径流泥沙测量技术相关产品JD5002历史及计划

尊敬的用户:

上世纪90年代,李长宝先生认为:目前国内各地的水土保持科研单位和试验站,在进行土壤侵蚀的定量观测时,通常采用径流小区法,径流中的泥沙含量采用体积进行测量的,即对流到接流桶里的浑水径流进行体积测量,搅拌、取样、烘干、称量、理化分析,从而推算出土壤侵蚀模数和土壤营养元素N、P、K的流失量。这种观测方法,径流体积测定较准确,但是,对浑水径流中的泥沙含量测定误差较大,因而不能得到可靠的结论。
为了提高径流泥沙测定精度,李长宝便研制了JD-1径流泥沙测定仪,后于1992年(30年前)李长宝成功研制第一代设备——JD-1型径流泥沙测定仪,经鉴定并登记为吉林省科学技术委员会的科技成果。试验证明,用这种仪器代替传统方法大大提高了径流泥沙的测定精度。
吉林科委
2014年我们赴北京联合李长宝启动新一轮“JD5000径流泥沙测定仪”的研制项目,定型开发JD5000径流泥沙测定仪的基本功能,自2014年至2019年期间我们共计研制了3代产品(SS-XL04、JD5001和JD5002)并开发了计量配套的“流量泥沙模拟发生水槽”,其中SS-XL04和JD5001样机成果应用在江西省红壤研究所,并获得了2021年中国水土保持学会科学技术奖。
水保证书
虽然也获得了相关成果,但我们认为最新的JD5002是测量径流泥沙含量的一种较为理想的仪器。后受新冠疫情影响,该产品一直没有投产和上市。2022年这一年,我们和中科院南京土壤研究所合作开展JD5002仪器原位测量验证工作和仪器生产工艺配套的研究。我们尚未对外发布该产品,请用户谅解。在JD5002仪器投产上市之前,用户可选择我司现有产品SS-XL04型翻斗式流量传感器进行径流测量,SS-XL04或SS-XL05设备内部含泥沙取样功能,用户暂可使用该功能实现泥沙取样。JD5001虽可实现径流泥沙测量的基本功能,但公司已停止对外销售。
3代产品线
虽然我们的JD5002样机已经开始了测试和验证工作,正式产品计划于2023年10月正式对外发布,但以最终实际发布日期时间为准。

南京思摩特传感器有限公司
2022.04

附:

SS-XL-0x翻斗式流量传感器_分流器安装图示.pdf
SS-XL-0x翻斗式流量传感器_标准径流小区建设-思摩特.pdf
SS-XL-0x翻斗式流量传感器.pdf

设施农业环境监测

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引言

在精细农业生产、精准灌溉等领域要求快速准确测定温室的气象数据和田间的气象数据。并以气象数据获取应用场景所需要的价值数据。我们研发中心有四大系列产品的设计计划:SS-ET系列、SS-ES系列、TP-WS系列和DLW-1系列。其中SS-ETx系列产品是专门定位应用于大田的气象传感器,SS-ESx系列产品则是专门应用于测定温室的气象传感器,TP-WS系列产品则是设计应用于城市空气气象监测,DLW-1系列产品设计应用于工业环境的空气监测(不仅气象参数)。目前TP-WS系列产品还在测试阶段,未上市;DLW-1系列产品还在设计阶段,未上市。
SS-ETx气象传感器基于空气温湿度、风速风向、太阳辐射、雨量(选配)、大气压(选配)和摄像头(选配)的一体式专业型气象传感器,基于以上的测量参数计算ET0值同步输出。
SS-ESx气象传感器基于空气温度、空气湿度、光照度、二氧化碳和大气压力 5 个参数的一体式低功耗传感器,内部配备通风风扇,可以吊装或支架安装,采用 SDI-12 接口输出,是一款非常适合在温室内使用的小体积、高可靠性传感器。

SS-ET系列和SS-ES系列传感器发行情况:

型号 测量参数 输出信号 发行情况
SS-ET0 空气温度、空气湿度、风速、风向、太阳辐射【5要素】 MC协议/ModbusRTU(485) 2016.03
SS-ET1 空气温度、空气湿度、风速、风向、太阳辐射、雨量【6要素】 MC协议/ModbusRTU(485) 2016.03
SS-ET2 空气温度、空气湿度、风速、风向、太阳辐射、雨量、大气压【7要素】 MC协议/ModbusRTU(485) 2017.08
SS-ET3 空气温度、空气湿度、风速、风向、太阳辐射、雨量、大气压【7要素】+摄像头 MC协议/ModbusRTU(485) 2018.05
SS-ES0 空气温度、空气湿度、光照度、二氧化碳和大气压【5要素】 SDI-12 2019.12
SS-ES1 空气温度、空气湿度、光照度、二氧化碳1 和大气压【5要素】 SDI-12 2019.12
SS-ES2 空气温度、空气湿度、光照度、二氧化碳、大气压、PM2.5和PM10【7要素】2 SDI-12 2019.12

1 高精度二氧化碳传感器版本
2 需要提前1个月订货

SS-ES系列产品

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1.1 SS-ES系列产品技术参数

1)空气温度
测量范围:-40℃~80℃
测量精度:20℃~60℃:±0.1℃;其它区域:±0.3℃
2)空气相对湿度
测量范围:0~100%
测量精度:0%~80%:±1.5%;80%-100%: ±2%
3)光照度
测量范围:0~160KLux
测量精度:0.5%测量值
4)二氧化碳
测量范围:0~1500ppm
测量精度:400~1500ppm:±(75PPM+3%测量值)
5)大气压力
测量范围:10~1200mbar
测量精度:450~1100mbar: ±2.5mbar
6)电气参数
供电电压:9-16V,典型值12V
电流:(12V输入电压下,不含风扇)
测量状态:35mA,二氧化碳自动1秒间隔测量
空闲状态:10mA(TBD)
风扇:最大100mA
上电初始化时间:5秒
7)外壳
材料:铝合金骨架,ABS百叶窗
安装方式:吊装或支架安装
尺寸:130 * 130 * 130mm

1.2 SS-ES系列产品定价

序号 设备名称 型号 单位 单价(元) 推荐记录仪
1 温室环境传感器 SS-ES0 MC509
2 温室环境传感器 SS-ES1 MC509
3 温室环境传感器 SS-ES2 MC509
4 数字式记录仪 MC509 4通道,32变量,含3年物联网平台费用
5 安装套件 ST-3-20

1.3 案例推荐:

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高标准农田国家耕地质量自动监测点建设推荐方案

一、建设内容

各级耕地质量监测点的田间建设包括 3 个功能区,分别为(1)自动监测功能区、(2)耕地质量监测功能区和(3)培肥改良试验监测功能区,建设面积 500m2-1000m2。本方案主要介绍(1)自动监测区。

(一)自动监测功能区设置

自动监测功能区主要设置土壤多参数自动监测设备、农田气象要素观测仪、移动式作物生长监测站、物联网和视频监控支撑系统等田间管理监测设备,通过传感器设备,自动监测土壤墒情、气象条件、田间管理及苗情长势等。该小区应避开水源50m以上,无其它干扰监测的障碍物,小区面积不小于 33m2。耕地类型为水田的监测点,就近选择一块旱地设置自动监测功能区。

