅰ、Ⅱ級(jí)鋼筋。
2、灌排水附屬設(shè)施:灌溉管路為PPR管,干管管徑φ50,支管管徑φ32,管道支架60組,配套15組閥門和15組水表。
3、遮雨棚設(shè)施:遮雨棚基礎(chǔ)深1.6m,寬0.6m。自下而上分別為100cm水撼砂,30cm細(xì)石混凝土,30cm鋼筋混凝土。在基礎(chǔ)表面埋設(shè)預(yù)埋件,以便與軌道連接。
4、內(nèi)部設(shè)施裝修:地下觀測室地面為制作防水砂漿地面找平,上刷防水環(huán)氧地坪漆。側(cè)壁和棚頂水泥砂漿找平后粉白。樓梯地面為大理石,兩側(cè)為大理石吊裝。
5、地下監(jiān)測室電器設(shè)施:地下室電線規(guī)格為2.5mm2,設(shè)有防水燈6處,防水插座14處。配電箱1個(gè)。
6、遮雨棚電器設(shè)施:遮雨棚電線規(guī)格為10 mm2,線路總長為60m(不含遮雨棚到供電線路部分)。配控制箱1套。每條軌道上安裝1臺(tái)電機(jī)和1臺(tái)減速器。
7、測桶(2m高):① 蒸滲儀測筒和四周材質(zhì)為國標(biāo)碳鋼,表面噴砂噴防腐漆,尺寸為D=1130mm,H=2000mm;②測筒四周采用5mm鋼板;筒底采用8mm鋼板;④在測筒一側(cè)壁上打55mm和25mm的傳感器安裝孔,地下1m內(nèi)按20cm一層打孔,1-2m按30cm打孔,并焊接4個(gè)螺絲,安裝高防水膠圈及連接件;⑤焊接一處穿線槽;⑥蒸滲儀測筒焊接要求抗拉、抗剪強(qiáng)度不小于原材料的性能;焊縫表面無砂眼裂痕。
8、重量稱重平臺(tái):重量稱重平臺(tái)材質(zhì)為槽鋼和鋼板焊接而成,表面噴砂噴漆防腐處理;焊接為全焊接,無砂眼裂痕,表面噴防銹底漆后噴白色油漆。
9、保護(hù)筒:蒸滲儀保護(hù)筒是保證內(nèi)筒不受影響的護(hù)沿設(shè)計(jì),保護(hù)筒護(hù)沿采用不銹鋼材質(zhì),護(hù)沿折彎后焊接外圈;護(hù)沿下沿與頂部凸出外圈相連保護(hù)內(nèi)筒不受影響。
10、遮雨棚鋼結(jié)構(gòu):遮雨棚采用電動(dòng)伸縮形式,總長16m,伸縮二層分別為7m、13m,即遮雨棚關(guān)閉狀態(tài)時(shí)最長為8m。高度分別為2.4m、2.2m。二層跨度分別為9.55m、10.15m(實(shí)際根據(jù)現(xiàn)場設(shè)計(jì)而定),可同時(shí)滿足蒸滲儀群遮雨需要;遮雨棚為鋼架結(jié)構(gòu),鋼托架采用30mm×50mm方管,鋼墻架采用100mm×100mm方管,鋼檁條采用60mm×60mm方管。遮雨棚采用耐力板遮雨,鋁合金壓條將耐力板安裝到鋼架結(jié)構(gòu)上。移動(dòng)軌道采用輕型火車軌道。根據(jù)伸縮長度安裝不同長度2條雙鋼軌。安裝時(shí)要用水準(zhǔn)儀進(jìn)行超平。遮雨棚建造水泥基礎(chǔ)用于鋪設(shè)軌道,在基礎(chǔ)表面埋設(shè)預(yù)埋件,預(yù)埋件為10mm厚的鋼板,以便與軌道連接。遮雨棚電線線路總長為60m(不含遮雨棚到供電線路部分),配控制箱1套,每條軌道上安裝1臺(tái)電機(jī)和1臺(tái)減速器。
11、蒸滲儀稱重系統(tǒng):采用Y字結(jié)構(gòu),特型C3級(jí)2.5噸量程稱重傳感器3個(gè),檢定分度數(shù)3000,總稱重范圍為7.5噸; 三個(gè)傳感器單獨(dú)模數(shù)轉(zhuǎn)換采集,采樣分辨率大于千萬分之一,采樣速率大于等于1kSPS;總稱重精度100g(折合0.1mm);通行接口為RS485接口,通信速率9600bps;電源兼容交流電源交流220V 50Hz及直流24V、太陽能供電。
12、監(jiān)測軟件及各類參數(shù)傳感器:
①野外試驗(yàn)站物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)采集集成現(xiàn)有設(shè)備,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程采集顯示設(shè)備數(shù)據(jù),如蒸滲儀、渦度相關(guān)、氣象站、氣候觀測系統(tǒng)、土壤環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、物候觀測系統(tǒng)等;具備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備管理、設(shè)備信息修改、數(shù)據(jù)分類管理和共享等功能;系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具有可擴(kuò)展性。包括接入設(shè)備擴(kuò)展,管理區(qū)域擴(kuò)展,接入系統(tǒng)擴(kuò)展,使用人員擴(kuò)展。設(shè)備擴(kuò)展至少可支持?jǐn)U展其他監(jiān)測模塊,如土壤、植物/作物、氣象、水生態(tài)、水文等,進(jìn)行水量平衡、能量平衡研究。系統(tǒng)必須提供專用的C/S客戶端,集成所有的應(yīng)用功能及后臺(tái)管理功能。支持元數(shù)據(jù)管理并與數(shù)據(jù)交換平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心和平臺(tái)應(yīng)用建設(shè)統(tǒng)一采用Microsoft .Net平臺(tái)開發(fā),兼容windows7及以上版本的windows操作系統(tǒng)。服務(wù)層和接入層軟件也應(yīng)能兼容linux設(shè)備。
②野外試驗(yàn)站物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)建設(shè)分為四大類內(nèi)容:數(shù)據(jù)中心、平臺(tái)應(yīng)用、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端、設(shè)備接入系統(tǒng),其中移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端根據(jù)用戶選擇的應(yīng)用功能給與手機(jī)App或微信小程序?qū)崿F(xiàn);設(shè)備接入系統(tǒng)包含:RJ45以太網(wǎng)接口設(shè)備、WIFI設(shè)備、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)2/3/4/5G設(shè)備、藍(lán)牙設(shè)備、RS232/485接口設(shè)備、Modbus協(xié)議設(shè)備、Pakbus協(xié)議設(shè)備、Lora設(shè)備、OPC協(xié)議設(shè)備、FTP協(xié)議、用以訪問具有FTP服務(wù)器的第三方系統(tǒng)、RTSP/RTMP視頻流。
③土壤水分、溫度和電導(dǎo)率三個(gè)參數(shù)用一個(gè)傳感器同時(shí)測量:土壤水分、溫度、電導(dǎo)率三參數(shù)傳感器(國產(chǎn)):每套蒸滲儀設(shè)置6個(gè)測量點(diǎn)位,土壤水分、溫度和電導(dǎo)率三個(gè)參數(shù)用一個(gè)傳感器同時(shí)測量:測量指標(biāo):土壤體積含水量、土壤溫度和電導(dǎo)率;量程:0-100%,-40-80℃,0-23 dS/m;分辨率:0.08%,0.1℃,0-7ds/m內(nèi)0.01 dS/m;精度:±1~3%,±0.5℃,0-7ds/m內(nèi)±5%;供電電壓:3.6-12 VDC;信號(hào)輸出:SDI-12;運(yùn)行環(huán)境:-40-85℃;線纜長度:默認(rèn)5米,可定制其他長度;探針材料:防腐特制電極;密封材料:黑色環(huán)氧樹脂;防護(hù)等級(jí):IP68 ;傳感器尺寸:整體厚度不超過1.5cm,探針長度不超過5cm。
滲漏量傳感器參數(shù):高精度稱重式加自動(dòng)排水系統(tǒng)方式精確測量;使用S型C3級(jí)傳感器,量程5千克;稱重精度1g(折合0.001mm);通行接口為RS485接口,通信速率9600bps;電源兼容交流電源交流220V 50Hz及直流24V、太陽能供電。共15套。
13、數(shù)據(jù)采集器:
①遠(yuǎn)程無線監(jiān)測蒸滲儀環(huán)境參數(shù):土壤水分、土壤溫度、電導(dǎo)率、地表水位、滲漏量、地下水位。
