土壤在线监测建设方案正元地理信息集团股份有限公司二〇二〇年四月十六日目录第一章项目背景3第二章解决方案42.1技术路线42.2系统架构42.
3监控平台系统52.4硬件设施62.4.1智能监控主机62.4.2多要素百叶箱环境检测仪82.4.3土壤墒情传感器102.4.4土
壤肥力传感器132.4.5监控摄像头152.4.6智能监控主机17项目背景近年来，我国土壤环境问题日益凸显，引起社会广泛关注。国
务院要求组织开展全国土壤污染状况调查，建立土壤环境质量监测网络，掌握我国土壤污染特征和总体情况，明确提出包括地级及以上城市建成区等
区域，目前已经开展了对土壤的农用地的监测分析和正在开展重点行业企业周边用地调查和监测工作，开展相关监测工作是为了说清土壤污染的来
源、范围和特征，为制定政策法规和开展土壤污染防治工作提供技术支持。目前，我国农业在新技术的支持与推动下不断取得突破性进展，数字农业
作为现代农业中的重要组成部分起到了重要的推动作用。数字农业的技术核心是信息化，采集与农业生产相关的各类数据信息再加以提取、计算与
分析，为数字农业技术中的关键环节。近年来，物联网技术不断创新与发展，为数字农业的发展提供了新的契机。解决方案技术路线当今农业种植
都是依靠大量劳动力与农民的种植经验对农作物进行管理。这种管理存在很大的滞后性，土壤环境在线监测系统可以帮助管理者更科学的对土壤进行
监控，保证农作物始终处于最适合的土壤生长环境中，提高作物产量。土壤在线监测系统利用环境数据与作物信息，指导用户进行正确的栽培管理。
系统可以实时远程获取土壤内部的温湿度、土壤水分温度、导电率及盐碱度等指标参数，通过系统分析，实时监控土壤环境。同时，系统还可以通过
手机、PDA、计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息，实现土壤环境信息化、智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业
生产中的作用保证土壤环境最适宜作物生长实现精细化的管理,为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件，帮助客户提高效率、降低成本
、增加收益并且减少人力劳动。系统架构环境数据采集监控系统是由智能监控主机、多要素百叶箱环境检测仪、土壤温度，土壤水分，土壤电导率，
土壤氮磷钾等硬件组成部分构成。温湿度、土壤墒情等传感器为土壤环境数据采集专用传感器，具有高精度高可靠性的特点。监控平台系统系统通过
先进的远程工业自动化控制技术，让用户足不出户了解土壤环境信息。提供手机客户端，客户可以通过手机在任意地点远程查看的所有物联网设备信
息。若远程控制没有成功，可以在手机或者软件平台上有继电器状态反馈。硬件设施智能监控主机具有1路ModBus-RTU主站接口
可接入所有标准类型的485变送器例如：温湿度、二氧化碳、土壤水分、光照强度等变送器。1路RJ45网口，可将监测数据上传至
远端监控软件平台。1路多功能GPRS通信接口，只需插入一张手机卡便可将数据上传至远端监控软件平台。强大的脱机短信报警功能，报
警内容可自定义(功能选配)。具有1路ModBus-RTU从站接口，可外接用户自己的监控主机、PLC、组态屏或组态软件。大屏
中文液晶显示，界面简洁友好。内置数据存储，可存储52万条记录，且存储数据可实现二次续传。带有1路0~220V交流电压输
入检测，可用于市电断电报警。带有4路开关量输入检测，可外接门禁等开关量信号，其中第4路可用作外接翻斗式雨量计。可外接1
路室外LED单色显示屏，支持最大点阵数1024256。设备超限，屏幕轮显报警通道以及报警实时数据。默认带有2路报警继电
器触点输出，最多可扩展8路继电器。可自动识别RS485接口从设备是否工作正常。直流10~30V宽电压供电。设备唯一8
位地址，易于管理识别，可搭配我司提供的多种软件平台。支持本地数据激活；软硬件多重看门狗机制；嵌入式处理器，支持高速处理协议和大量
数据，TCP/IP协议；应用层心跳机制，保持应用层稳定连接，适时检测连接状况；可升级固件程序；设备上电联网成功率100%；稳定
性：7x24小时；设备断网后自动联网成功率100%，且可上传；多要素百叶箱环境检测仪该一体式百叶箱可广泛适用于环境检测，集温湿
度、大气压力、光照，CO2于一体，安装在百叶盒内，设备采用标准MODBUS-RTU通信协议，RS485信号输出，通信距离最
大可达2000米（实测）。本产品体积小、重量轻，采用优质抗紫外线材质，使用寿命长，采用高灵敏度的探头，信号稳定，精度高。关键部
件采用进口器件，稳定可靠，具有测量范围宽、线形度好、防水性能好、使用方便、便于安装、传输距离远等特点。测量环境温湿度，测量单元为瑞
士进口，测量准确，温度量程-40~120度，湿度量程0-100%。湿度精度±3%RH(5%RH~95%RH,25℃)，温度精度±