(二)自动监测功能区建设

1.田间工程建设

该功能区需提前建设监测设备水泥墩底座(固定设备用),然后其余地方铺设草皮或种植低矮作物。功能区四周预留80cm宽步道,步道采用砌砖加水泥,或者铺设青石板、防腐木方式建设,同时设立 5m×5m不锈钢保护围栏,栏高不低于1.5m,围栏立柱水泥基础规格为 30 cm×30 cm×50 cm(共 9 个),在围栏一侧开 1.5m 宽外开双门。

2.标识牌、展示牌制作

标识牌制作参照《NY-T1119-2019耕地质量监测技术规程》。

3.田间监测设备安置

监测点田间监测设备安置包括气象站、墒情监测站、视频监控系统和防水箱等的安置以及供电系统和有线网络的连接,其 中 气 象 站 和 墒 情 监 测 站 水 泥 底 座 基 础 规 格 均 为120cm×120cm,水田要求高出地面至少20cm,入土深埋 40cm,旱地要求高出地面至少 20cm,入土深埋 30cm,用于安置农田气象要素观测仪和土壤多参数自动监测设备;视频监控水泥底座基础规格为 80cm×80cm,水田和旱地均要求高出地面至少20cm,入土深埋 80cm,并且需要提前预埋与立杆配套的地笼,用于安置视频监控设备。防水箱水泥底座基础规格为50cm×80cm,水田要求高出地面至少20cm,入土深埋40cm,旱地要求高出地面至少 20cm,入土深埋 20cm,用于安置监控设备配件。

(三)建点基本情况调查

1.监测点耕地质量基本情况调查

监测点建点时耕地质量基础调查内容及记载内容参照《NY-T1119-2019耕地质量监测技术规程》要求开展。其中监测点剖面土壤样品的采集方法见附录3。

2.监测点墒情基本情况调查

在自动监测功能区建设时,结合监测区建设与仪器安装,开展土壤墒情基础信息调查与取样检测。基础信息调查内容包括0-20cm和 20-40cm 两个层次的土壤田间持水量(见附录4)、容重、质地等土壤物理性状,有条件的地区还要增加40-60cm和 60-100cm 土壤层次基础调查。

二、布设原则及要求

(一)代表性。监测点布设时,要综合考虑耕地面积、土壤类型、耕地质量水平、种植制度、地力水平、耕地环境情况和管理水平等因素,选择具有代表性和典型性的区域布设监测点。同时,应充分考虑当地交通建设规划、城市建设规划、种植业结构调整规划、承包人素质等因素,将监测点优先布设在永久基本农田保护区、粮食生产功能区、重要农产品生产保护区等有代表性的地块上,以保持监测点点位和种植制度的长期稳定性、监测数据的连续性。

(二)兼顾性。监测点布设时,要兼顾现有监测点,在现有耕地质量监测点上提升建设,优先选择国家级和省级耕地质量监测点。另外,监测点布设时,还可结合耕地集中区域、农业园区、高标准农田建设区域。

(三)抗干扰性与安全性。监测地块尽可能选择在地形开阔的地方,远离村庄、建筑、道路、河流、主干沟渠;为确保不受到人为破坏、土地征用或土地使用纠纷,监测点应布设在产权明晰、能够长期租用的农田内。

(四)便捷性与可操作性。监测点布设时,要优先选择相对集中连片、田面平整、具备灌溉条件、田间道路符合农机具操作要求、便于对外展示监测信息的地块。同时,监测点应具备必要的水力、电力和网络等外部协作条件以及较好的移动网络通讯信号。另外,监测点布设时,还要考虑设施设备日常维护和人工田间调查与样品采集的交通等便利性。

三、监测内容

按照《耕地质量监测技术规程》(NY/T 1119-2019)要求,监测点监测内容包括“四情”即地情、肥情、环情和墒情。

(一)地情:监测土壤理化性状相关指标,包括土壤容重、紧实度、pH、有机质、全氮、全磷、全钾和中微量及有益元素含量等内容,用以反映土壤结构和养分供给能力,采用常规调查、取样、检测等方式获取数据。

(二)肥情:监测肥料投入使用情况,包括肥料种类、有机质和 N、P、K 养分含量、实物量、折纯量等指标,用以反映人为管理、肥料施用等对耕地质量的影响,采用田间作业记录调查和取样检测等方式获取数据。

(三)环情:监测生物、环境等方面相关指标,包括作物生长性状、土壤重金属含量和气象状况等,用以反映作物生长环境健康适宜状况,采用仪器设备自动监测、田间调查、取样检测等方式获取数据。

(四)墒情:监测土壤含水量等指标,用以反映土壤干湿程度,采用仪器设备自动监测和田间调查等方式获取数据。

四、监测实施

设置在自动监测功能区的自动监测设备,在监测年度内设置为每隔1个小时整点监测记录一次土壤参数和农田气象要素数据。

(一)土壤参数:由土壤多参数自动监测站自动监测不同层次土壤含水量(体积含水量,其中 0-20cm、20-40cm 为必测层,对于一些特殊作物,根据其根系的分布深度增加取样测定层次和深度)、土壤温度、电导率等参数(耕地类型为水田的监测点,就近选择一块旱地设置自动监测功能区)。由人工采集干土层厚度、阶段灌水次数、灌水量、作物名称、生育期、作物表象、受旱面积比例、墒情评价参数。

(二)农田气象要素:由农田气象要素观测仪自动监测空气温度、湿度、风速、风向、光照、大气压、降水量等参数。

(三)作物长势:由移动式作物生长监测站自动监测作物覆盖度、株高、叶面积指数、叶绿素等,有条件的区域可以选择监测归一化植被指数、叶冠层指数等。

附录1 耕地质量监测点田间建设内容和仪器设备功能参数与要求

序号 名称 数量 单位 建设主要内容、名称及型号、性能
1 土地流转 m2 流转到第二轮土地承包期或 30 年
2 标识牌、展示牌 2 功能和相关参数见方案内“监测标识牌、展示牌制 作”相关说明
3 隔离区设置(含田间整治) ≥6 建设监测区水泥板或砖混结构 (内外做防水)隔离等。相关参数见方案内“田间工程建设”相关说明。
4 围栏建设 1 不锈钢围栏,占地面积不低于 33 m2,高度 1.5m 以上
5 土壤样品采集设备 1 2 把不锈钢土钻,2 把取土铲,2 把剖面刀、50 个环刀,100 个铝盒,1 套团聚体筛分设备及原状土储运盒
6 土壤贯穿阻力仪(紧实度仪) 1 测量范围:0-10 Mpa; 手摇式入土方式; 3.测量深度:0~375mm; 4.测量精度:±1%。
7 土壤多参数自动监测站 1 1.土壤温度范围:-40~85℃,误差±0.3℃;
2.土壤体积含水量:0%~100%,相对误差±3%;
3.土壤电导率,测量范围 0 dS/m~5 dS/m;
4.监测深度:0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-100 cm。
8 手持式土壤墒情速测仪 4 1.土壤体积含水量:0-100%,相对误差±3%;
2.监测深度:0-10 cm、10-20 cm;
9 移动式作物生长监测站 1 监测覆盖度、株高、叶面积指数(LAI)、叶绿素 (SPAD)、归一化植被指数(NDVI)、叶冠层指数(CC)等功能。
10 农田气象要素观测仪 1 1.空气温度测量范围: -40~85℃, 分辨率: 0. 1℃, 准确度: ±0.3℃。
2.空气相对湿度测量范围:0~100%, 分辨率:0.1%, 准确度: ±3%RH。
3.光照传感器测量精度:±2%(0-20000lux),分 辨率: 1LUX, 测量范围: 0~200000 Lux
4. 风向测量范围: 0 ~ 360°, 分辨率: 1, 准确度: ±1°。
5. 风速测量范围: 0-65m/s 分辨率: ±0.1m/s 准确度: ±0. 1m/s;
6. 降水量测量范围: 0~ 6553mm, 分辨率: 0.1mm 准确度: ±0.5mm; ,
7. 大气压力测量范围和精度参照国家气象局标准。
11 物联网系统 1 摄像头200 万像素 8 寸红外 200 米红外照射距离 焦距: 6- 186 mm, 30 倍以上光学变倍。 含球机立杆, 硬盘录像机, 硬盘, 控制箱。 交流电供电。
12 视频监控系统 1 1.长4~6 m、直径 160 mm 整体镀锌管监控立杆,0.8m~1.2m 长横臂 1 个,各地可根据实际情况调整;
2.抗风力: 45 kg/ (m·h);
3. 1m×1m 基础混凝土浇灌,钢结构预埋件。
13 防雷器+接地设备 1 配备视频、控制信号防雷设施, 用于监控视频信号设备点对点的协击保护。
14 数据存储设备 1 主机, 4 个 2TB 硬盘
15 供电系统 1 优先选择市电;使用太阳能供电的,要求阴雨天可连续使用达 10d~15 d
16 通讯网络系统 1 优先使用有线网络或4G及以上无线网络
17 仪器设备维护 5 保证5年硬件、软件运行正常

