儀器組成及原理

土壤凍土監測系統由數據采集器和土壤層傳感器等組成。

數據采集器控制整個系統的測量、采集、數據運算及存貯。經數據采集器在線計算或研究者離線處理，可得到土壤溫度、土壤濕度、土壤電導率、土壤熱導率、土壤熱通量，土壤表面溫度等，這些特征是用于活動層監測系統研究的主要參量。

數據采集具有良好的人機界面，可以在現場不借助外部設備檢查設備系統運行狀況。具有足夠的數據存儲空間。

系統設計圖

      每套活動層監測系統設計圖

系統設計示意圖

活動層監測系統安裝示意圖

活動層監測系統地上部分的安裝立體圖

系統供電與防雷

系統設計監測站采用太陽能-蓄電池直流浮充供電方式。測站電池容量配置綜合考慮了各種設備的功耗及其當地氣候條件等，電源模塊均有可靠的防雷電設計，有效避免從電源回路引入的雷擊信號。在日照期間該系統給蓄電池充電，在夜間或連續陰雨期間使用蓄電池存儲的電能。鐵塔必須保證接地電阻達到國家標準，因為設備的防雷系統的地線全部采用鐵塔的大地。

系統的通訊單元

通訊單元負責完成監測數據并把數據傳輸回監控中心。也可以將中心的控制命令發送到監測站，主要包括GPRS/3G/4G無線通訊設備、及相關應用軟件構成。根據我公司的系統集成經驗，各個分站點數據量不大。

對數據的收集可進行如下操作：

1：取卡（2G存儲卡），用***通過電腦讀取內部數據。

2：使用筆記本電腦對各個站點的采集器通過軟件進行數據收集。

3：利用無線通訊實施辦公室無線監控收集數據。

網絡結構如下圖：

土壤活動層觀測系統的顯著特點

1）、擁有多年高原作業的專業工程師隊伍，可以很好的適應高原反應。

自2002年以來我公司共有40以上人次高原安裝調試記錄，分別在珠峰5800米，5200米，唐古拉山脈，可可西里地區，阿里地區，那曲，海北門源，青海果洛，天山一號冰川以及青藏鐵路沿線各個地點等3000-6000米的高原承擔各種觀測系統的安裝調試和技術維護項目。

2）、在低溫高寒環境下使用，穩定性強，有多年*運行記錄。

2003年安裝的凍土含水量監測系統，氣象輻射監測系統，已經*連續運行10年以上。

3）、高精度集成

這個系統選用的設備都是上等的，但是數量不多，相對安裝設計較為簡單。

4）、數據的實時無線傳輸功能

提供了遠程監控功能，這樣不僅僅是遠程攝像監控，而且視頻圖像也是寶貴的數據資源。

5）、系統測量精度高，在各個溫度范圍內表現優異。

電壓測量分辨率為0.33uV，遠遠優于招標的0.1mV的要求，電流和電阻的精度也均優于要求。

6）、數據下載有效率高，支持斷線續傳，丟失自動補充。

中心端軟件可以自動下載所有斷面數據，下載期間遇到停電或者其它電腦關機問題都能在重啟后自動恢復，自動記錄指針，無重復下載，不需要人工干預。

7）、擴展性良好（SDI-12，RS485總線，模擬擴展，弦振通道擴展）

各個通道的擴展均為我公司獨立設計，具有很好的擴展性，在增加傳感器時候，只需要修改程序即可，大量傳感器增加需要添加擴展板。

8）、支持一點對多點訪問，也支持多點對單點并發訪問，便于維護.

現在的采集器在一對多點訪問都能實現，本系統采集器具有并發多任務訪問協議，支持多個用戶同時訪問一臺采集器。方便現場和遠程的同時訪問。

9）、具有自動維護提醒系統，可以發郵件對設置條件的數據進行提示。

用戶可以隨意設計一個條件，在該條件滿足時候，系統可以發郵件或者短信進行提示。

現場安裝案例

A) 2013年野外觀測網絡修繕購置的土壤水分站部分現場

1）鶴山氣象觀測場安裝現場(如下圖):

2) 西雙版納氣象觀測場安裝現場（如下圖）：

3）鼎湖山氣象觀測場安裝現場（如下圖）：

B) 我公司近年來負責供貨并提供現場安裝調試的更多現場案例（一部分）：

中科院寒區旱區與環境工程研究所活動凍土觀測系統                                                           錫林浩特國家氣候觀象臺土壤水分測量系統

                             新疆生態與地理研究所土壤監測系統                              貴州省林業科學研究所生態研究所土壤溫度土壤水分測量系統

                  青藏高原研究所土壤溫濕儀系統                              寒區旱區環境與工程研究所STP01_DT活動層水熱監測系統

                           地理科學與資源研究所光照與土壤監測系統                             寧夏大學土壤溫濕度測量系統