0.5℃（25℃）。宽范围0-120Kpa气压量程，可应用于各种海拔高度，大气压力精度±0.15Kpa@25℃75Kpa。光照
采集模块采用高灵敏度的感光探头，光照强度量程0~20万Lux，光照度精度±7%(25℃)。CO2采集模块采用新型红外检定技
术进行CO2浓度测量，反应迅速灵敏，量程为0-5000ppm，二氧化碳精度±(40ppm+3%F·S)(25℃)。采用专
用的485电路，通信稳定，10~30V宽电压范围供电。百叶箱式安装，完全适应户外环境，不惧喷淋设备喷淋。土壤墒情传感器土壤温
度/湿度/电导率三合一传感器适用于土壤温度以及水分以及土壤盐分的测量，经与德国原装高精度传感器比较和土壤实际烘干称重法标定，精度高
，响应快，输出稳定。在土壤分析中，含盐量是一个重要的综合指标，而测定土壤中的电导率可以直接反映出混合盐的含量，土壤中盐含量越多，其
导电性越强，随之电导率就越大。因此，在描述土壤盐分状况时，常用的指标是土壤浸出液电导率，对土壤中电导率进行监测能够掌握其污染状况是
十分必要的。该传感器耐长期电解，耐腐蚀，抽真空灌封，完全防水，可长期埋入土壤中，。广泛适用于科学实验、节水灌溉、温室大棚、花卉蔬菜
、草地牧场、土壤速测、植物培养、污水处理、粮食仓储及各种颗粒物含水量和温度的测量。直流供电（默认）DC3.6-30V功耗0.2W电
导率参数量程：0-20000us/cm分辨率：0-10000us/cm内10us/cm；100000-20000us/cm
内50us/cm精度：0-10000us/cm范围内为±3%；10000-20000us/cm范围内为±5%土壤水分参数量程
：0-100%分辨率：0-50%内0.03%，50-100%内1%精度：0-50%内2%，50-100%内3%土壤温度参数
量程：-40~80℃，分辨率：0.1℃，精度：±0.5℃电导率温度补偿内置温度补偿传感器，补偿范围0-50℃防护等级IP68探
针材料防腐特制电极密封材料黑色阻燃环氧树脂默认线缆长度2米，线缆长度可按要求定制外形尺寸4514135mm电极长度7
0mm输出信号RS485(Modbus协议)土壤肥力传感器土壤氮磷钾三合一肥力传感器适用于检测土壤中氮磷钾的含量，通过检测土壤中
氮磷钾的含量来判断土壤的肥沃程度，进而方便系统的评估土壤情况。可长期埋入土壤中，耐长期电解，耐腐蚀，抽真空灌封，完全防水。该传感器
广泛应用于土壤氮磷钾的检测、精细农业、林业、土壤研究、地质勘探、植物培育等领域。门槛低，步骤少，测量快速，无需试剂，不限检测次数。
测量精度高，响应速度快，互换性好。电极采用特殊处理的合金材料，可承受较强的外力冲击，不易损坏。完全密封，耐酸碱腐蚀，可埋入土壤进行
长期动态检测。探针插入式设计保证测量精确，性能可靠。直流供电（默认）DC5-30V最大功耗≤0.15W（@12VDC，25
℃）工作温度0℃~55℃氮磷钾参数量程1-1999mg(mg/L)分辨率1mg(mg/L)精度±2%FS响应时间＜
1S防护等级IP68探针材料不锈钢密封材料黑色阻燃环氧树脂默认线缆长度2米，线缆长度可按要求定制外形尺寸4515
123mm输出信号RS485(Modbus协议)监控摄像头针对海康系列摄像头配套研发生产了视频字符叠加器。用户可在不影响原有视
频传输路径的同时，采集智能监控主机中485从站口数据，叠加在现有的视频画面上，本系统可做到环境监测数据与视频画面同步实时显示的
同时，并随视频画面一并保存在硬盘录像机中，为视频溯源提供数据支撑。产品采用标准MODBUS-RTU通信，匹配所有标准Modb
us-RTU通信设备，可叠加内所有环境监测传感器数据，让视频有数据支撑，更有说服力。字符叠加器不仅支持单台摄像机的字符信息处理，
还可同时支持多台摄像机的叠加使用。每台字符叠加器最多可同时支持4台摄像机处理、16台标准Modbus-RTU通讯模式4
85设备。产品可同时处理多台摄像机字符信息，最多可同时支持4台摄像机叠加产品可接入多台485设备，最多可接入16台
485设备独立软件配置，功能强大，界面简洁，操作简单摄像头底层协议对接，不影响原有视频信号字符显示位置全显示屏可调支持任意中文、
英文、标点显示，每行最多可显示22个汉字或44个字符摄像头实时显示监视现场的数据变化支持DC10~30V宽电压输入智能
监控主机工业控制器采用485接口、标准的Modbus-RTU协议，实现通过数据指令控制8路输出通道状态的功能。模块采用标准的35mm卡规安装，使用方便。供电电源：10~30VDC，带电源反接保护。电流消耗：<35mA+继电器功耗。继电器输出：常开触点。通讯接口：RS485型，通讯接口采用防雷和抗干扰设计。工作环境温度：-10~50℃。工作环境湿度：≤85%RH。存储环境温度：-30~60℃。配合我司智能管理主机实现现场自动控制8个继电器开关。 |
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