附录2 仪器设备重要技术参数汇总表
常规的,我们推荐SS-ET3为一个农田气象监测单位和SS-EU2为一个土壤监测单元即可满足耕地质量自动监测点的要求,有更多预算即可进一步升级配置进行选择,并增加农田地表水和地下水SS-EV系列的选择。这种高配置监测即可对标农田面源污染监测站,详细参见《面源污染监测评估》。
实践证明,思摩特科技集成构建的气象站,水土气原位监测站,具有非常优异的环境适应性,完全可以正常工作在-35℃到50℃的环境条件下。并在辽宁、吉林、墨龙江、内蒙古等东北地区已经有长时间、较广泛的应用,如图所示。
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Metrics Cloud 501在线式水土气原位观测站
传感器规格
分辨率
空气温度 0.1℃
空气湿度 0.5%
风速 0.1m/s
风向
降雨量 0.2mm
太阳辐射 1W/m2
大气压 0.1hPa
土壤温度 0.1℃
土壤湿度 0.1%
土壤电导率 0.001mS/cm [0-5dS/m],0.01mS/cm [5-15dS/m]
土壤pH 0.05
土壤氧化还原电位 1mV
测量范围
空气温度 -40 ~ +80℃
空气湿度 0~100%
风速 0.5~89m/s
风向 0~359°
降雨量 0.2mm/h ~ 100 mm/h
太阳辐射 0~1800W/m2
大气压 500~1100hPa
土壤温度 -40~65℃
土壤湿度 0~100%(cm3/cm3)
土壤电导率 0~15dS/m
土壤pH 2 ~ 14
土壤氧化还原电位 -500mV ~ 500mV
精度
空气温度 10℃-50℃范围内:±0.5℃,全量程范围内:±1.5℃
空气湿度 10%-90%范围内±2%, 全量程范围内±4%
风速 1m/s或±5%中较大值
风向 ±3°
降雨量 0.2mm/h~50mm/h范围内±4%,50mm/h~100m/h范围内 ±5%
太阳辐射 ±5%
大气压 ±0.5hPa ( 25℃)
土壤温度 0.5℃
土壤湿度 0~50%范围内为±2%
土壤电导率 5%FS
土壤pH 0.1
土壤氧化还原电位 ±5%FS
记录仪性能
基本功能 支持以上所有传感器接入,主机可自动计算实时值、平均值、最大值(含出现时间)、最小值(含出现时间)、累积值。测量和存储周期可设置,最短间隔1分钟。
▲防盗要求:设备发生位移时,可在PC 云端地图中査看设备位置、移动轨迹等数据,被盗可追踪。
▲网络查看:可通过手机微信端、PC浏览器查看数据和曲线图,曲线和数据都可下载到本地电脑中进行存储和分析,且在服务器中永不丢失。
▲远程控制:可通过云端软件设置采集间隔时间、传感器校准、报警手机卡及流量控制等。
可按指定传感器在某一时间范图内分析其变化趋势,从而得到其走势分析。
▲后台设备管理:支持传感器故障信息、电池电压、太阳能电压、设备信号强度等信息可发送至设备绑定人和管理平台。
▲可查看某个站点指定传感器在指定时间范围内的数据报表信息,支持数据导出。
可查看某个站点在指定时间月份、年份的数据报表信息。
按管理权限分为多个管理级别,上级可浏览到下级所有信息,同级不能浏览他人信息,下级不能浏览上级信息。
▲内置GPS定位,可远程实时查看设备位置信息。
▲异常报警:设备通信异常、传感器数据超出预设的上限或下限、传感器电量过低(平台可设置门限)时,通过微信进行报警,提醒用户处理异常情况。
物联网云监测平台 1.支持PC端、手机微信端;
2.集成地图系统,直观显示监测站位置等信息;
3.支持用户自定义视图;
4.支持列表和图表两种不同的数据查看方式;
5.支持用户权限管理功能;
6.数据可永久存储;
7.支持测量值上下限报警设置功能
通讯 设备内置移动通信功能,可以自动上传测量数据以及远程设置参数。当出现网络故障时,后台将存储数据,网络恢复后,缓存数据将自动补发。具有USB接口,可以通过USB接口进线采集器配置、数据下载。
结构 为保证在恶劣环境中使用,采集器应该全封闭。
记录仪最大变量 32变量
记录仪存储空间 32M,大约3万条;支持不小于8G SD卡。
记录周期 最小1分钟
内部电池容量 20Ah@3.7v,聚合物锂电池,工作温度范围-20℃到70℃
外部太阳能板 255mm345mm17mm,10W
功耗 休眠:每个探头 0.1mA;活动:每个探头 1mA;测量:每个探头 68mA@150ms
故障和过压保护 可承受 16 V,最小电压6V
工作温度 -20~60℃
存储温度 -20~85℃
工作湿度 5~95%,无凝结
标准配置
SS-ET0 空气温度、空气湿度、风速、风向、大气压和太阳辐射
SS-ET1 空气温度、空气湿度、风速、风向、大气压、降雨和太阳辐射
SS-ET2 空气温度、空气湿度、大气压力、风速、风向、降雨和太阳辐射
SS-ET3 空气温度、空气湿度、大气压力、风速、风向、降雨和太阳辐射,带地面拍照抓取地表信息功能
SS-ET4 空气温度、空气湿度、光照强度、降雨、风速、风向
SS-EU0 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层
SS-EU1 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层、地下水位1个
SS-EU2 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层、地下水位1个、土壤pH1层、土壤氧化还原1层
SS-EU3 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层
SS-EU4 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层、地下水位1个
SS-EU5 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层、地下水位1个、土壤pH2层、土壤氧化还原2层
SS-EU6 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层、地下水位1个、土壤pH1层、土壤氧化还原1层、带地面拍照抓取地表信息功能
SS-EU7 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层、地下水位1个、土壤pH2层、土壤氧化还原2层、带地面拍照抓取地表信息功能
SS-EV0 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)
SS-EV1 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)、水质自动取样单元
SS-EV2 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)、水质自动取样单元、水质自动监测单元
SS-EV3 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)、水质自动取样单元、水质自动监测单元、水质质控单元
选购附件
N5401 数字传感器延长线
N5102 430mm*430mm*25mm,20W太阳能板
N5701-001 ST-3-20三脚安装支架套件,含标准安装支架、20W太阳能供电和安装包
N5701-002 ST-3-20-D三脚安装支架套件,含标准安装支架、20W太阳能供电和安装包
N5701-003 ST-4-20四脚安装支架套件,含标准安装支架、20W太阳能供电和安装包

