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ENVIdata-WT風(fēng)蝕環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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1 背景
用于監(jiān)測(cè)自然界的風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和土壤風(fēng)蝕作用、土壤沙化與荒漠化監(jiān)測(cè)、土壤有機(jī)質(zhì)（SOC）剝蝕等。

2 系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)
工作原理：數(shù)據(jù)采集單元自動(dòng)記錄風(fēng)蝕傳感器的數(shù)據(jù)。風(fēng)蝕傳感器通過測(cè)量風(fēng)沙打擊傳感器界面的動(dòng)能，對(duì)風(fēng)沙粒子進(jìn)行計(jì)數(shù)。同時(shí)該可測(cè)量其它環(huán)境參數(shù)，如風(fēng)速風(fēng)向，空氣溫濕度，記錄風(fēng)蝕發(fā)生的環(huán)境條件。
功能特點(diǎn)：
? 系統(tǒng)自動(dòng)記錄沉淀物侵蝕的起始時(shí)間和強(qiáng)度、風(fēng)剖面沉淀物隨時(shí)間變化的累計(jì)量，
? 記錄相關(guān)過程中的氣象參數(shù)
? 采集的風(fēng)沙粒子可在實(shí)驗(yàn)室分析風(fēng)蝕物的成分等。
? 可以自由設(shè)定有風(fēng)時(shí)且風(fēng)速小于某一測(cè)值時(shí)才記錄數(shù)據(jù), 即節(jié)約的存儲(chǔ)容量又以免造成傳統(tǒng)沉淀物收集器受風(fēng)壓影響測(cè)量結(jié)果；
? 風(fēng)沙收集器的轉(zhuǎn)軸采用的是開放式設(shè)計(jì)，沙子無法在轉(zhuǎn)軸處停留，保證了長(zhǎng)期使用和免維護(hù)；
? 風(fēng)沙收集器可以任意設(shè)定采集的剖面數(shù)量和高度，非常方便；
? 風(fēng)沙收集器小巧，便于攜帶；
? 供電采用太陽能供電系統(tǒng)，保證長(zhǎng)時(shí)間工作；
? 風(fēng)蝕通量傳感器，可對(duì)風(fēng)沙粒子進(jìn)行計(jì)數(shù)、動(dòng)態(tài)能量和高脈沖分析，對(duì)測(cè)量工作，提供了必要的數(shù)據(jù)保障；
? 可選配各種環(huán)境因子傳感器，如：空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、太陽輻射、土溫和降雨量等。
? 可選ENVIdata在線數(shù)據(jù)管理軟件，用于遠(yuǎn)程GPRS傳輸數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等。

用于監(jiān)測(cè)自然界的風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和土壤風(fēng)蝕作用、土壤沙化與荒漠化監(jiān)測(cè)、土壤有機(jī)質(zhì)（SOC）剝蝕等
2 系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)工作原理：數(shù)據(jù)采集單元自動(dòng)記錄風(fēng)蝕傳感器的數(shù)據(jù)。風(fēng)蝕傳感器通過測(cè)量風(fēng)沙打擊傳感器界面的動(dòng)能，對(duì)風(fēng)沙粒子進(jìn)行計(jì)數(shù)。同時(shí)該可測(cè)量其它環(huán)境參數(shù)，如風(fēng)速風(fēng)向，空氣溫濕度，記錄風(fēng)蝕發(fā)生的環(huán)境條件。

功能特點(diǎn)：
?         系統(tǒng)自動(dòng)記錄沉淀物侵蝕的起始時(shí)間和強(qiáng)度、風(fēng)剖面沉淀物隨時(shí)間變化的累計(jì)量，
?         記錄相關(guān)過程中的氣象參數(shù)
?         采集的風(fēng)沙粒子可在實(shí)驗(yàn)室分析風(fēng)蝕物的成分等。

?         可以自由設(shè)定有風(fēng)時(shí)且風(fēng)速小于某一測(cè)值時(shí)才記錄數(shù)據(jù), 即節(jié)約的存儲(chǔ)容量又以免造成傳統(tǒng)沉淀物收集器受風(fēng)壓影響測(cè)量結(jié)果；
?         風(fēng)沙收集器的轉(zhuǎn)軸采用的是開放式設(shè)計(jì)，沙子無法在轉(zhuǎn)軸處停留，保證了長(zhǎng)期使用和免維護(hù)；
?         風(fēng)沙收集器可以任意設(shè)定采集的剖面數(shù)量和高度，非常方便；

?         風(fēng)沙收集器小巧，便于攜帶；
?         供電采用太陽能供電系統(tǒng)，保證長(zhǎng)時(shí)間工作；
?         風(fēng)蝕通量傳感器，可對(duì)風(fēng)沙粒子進(jìn)行計(jì)數(shù)、動(dòng)態(tài)能量和高脈沖分析，對(duì)測(cè)量工作，提供了必要的數(shù)據(jù)保障；
?         可選配各種環(huán)境因子傳感器，如：空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、太陽輻射、土溫和降雨量等。
?         可選Envidata在線數(shù)據(jù)管理軟件，用于遠(yuǎn)程GPRS傳輸數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等。