②其他采集通道:SDI-12接口48個(gè);RS485接口4個(gè);4-20mA接口4個(gè);0-5V電壓接口4個(gè);其他接口或數(shù)量可定制接入;數(shù)據(jù)存儲(chǔ):本地32MB及數(shù)據(jù)云平臺(tái)(無限制)遠(yuǎn)程通信接口:2/3/4G全網(wǎng)通;遠(yuǎn)傳方式:數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)管理云平臺(tái)和手機(jī)APP,可在線查看及修改蒸滲儀數(shù)據(jù)和參數(shù)。本地?cái)?shù)據(jù)接口:以太網(wǎng);數(shù)據(jù)下載:U盤;;接入我院試驗(yàn)站監(jiān)控平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)在線控制與數(shù)據(jù)收集。數(shù)據(jù)采集及配套軟件具有即測即存功能,防止測量數(shù)據(jù)丟失??梢栽诰€顯示蒸滲量過程、滲漏量變化過程。全漢字人機(jī)交互操作界面,具有在線幫助功能。定時(shí)時(shí)鐘精度1min/月。最短定時(shí)時(shí)間5min。最大連續(xù)工作時(shí)段1年。本地存儲(chǔ)(所有數(shù)據(jù)10min的采樣間隔下,大于1年的存儲(chǔ)量),支持U盤數(shù)據(jù)下載(下位機(jī)數(shù)據(jù)可直接下載到U盤,存儲(chǔ)為TXT格式,上位機(jī)可導(dǎo)成excel格式)。
14、無線分測站:各蒸滲儀分機(jī)與主控之間采用國內(nèi)免費(fèi)780MHz頻段的無線通信技術(shù)進(jìn)行通信;各傳感器與主控之間采用國內(nèi)免費(fèi)780MHz頻段的無線通信技術(shù)進(jìn)行通信;被稱量土體部分所有電子設(shè)備供電采用無線供電技術(shù)。
15、中央控制主機(jī):面板尺寸:21.5寸;顯示區(qū)域尺寸:476.64(寬)×268.11(高) mm ;顯示模式:16:9 ;分辨率:1920X1080;顯示色彩:16.7M ;硬件參數(shù)/System parameters ;工控主板處理器:Intel 集成I3 ;內(nèi)存:雙通道 DDR II 533/667 4GB ;儲(chǔ)存體:SATA-120G SSD/1TB ;顯卡:集成Inter Graphicst顯示核心;聲卡:Realtek ALC662 HD Audio Codec integrated ;2*5W (8Ω) ;網(wǎng)絡(luò)接入:有線網(wǎng)絡(luò)、WIFI可選 ;觸摸系統(tǒng):紅外式/電容式10點(diǎn)觸摸;支持雙千兆網(wǎng)口,由PCIe X1走線;雙顯示 VGA與 LVDS;整合 256兆共享顯存;PCIE X16 VGA 插槽;支持 4個(gè)串口與 GPIO。
16、斷電后自動(dòng)切換供電系統(tǒng):斷電后自動(dòng)切換供電系統(tǒng)輸出功率容量:54 kW / 60 kVA; 輸入:電壓(165~300)VAC,頻率(40~60)Hz(軟件可調(diào));輸出:電壓220×(1±2%)VAC,頻率與輸入同步〔市電模式〕,當(dāng)市電頻率超出(46~54)Hz范圍時(shí),輸出頻率為50×(1±0.2%)Hz,50×(1±0.2%)Hz〔電池模式〕;輸出波形:正弦波;轉(zhuǎn)換時(shí)間:零中斷;超載能力:110%-150%維持30秒鐘后輸出轉(zhuǎn)為旁路,150%以上維持300ms;通訊界面:RS-232 + Intelligent Slot;滿負(fù)載效率91.7%;輸出電壓失真低于 2%;輸出頻率(與主頻率同步)50 Hz – 可編程 +/- 0.5 / 1 / 2 / 4 / 6 / 8%。
17、土壤測試建模:對安裝地點(diǎn)土壤理化性質(zhì)進(jìn)行檢測,并根據(jù)擬采用的原狀土性狀對測桶進(jìn)行回填。
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