注:部分技术参数可微调——1)光照或辐射传感器选一即可;2)蒸发传感器,水利标准蒸发器为水面蒸发,对农田监测意义不大,可不选,可利用气象数据和植被数据计算潜在土壤蒸散发;3)土壤部分可以选配增加土壤容重传感器。

附录3 监测点建点时剖面土壤样品采集方法

在能代表研究对象的采样点挖掘未经扰动的1 m×1.5 m左右的长方形土壤剖面坑,使较窄的一面向阳作为剖面观察面。挖出的土放在土坑两侧,不能放在观察面上方,土坑深度根据具体情况而定,一般要求达到母质层或地下水位。根据剖面土壤颜色、结构、质地、松紧度、湿度及植物根系分布等,划分土层,按计划项目逐项进行仔细观察、描述记载,并拍摄剖面图片,然后自下而上逐层采集样品。采样时一般采集各层最典型的中部位置土壤,以克服层次之间的过渡现象,保证样品代表性。

采样时一方面每层采集环刀测定土壤容重,一方面每层采集一块原状土样,用硬质塑料盒或铝盒装好,以保持原状土壤结构,运回实验室去除可见的植物残体、石子等杂物后,将一部分土样留作土壤水稳定团聚体颗粒分级和土壤质地分析;剩余土样过 2 mm筛,其中一部分存放在恒温 4℃条件下用于测定土壤微生物量碳、氮含量,剩余部分土样置于室温条件下风干至少一周,收集后用于测定土壤基本理化性状和重金属指标。

附录4田间持水量的测定

4.1 适用范围

土壤田间持水量是指土壤毛细管悬着水达到最大含量时的持水量。通俗地说,土壤饱和后,重力水被排干,但是毛细管还没有开始损失时的含水量。那么,重力水和毛细管水的分界线一般为60-300 hPa吸力,小于其范围为重力水,大于其范围为毛细管水。为了方便测定,同时也考虑到其在农业生产中应用方便。这里推荐土壤沙箱法。沙箱法已在国际上广泛利用,也在水利科研、生产中采用,其操作简便、快速,结果稳定可靠,重现性好。

4.2 方法要点

在石砾含量不是很多的情况下,可采用沙箱法测定田间持水量。取原状土后,用水浸泡一定时间,使其达到水饱和,然后放置在沙盘上,在一定的吸力下平衡一段时间,将土壤中的重力水排出,使环刀中土壤达到最大毛管悬着水,测出的土壤含水量即为田间持水量。

所用环刀的体积根据不同工作条件与测定要求来定,为了工作携带方便,可用100 cm3(Φ50.46 mm×50 mm)或200 cm3(Φ70 mm×52 mm)的标准环刀。为了数字更准确,可采用体积更大的环刀,但是工作量更大,耗时更长。测定土壤田间持水量,必须采取土壤结构不破坏的原状土壤。

4.3 主要仪器

不锈钢土壤环刀(体积200 cm3或100 cm3);天平(感量0.01g,最大称量2000 g);烘箱;铝盒(或称量瓶);不锈钢土壤刀;土铲;干燥器;沙箱(高80 cm,干净的石英沙<1 mm的高度70 cm;见4.6图所示);滤纸等。

4.4 测定步骤

4.4.1 用天平称已经编号的环刀质量, 记录其质量为m0克。

4.4.2 选定代表性的测定地点,挖掘土壤剖面,根据规定土壤层次或每隔10 cm用环刀采取土样(必须保持环刀内土壤的结构不受破坏),用锋利的不锈钢土壤刀削平环刀表面,盖好,放入自封袋中密封,带回室内待测定。

同时取约100-200 g相同土层的扰动土样(区别于环刀土样)于已经编号的自封袋中,密封后带回室内以备测定采样时田间土壤含水量之用(见A. 4.8)。

4.4.3 用滤纸将从野外采回来的环刀土样的底部包好,滤纸可用橡皮筋固定,环刀底部垫上有网孔的底盖(便于水分从底部湿润环刀土壤),然后放入平底盆(或盘)中。缓慢注入水并保持盆中水层的高度离环刀上沿2 cm为止(注意:水不要淹过环刀)。使其饱和2天(质地粘重的土壤放置时间需更长),此时环刀中土壤所有非毛管孔隙和毛管孔隙都充满了水分。

4.4.4 关闭沙盘出水口,注入水于沙盘(沙子高度=70 cm)中,使沙盘达到饱和。然后打开水龙头,排水2天,控制水位离沙子表面60 cm处,也就是其吸力为60 hPa。(注:这个步骤可在饱和土样的同时或者之前操作)

4.4.5 环刀土样达到饱和后,水平取出,取下底盖,但保留滤纸便于土壤与沙盘充分接触。放置在吸力为60 hPa的沙盘上(沙盘水龙头一直处于开的状态),然后盖上盖子防止蒸发损失水分,最后盖上沙盘盖子,平衡一段时间(砂土2-3天,壤土3-4天,粘土4-5天)。平衡结束,此时环刀中土壤的水分为最大毛管悬着水。

4.4.6平衡结束后,取下上盖,移去橡皮筋,保留滤纸,立即用天平称量,记录其质量为m1

4.4.7秤完后,把带滤纸的环刀土壤放入烘箱中,在105 ℃下烘24 小时左右。然后取出称重,记录其质量为m2克。

4.4.8 关于扰动土壤含水量测定,先称重并有编号的铝盒中(记录m3克),然后从自封袋中取出100g左右土,放入铝盒中再次称重(记录m4克)。放入烘箱中,在105 ℃下烘6 小时左右。然后取出称重,记录其质量为m5克。计算采样时田间含水量(%)

4.5 结果计算

4.5.1 计算田间持水量(%)。

土壤田间持水量按下式计算:

式中:——土壤田间持水量(%);

m0——环刀+滤纸的质量(g);

m1——60 hPa吸力下环刀+湿土样+滤纸的质量(g);

m2——105℃烘干后环刀+干土样+滤纸的质量(g)。

4.5.2 计算采样时田间含水量(%)

式中:——采样时田间土壤含水量(%);

m3——铝盒的质量(g);

m4——湿土样+铝盒的质量(g);

m5——105℃烘干后干土样+铝盒的质量(g)。

4.5.3 计算土壤相对含水量,作为墒情评价依据。

式中:W——土壤相对含水量(%);

——采样时田间土壤含水量(%);

——田间持水量(%)。

4.6 沙盘示意图

盐碱地土壤监测评估

盐碱地土壤监测评估推荐1——SHMI2000便携式多参数土壤原位测定仪
推荐理由:土壤科技工作者户外土壤调查的SHMI系列移动实验室解决方案,实现“让用户携带实验室进入现场”和“把握现场,沉着应对!”

SHMI2000便携式多参数土壤原位测定仪

一、需求分析:
土壤科学研究与其它学科一样,越来越向着深度与广度拓展,土壤理化性质的测量与分析结果越来越接近实际状况。这是科技进步、测试手段不断创新的结果。根据土壤物理化学原理,只有原位测量的数据才能代表真实的结果,才能符合植物生长的实际环境条件,从而才能对土壤质量作出正确的评估。因此,区别于室内实验室,SHMI2000系列便携式多参数土壤原位测定仪,用于移动式实现盐碱地现场土壤基础理化性质——土壤含水量、土壤电导率、土壤盐分、土壤氧化还原电位、土壤pH的原位测量和记录。

二、参数配置要求:SHMI2000标配参数+ORP130氧化还原电位固态电极
为了确保供应产品的测量准确性和可靠性,其生产厂家应具备ISO9001-2015相关传感器或仪器仪表的质量管理体系,所配置的土壤三参数传感器应具备计量CNAS认证检测证书,出厂时附带厂家传感器和电极的测试报告,并保证整机含传感器质保时长不小于3年。

其技术参数如下:

SHMI2000便携式土壤多参数原位测定仪 2572ec224af85f1f094a38b3ec1a33c4.png
规格
分辨率 土壤pH 0.01pH
土壤氧化还原电位 0.1mV
土壤温度 0.01℃
土壤含水量 0.1%
土壤电导率 0 .01 mS/cm
其他毫伏通道 0.1mV
测量范围 土壤pH 2.00~14.00pH
土壤氧化还原电位 -2000~2000mV
土壤温度 -15.0~60.0℃
土壤含水量 0 ~ 100%
土壤电导率 0 ~ 15mS/cm
其他毫伏通道 -2000~2000mV
精度 土壤pH ±0.05pH
土壤氧化还原电位 ±5%F.S.
土壤温度 ±0.2℃
土壤含水量 ±2 %
土壤电导率 ±5%F.S.
其他毫伏通道 ±0.01%F.S.
性能
主要功能 现场原位测量土壤pH值、盐分(电导率)、水分和温度
定位技术 GPS
外壳 工程塑料
操作温度 0~40 °C
操作方式 触摸屏
菜单 测量、校准、结果、设置
IO接口类型 2个USB口、1个DC口、3个接线端子 、2个4-pinSMT 插头、3个BNC插头
电源 16.8V聚合物锂电池 (连续运行待机约20 h)
测量时间 默认10秒完成土壤四参数(土壤含水量、温度、电导率和pH)测量
无线功能 WiFi
重量/尺寸 4800g/371*269*146mm
标准配置
SHMI2000 主机S2,SS-403土壤水温盐传感器、Mnd01指示电极,FSR01b参比电极,NTC-01温度电极,电池,校正液
选购附件
600S-ORP ORP 复合电极(氧化还原电位测量)
ORP130 ORP氧化还原电位指示电极
Mnd01 全固态pH指示电极 原位测量
Mnd02 探针式指示电极 原位测量
BNC1020 BNC转接器
FSR01 玻璃型参比电极
FSR01b PTFE型参比电极
SS-401 数字式土壤水温盐传感器(<2dS/m) 已通过水利部产品计量CNAS认证
SS-403 数字式土壤水温盐传感器(<15dS/m) 盐碱地专用

盐碱地土壤监测评估推荐2——GeoERT IP 2401 四维高密度电法仪
推荐理由:这种电测方法在盐碱地上可获得较丰富的关于土壤和地质断面特征信息。

GeoERT IP 2401 四维高密度电法仪

一、需求分析:
高密度电法是一种原位测量土壤盐分的百米尺度的方法,野外测量时只需将全部电极( 几十至上百根) 置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪实现数据的快速和自动采集, 最后利用专用处理软件对采集数据进行处理,得到土壤断面的各种图示结果。这种电测方法在盐碱地上可获得较丰富的关于土壤断面结构特征的地质信息。北京地学探测技术有限公司研制的高密度电法仪器不但可以原位测量高密度电阻率,而且可以原位测量高密度极化率。如果土壤的含水率高或盐分多,那么电阻率就低,极化率就高。通过测量土壤的电阻率和极化率可以测量土壤理化性质。高密度电法测量一次可以测量六百米的长剖面,测量深度可以达到四五十米。可以连续测量多条剖面,进行大面积的测量。间隔一定时间可以测量土壤理化性质的变化情况和治理前后的治理效果。
中科院农业生态系统实验站和青岛大学都做过这方面的测试。
类似案例1:


类似案例2:

二、参数配置要求:适用于土壤检测的GeoERT IP 2401高密度电法仪器

GeoERT IP 2401四维高密度电法仪 08c7743b9fa90abf1cddbb672df4ce3d.png
规格
电压测量范围 ±5V
电压测量精度 ±0.1%
电流测量范围 ±5A
电流测量精度 ±0.1%
输入阻抗 大于60 MΩ
最大供电电压 1000V
最大供电电流 5A
50Hz工频抑制 122dB
转换电极数 8道至n·240道任选
道间距 1~10米可选
绝缘性能 ≥600 MΩ

三、应用
1 新西兰专家Mauri利用GeoERT IP 2401高密度电法仪指导山体滑坡勘察实例
2 日本京都大学利用GeoERT IP 2401高密度电法仪进行山体滑坡勘察实例
3 日本富山大学古谷元博士在利用GeoERT IP 2401高密度电法仪进行山体滑坡勘察实例
4 加拿大专家John利用GeoERT IP 2401高密度电法仪指导黄土滑坡勘探实例
5 印度yunus副教授利用GeoERT IP 2401高密度电法仪测量高密度极化率实例
6 Siva博士利用高密度电法仪进行进行三维电法测量实例实例
7 太原理工大学利用高密度电法仪进行高精度微裂缝测量
8 高校利用GeoERT IP 2401高密度电法仪进行室内模型试验实例
9 高密度电法与地震联合勘探断层实例
10 利用高密度电法仪进行水井定位实例
11 利用高密度电法仪进行水文地质勘探实例
12 利用高密度电法仪进行山体滑坡勘探实例
13 利用高密度电法仪进行黄土滑坡勘探实例
14 利用高密度电法仪进行大坝漏水勘探实例
15 利用高密度电法仪进行小煤窑巷道勘察
16 利用高密度电法仪探测隐伏断裂
17 利用高密度电法仪进行管道探测
18 利用高密度电法仪进行建筑地基探测
19 利用高密度电法仪探测金矿
20 利用高密度电法仪探测地裂缝
21 利用高密度电法仪进行断层探测
22 利用高密度电法仪考古
23 利用高密度电法仪进行泥石流探测
24 利用高密度电法仪进行农田灌溉调查
25 利用高密度电法仪进行治沟造地检测
26 利用高密度电法仪探测银洞
27 利用高密度电法仪进行隧道地质勘探
28 利用高密度电法仪进行采空区勘察
29 利用高密度电法仪进行溶洞探测
30 利用高密度电法仪进行堤坝裂缝探测
31 利用高密度电法仪进行煤田陷落柱探测
32 利用高密度电法仪进行别墅地基探测
33 冯店水位勘探
四、国内外产品对比

序号 名称 国外相关电法仪仪器 GeoERT IP 2401四维高密度电法仪 解释说明
1 道数 8通道,可扩展到960道 8通道,最多1024道
2 测量模式 视电阻率、复视电阻率、电阻、IP、输入电流、测量电压、输入电流和测量电压之间的相位、监测模式下监测地电阻率的变化、记录全时的输入电流和测量电压 视电阻率、电阻、IP、输入电流、测量电压、检测模式下监测地电阻率的变化、记录全时的输入电流和测量电压 高密度电法常用解释参数:视电阻率、IP。其他参数做参考。视电阻率与复视电阻率相似,与输入电流和测量电压之间的相位相关
3 动态范围 140dB 142dB
4 分辨率 ≤30nV 29nV
5 采样率 500个样/秒/通道 500个样/秒/通道
6 供电电压 800V 900V
7 供电电流 2.5A 5A
8 噪音压制 f>20Hz,100dB;工业频率,120dB f>20Hz,100dB;工业频率,120dB
9 维护 国内方便
10 遥控 远程遥控遥测,四维勘探
11 自定义 用户自己灵活定义工作模式

盐碱地土壤监测评估推荐3——Metrics Cloud 501在线式水土气原位观测站
推荐理由:让用户专注于盐碱评估数据分析和研究。从事地球科学相关的科研工作者用户,使用过MC系列产品都感受到——“现场即实验室!”

Metrics Cloud 501在线式水土气原位观测站

一、需求分析:
以上的高密度电法可以连续长剖面测量土壤理化性质,如果再结合点测土壤的含水率、盐分、氧化还原电位、土壤pH值等原位测量(若干测点)以及气象水文环境因子监测,进行对比分析,效果很好。所以特配置应用于盐碱地的MC501在线式水土气原位观测站。这些田间监测数据还可以为数值模拟结果进行校正和验证,在此过程中进一步为水盐调控技术的建立奠定了理论基础。
二、参数配置要求:选择SS-ET2专业7参数气象站+SS-EU7专业土壤参数观测站+安装费,一般1天可以安装4~6个站。
为了确保供应产品的测量准确性和可靠性,其生产厂家应具备ISO9001-2015相关传感器或仪器仪表的质量管理体系,所配置的土壤三参数传感器应具备计量CNAS认证检测证书,出厂时附带厂家传感器和电极的测试报告,并保证整机含传感器质保时长不小于3年。

Metrics Cloud 501在线式水土气原位观测站
传感器规格
分辨率
空气温度 0.1℃
空气湿度 0.5%
风速 0.1m/s
风向
降雨量 0.2mm
太阳辐射 1W/m2
大气压 0.1hPa
土壤温度 0.1℃
土壤湿度 0.1%
土壤电导率 0.001mS/cm [0-5dS/m],0.01mS/cm [5-15dS/m]
土壤pH 0.05
土壤氧化还原电位 1mV
测量范围
空气温度 -40 ~ +80℃
空气湿度 0~100%
风速 0.5~89m/s
风向 0~359°
降雨量 0.2mm/h ~ 100 mm/h
太阳辐射 0~1800W/m2
大气压 500~1100hPa
土壤温度 -40~65℃
土壤湿度 0~100%(cm3/cm3)
土壤电导率 0~15dS/m
土壤pH 2 ~ 14
土壤氧化还原电位 -500mV ~ 500mV
精度
空气温度 10℃-50℃范围内:±0.5℃,全量程范围内:±1.5℃
空气湿度 10%-90%范围内±2%, 全量程范围内±4%
风速 1m/s或±5%中较大值
风向 ±3°
降雨量 0.2mm/h~50mm/h范围内±4%,50mm/h~100m/h范围内 ±5%
太阳辐射 ±5%
大气压 ±0.5hPa ( 25℃)
土壤温度 0.5℃
土壤湿度 0~50%范围内为±2%
土壤电导率 5%FS
土壤pH 0.1
土壤氧化还原电位 ±5%FS
记录仪性能
基本功能 支持以上所有传感器接入,主机可自动计算实时值、平均值、最大值(含出现时间)、最小值(含出现时间)、累积值。测量和存储周期可设置,最短间隔1分钟。
▲防盗要求:设备发生位移时,可在PC 云端地图中査看设备位置、移动轨迹等数据,被盗可追踪。
▲网络查看:可通过手机微信端、PC浏览器查看数据和曲线图,曲线和数据都可下载到本地电脑中进行存储和分析,且在服务器中永不丢失。
▲远程控制:可通过云端软件设置采集间隔时间、传感器校准、报警手机卡及流量控制等。
可按指定传感器在某一时间范图内分析其变化趋势,从而得到其走势分析。
▲后台设备管理:支持传感器故障信息、电池电压、太阳能电压、设备信号强度等信息可发送至设备绑定人和管理平台。
▲可查看某个站点指定传感器在指定时间范围内的数据报表信息,支持数据导出。
可查看某个站点在指定时间月份、年份的数据报表信息。
按管理权限分为多个管理级别,上级可浏览到下级所有信息,同级不能浏览他人信息,下级不能浏览上级信息。
▲内置GPS定位,可远程实时查看设备位置信息。
▲异常报警:设备通信异常、传感器数据超出预设的上限或下限、传感器电量过低(平台可设置门限)时,通过微信进行报警,提醒用户处理异常情况。
物联网云监测平台 1.支持PC端、手机微信端;
2.集成地图系统,直观显示监测站位置等信息;
3.支持用户自定义视图;
4.支持列表和图表两种不同的数据查看方式;
5.支持用户权限管理功能;
6.数据可永久存储;
7.支持测量值上下限报警设置功能
通讯 设备内置移动通信功能,可以自动上传测量数据以及远程设置参数。当出现网络故障时,后台将存储数据,网络恢复后,缓存数据将自动补发。具有USB接口,可以通过USB接口进线采集器配置、数据下载。
结构 为保证在恶劣环境中使用,采集器应该全封闭。
记录仪最大变量 32变量
记录仪存储空间 32M,大约3万条;支持不小于8G SD卡。
记录周期 最小1分钟
内部电池容量 20Ah@3.7v,聚合物锂电池,工作温度范围-20℃到70℃
外部太阳能板 255mm345mm17mm,10W
功耗 休眠:每个探头 0.1mA;活动:每个探头 1mA;测量:每个探头 68mA@150ms
故障和过压保护 可承受 16 V,最小电压6V
工作温度 -20~60℃
存储温度 -20~85℃
工作湿度 5~95%,无凝结
标准配置
SS-ET0 空气温度、空气湿度、风速、风向、大气压和太阳辐射
SS-ET1 空气温度、空气湿度、风速、风向、大气压、降雨和太阳辐射
SS-ET2 空气温度、空气湿度、大气压力、风速、风向、降雨和太阳辐射
SS-ET3 空气温度、空气湿度、大气压力、风速、风向、降雨和太阳辐射,带地面拍照抓取地表信息功能
SS-ET4 空气温度、空气湿度、光照强度、降雨、风速、风向
SS-EU0 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层
SS-EU1 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层、地下水位1个
SS-EU2 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层、地下水位1个、土壤pH1层、土壤氧化还原1层
SS-EU3 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层
SS-EU4 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层、地下水位1个
SS-EU5 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层、地下水位1个、土壤pH2层、土壤氧化还原2层
SS-EU6 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层、地下水位1个、土壤pH1层、土壤氧化还原1层、带地面拍照抓取地表信息功能
SS-EU7 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层、地下水位1个、土壤pH2层、土壤氧化还原2层、带地面拍照抓取地表信息功能
SS-EV0 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)
SS-EV1 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)、水质自动取样单元
SS-EV2 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)、水质自动取样单元、水质自动监测单元
SS-EV3 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)、水质自动取样单元、水质自动监测单元、水质质控单元
选购附件
N5401 数字传感器延长线
N5102 430mm*430mm*25mm,20W太阳能板
N5701-001 ST-3-20三脚安装支架套件,含标准安装支架、20W太阳能供电和安装包
N5701-002 ST-3-20-D三脚安装支架套件,含标准安装支架、20W太阳能供电和安装包
N5701-003 ST-4-20四脚安装支架套件,含标准安装支架、20W太阳能供电和安装包

农田面源污染监测评估

面源污染的监测我们应该区别不同尺度开展——区域尺度监测、流域尺度面源污染监测和种植小区尺度监测,其中区域尺度需要应用遥感技术,流域尺度面源污染监测可以参考最新发布的《 流域农业面源污染监测技术规范》,种植小区尺度监测方案参考上海环科院和中科院南京土壤研究所的成果。其中流域尺度是重点关注的,数据应该和遥感区域的数据对应起来进行评估,而种植小区尺度是追溯源污染的来源和控制污染源的主要工具。

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图1:淞泽科技在面源污染监测设计上的逻辑框架图

以上内容及以下内容归淞泽®科技版权所有©2022

区域尺度

参见淞泽科技组织的《ArcGIS 常用操作培训3天班》启动会。

流域尺度

流量监测方案:

三角堰/矩形堰 巴歇尔槽 翻斗式 声学多普勒 雷达式
行业应用 水利 环保 农田 广泛 广泛
测量范围 3.6~40000m3/h 30~15000m3/h 0~30 m3/h 20~1600mm/s 0.1~20m/s
不确定度 1~7%FS(计算) 3~5%FS(计算) 2~15%FS(实验) 未知 未知
价格区间 10000RMB 35000RMB 50000RMB
使用状况 会沉淀,需要定时清理 不会沉淀,随水排泄 可能沉淀,需要定时清理 水下,需要定时清理,防止干扰 非接触测表面流速,不会沉淀,随水排泄
参照标准 ISO1438-2017 SL 24-91 Q/SMTCGQ002-2019 T/CHES 31-2019
SL 24-91 HJ/T15 2007

水质监测方案:

多电极一体化传感器 在线分析仪 光谱仪 自动取样器 质控仪
行业应用 环保、水利 环保 水利 环保、水利 环保
测量参数 pH、电导率、浊度、溶解氧、硝酸盐、氨盐等 高锰酸钾指数、氨氮、总氮、总磷、总有机碳、重金属 化学需氧量、SAC254、总有机碳、溶解有机碳、生化需氧量、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮浊度、溶解氧、色度、浊度、透明度、总悬浮物、叶绿素 a、蓝绿藻、臭氧、水中油、苯系物(酚类)等参数
不确定度 <10% <10% 5% ~30%
关键技术 离子选择、电化学法 光学分析、电位分析、色谱分析 光谱测量、光谱大数据 计量取样 远程质控
价格区间 2W ~5W RMB 5W ~20W RMB 10W ~80W RMB 1W R~10W RMB 10~20W RMB
维护期投入 定期换电极(按月) 定期换试剂 (按月) 定期清理 定期取样 随时远程质检
参考标准 HJ/T 96-2003、HJ/T 97-2003、HJ/T 98-2003、HJ/T 99-2003等 HJ/T 101-2003、HJ/T 102-2003、HJ/T 103-2003、HJ 609-2011等 T/CWEC 13—2019 HJ T372-2007 HJ 355-2019
典型产品 AP2000 哈希/德林的产品 S-CAN 哈希 哈希
  • 当前水质参数在线测量方式主要为2大类:
  1. 取样式过程分析——样品从原流体中提取并输送到分析器测量;
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  2. 插入式过程分析——直接在源流体中测量。
    在农田水质监测中插入式的过程分析很难保证数据可靠性,暂时还没有可行被大家共同认可的在线测量方案。
  • 当前淞泽科技推荐的水质参数在线测量方案是怎么样的?

淞泽科技对水质参数在线测量分为3类,分别是:

  1. 水质自动取样模块
  2. 水质自动监测模块
  3. 水质质控模块

我们推荐水质自动取样器和水质自动监测结合的方案,这样在预算不足的情况下,选择标准水质自动取样器结合分析实验室进行按照规定测量,如果在未来预算补充的情况下就可以在标准水质自动取样器的基础上进一步升级为水质自动监测和水质质控仪的观测站,以至于不浪费前期基础设施的投入。在预算充足的情况下,可以直接配置水质自动取样模块+水质自动监测模块,这样重点维护好水质监测的数据质量控制,有些站预算非常充足的情况下完全可以配置高配水质监测站,含水质自动取样模块+水质自动监测模块+水质质控模块。

  • 为什么淞泽科技基础版本是自动取样器/自动取样单元,取样器有那么重要吗?

在线分析仪器能否用好,除了分析仪自身,还取决于样品处理系统的完善程度和可靠性。因为分析仪无论如何先进和精密,分析精度也要受到样品的代表性、实时性和物理状态的限制。事实上,样品处理系统使用中遇到的问题往往比分析仪还要多,样品处理系统的维护量也往往超过分析仪本身。

  • 何时取样或监测?

T3824规定流量监测周期:<6h,我们要求30min,甚至可以在汛期远程控制监测周期调至到最小5min;
T3824规定水质监测周期: 6h 或 1d 或 2 周,这方面我们根据具体面源污染前期调研进行设置周期;

参考附件:

134明渠流量_Parshall水槽_思摩特20200215.pptx

多参数水质传感器.pdf

S-CAN2020 Chinese Flyer V7 final.pdf

种植小区尺度

特点:暂无标准规范
主体多: 比如上海市,家庭农场4500多个,合作社7800多家规模小:基本为50-200亩;
监管困难:肥料来源多样,监管难度大:统一管理的农资渠道和村镇分散农资店并存,肥料来源、销售、使用信息未统一肥料施用和上网登记不完全一致,监管难度大;
入河复杂:农田、水系错综复杂,土地利用高度破碎化,入河方式多样,没有清晰的排污口(退水口),缺乏系统化监测方法,监管缺乏依据。

Metrics Cloud 501在线式水土气原位观测站
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一、需求分析:
针对种植小区尺度的特点,我们建议在待评估区的农田进出口重点获取农田气象数据和地表土壤地下水文水质数据进行监管,其中重点关注的水质氮磷在预算不足的情况下,选择标准水质自动取样器结合分析实验室进行按照规定测量,如果在未来预算补充的情况下就可以在标准水质自动取样器的基础上进一步升级为水质自动监测和水质质控仪的观测站,以至于不浪费前期基础设施的投入。在预算充足的情况下,可以直接配置水质自动取样模块+水质自动监测模块,这样重点维护好水质监测的数据质量控制,有些站预算非常充足的情况下完全可以配置高配水质监测站,含水质自动取样模块+水质自动监测模块+水质质控模块;水文部分标准配置自动监测含地下水位、进出口地表水位、进出口流量;气象部分标准配置自动监测含空气温度、空气湿度、大气压力、风速、风向、降雨和太阳辐射,带地面拍照抓取地表信息功能进行植被参数的RGB测量;土壤部分标准配置自动监测含土壤水分、温度、电导率、pH和氧化还原电位,其他如土壤氮磷应周期性的进行人工取样送至实验室进行化学分析,自动监测方面可以选配测量土壤氧气、土壤容重、土壤热特性等。

何时取样或监测?
所有自动监测的周期:我们要求30min,甚至可以在汛期远程控制监测周期调至到最小5min;

二、参数配置要求:选择SS-ET2专业7参数气象站+SS-EU7专业土壤参数观测站+SS-EV0专业水文参数观测站+水质自动取样模块/ 水质自动监测模块/ 水质质控模块(按需定制)+安装费,一般1天可以安装4~6个站(水质站不计在内)。
为了确保供应产品的测量准确性和可靠性,其生产厂家应具备ISO9001-2015相关传感器或仪器仪表的质量管理体系,所配置的土壤三参数传感器应具备计量CNAS认证检测证书,出厂时附带厂家传感器和电极的测试报告,并保证整机含传感器质保时长不小于3年。

Metrics Cloud 501在线式水土气原位观测站
传感器规格
分辨率
空气温度 0.1℃
空气湿度 0.5%
风速 0.1m/s
风向
降雨量 0.2mm
太阳辐射 1W/m2
大气压 0.1hPa
土壤温度 0.1℃
土壤湿度 0.1%
土壤电导率 0.001mS/cm [0-5dS/m],0.01mS/cm [5-15dS/m]
土壤pH 0.05
土壤氧化还原电位 1mV
测量范围
空气温度 -40 ~ +80℃
空气湿度 0~100%
风速 0.5~89m/s
风向 0~359°
降雨量 0.2mm/h ~ 100 mm/h
太阳辐射 0~1800W/m2
大气压 500~1100hPa
土壤温度 -40~65℃
土壤湿度 0~100%(cm3/cm3)
土壤电导率 0~15dS/m
土壤pH 2 ~ 14
土壤氧化还原电位 -500mV ~ 500mV
精度
空气温度 10℃-50℃范围内:±0.5℃,全量程范围内:±1.5℃
空气湿度 10%-90%范围内±2%, 全量程范围内±4%
风速 1m/s或±5%中较大值
风向 ±3°
降雨量 0.2mm/h~50mm/h范围内±4%,50mm/h~100m/h范围内 ±5%
太阳辐射 ±5%
大气压 ±0.5hPa ( 25℃)
土壤温度 0.5℃
土壤湿度 0~50%范围内为±2%
土壤电导率 5%FS
土壤pH 0.1
土壤氧化还原电位 ±5%FS
记录仪性能
基本功能 支持以上所有传感器接入,主机可自动计算实时值、平均值、最大值(含出现时间)、最小值(含出现时间)、累积值。测量和存储周期可设置,最短间隔1分钟。
▲防盗要求:设备发生位移时,可在PC 云端地图中査看设备位置、移动轨迹等数据,被盗可追踪。
▲网络查看:可通过手机微信端、PC浏览器查看数据和曲线图,曲线和数据都可下载到本地电脑中进行存储和分析,且在服务器中永不丢失。
▲远程控制:可通过云端软件设置采集间隔时间、传感器校准、报警手机卡及流量控制等。
可按指定传感器在某一时间范图内分析其变化趋势,从而得到其走势分析。
▲后台设备管理:支持传感器故障信息、电池电压、太阳能电压、设备信号强度等信息可发送至设备绑定人和管理平台。
▲可查看某个站点指定传感器在指定时间范围内的数据报表信息,支持数据导出。
可查看某个站点在指定时间月份、年份的数据报表信息。
按管理权限分为多个管理级别,上级可浏览到下级所有信息,同级不能浏览他人信息,下级不能浏览上级信息。
▲内置GPS定位,可远程实时查看设备位置信息。
▲异常报警:设备通信异常、传感器数据超出预设的上限或下限、传感器电量过低(平台可设置门限)时,通过微信进行报警,提醒用户处理异常情况。
物联网云监测平台 1.支持PC端、手机微信端;
2.集成地图系统,直观显示监测站位置等信息;
3.支持用户自定义视图;
4.支持列表和图表两种不同的数据查看方式;
5.支持用户权限管理功能;
6.数据可永久存储;
7.支持测量值上下限报警设置功能
通讯 设备内置移动通信功能,可以自动上传测量数据以及远程设置参数。当出现网络故障时,后台将存储数据,网络恢复后,缓存数据将自动补发。具有USB接口,可以通过USB接口进线采集器配置、数据下载。
结构 为保证在恶劣环境中使用,采集器应该全封闭。
记录仪最大变量 32变量
记录仪存储空间 32M,大约3万条;支持不小于8G SD卡。
记录周期 最小1分钟
内部电池容量 20Ah@3.7v,聚合物锂电池,工作温度范围-20℃到70℃
外部太阳能板 255mm345mm17mm,10W
功耗 休眠:每个探头 0.1mA;活动:每个探头 1mA;测量:每个探头 68mA@150ms
故障和过压保护 可承受 16 V,最小电压6V
工作温度 -20~60℃
存储温度 -20~85℃
工作湿度 5~95%,无凝结
标准配置
SS-ET0 空气温度、空气湿度、风速、风向、大气压和太阳辐射
SS-ET1 空气温度、空气湿度、风速、风向、大气压、降雨和太阳辐射
SS-ET2 空气温度、空气湿度、大气压力、风速、风向、降雨和太阳辐射
SS-ET3 空气温度、空气湿度、大气压力、风速、风向、降雨和太阳辐射,带地面拍照抓取地表信息功能
SS-ET4 空气温度、空气湿度、光照强度、降雨、风速、风向
SS-EU0 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层
SS-EU1 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层、地下水位1个
SS-EU2 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层、地下水位1个、土壤pH1层、土壤氧化还原1层
SS-EU3 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层
SS-EU4 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层、地下水位1个
SS-EU5 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层、地下水位1个、土壤pH2层、土壤氧化还原2层
SS-EU6 土壤水分4层、土壤温度4层、土壤电导率4层、地下水位1个、土壤pH1层、土壤氧化还原1层、带地面拍照抓取地表信息功能
SS-EU7 土壤水分8层、土壤温度8层、土壤电导率8层、地下水位1个、土壤pH2层、土壤氧化还原2层、带地面拍照抓取地表信息功能
SS-EV0 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)
SS-EV1 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)、水质自动取样单元
SS-EV2 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)、水质自动取样单元、水质自动监测单元
SS-EV3 地下水位(压力式)、地表水位(雷达式)、地表流量(雷达式)、水质自动取样单元、水质自动监测单元、水质质控单元
选购附件
N5401 数字传感器延长线
N5102 430mm*430mm*25mm,20W太阳能板
N5701-001 ST-3-20三脚安装支架套件,含标准安装支架、20W太阳能供电和安装包
N5701-002 ST-3-20-D三脚安装支架套件,含标准安装支架、20W太阳能供电和安装包
N5701-003 ST-4-20四脚安装支架套件,含标准安装支架、20W太阳能供电和安装包