2.1 傳感器
地表風(fēng)蝕傳感器
? 無需維護(hù)
? 可用在遠(yuǎn)程風(fēng)蝕監(jiān)測(cè)站
? 工作電壓：8-20VDC 8.6mA

? 立即并準(zhǔn)確的提供幾乎所有顆粒的運(yùn)動(dòng)

? 輸出脈沖信號(hào)用來測(cè)量砂的動(dòng)量通量
? 原理是電荷量和粒子的動(dòng)能成正比
? TTL/CMOS 兼容脈沖，脈沖寬度1.00mS

風(fēng)蝕質(zhì)量通量傳感器：
? 無運(yùn)動(dòng)部件
?

工作電壓為直流8-20V
? 輸出脈沖信號(hào)用來測(cè)量砂的動(dòng)量通量，兩個(gè)輸出量是動(dòng)能和撞擊的顆粒數(shù)
? 原理是電荷量和粒子的動(dòng)能成正比。電荷、電壓和電容的關(guān)系是 q = CV.，V=q/C
? TTL/CMOS 兼容脈沖，脈沖寬度1.00mS
風(fēng)沙收集器：
? 收集口尺寸:2×5cm（寬×高）

? 篩網(wǎng):60目
? 收集率:90%空氣中的沙塵? 收集器容量:1.7Kg
? 使用壽命: 約10年

多參數(shù)環(huán)境因子傳感器
傳感器高度集成，可測(cè)多種參數(shù)。風(fēng)向風(fēng)速采用*的超聲技術(shù)，內(nèi)置GPS接收功能。長(zhǎng)時(shí)間使用而無需維護(hù)。特別適用于沿?；蛴星治g的地區(qū)。
測(cè)量參數(shù)：風(fēng)速、風(fēng)向、空氣溫度（超聲波測(cè)量）、空氣濕度、氣壓、光照強(qiáng)度、降雨量。

2.2、數(shù)據(jù)采集器
通道：模擬輸入：5-15個(gè)單端通道（10個(gè)差分）；脈沖通道：12個(gè)；數(shù)字I/O口：8個(gè)
處理器：采用18位A/D轉(zhuǎn)換器,精度±0.025%
U盤存儲(chǔ)：兼容USB1.1或USB2.0驅(qū)動(dòng)，每兆約90,000采集數(shù)字點(diǎn)
LCD液晶顯示，2線16字母的LCD液晶顯示和6個(gè)按鍵用于查看通道及數(shù)采狀態(tài)和功能執(zhí)行
通訊：RS232、USB、以太網(wǎng)等
采樣間隔：10ms至天，可自定義
輸出值種類：平均值, 值, 最小值, 取樣值 (Sample), 向量值, 累計(jì)值 ( Totalize )
2.3、ENVIdata數(shù)據(jù)傳輸和管理
該系統(tǒng)直接將數(shù)據(jù)傳送到 (中國(guó)生態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng))網(wǎng)站上，通過對(duì)監(jiān)測(cè)的生態(tài)環(huán)境因子的時(shí)序變化和相關(guān)性分析，確定監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀態(tài)發(fā)展。ENVIdata 服務(wù)器軟件既可以作為獨(dú)立的應(yīng)用軟件，運(yùn)行在用戶的服務(wù)器上；也可以運(yùn)行在澳作公司安全的服務(wù)器上，為多個(gè)用戶提供數(shù)據(jù)接收服務(wù)，同時(shí)幫助用戶監(jiān)控野外測(cè)點(diǎn)硬件系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
用戶采用用戶名和密碼登陸，只要能上網(wǎng)，就能瀏覽實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。
2.4 Ecograph生態(tài)參數(shù)科學(xué)計(jì)算軟件
Ecograph 是澳作生態(tài)儀器公司集合十多年服務(wù)生態(tài)研究領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，自行研發(fā)設(shè)計(jì)的專業(yè)生態(tài)環(huán)境采集、計(jì)算軟件。該軟件可采集*的水、土、氣、生物觀測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，計(jì)算生態(tài)環(huán)境研究的專業(yè)參數(shù)。Ecograph 由多種計(jì)算功能可選，可計(jì)算,CO2、CH4、O2 通量等。用戶也可輸入自制模型或計(jì)算公式。
Ecograph特點(diǎn)
n Ecograph 軟件采用串口（RS232）和網(wǎng)線（TCP/IP）兩種數(shù)據(jù)下載方式。
n 數(shù)據(jù)自動(dòng)按時(shí)間整合存儲(chǔ)。針對(duì)已經(jīng)下載的數(shù)據(jù)，用戶選擇一些測(cè)量參數(shù)后生成曲線圖，支持雙Y軸曲線。
n 用戶可自由選擇同時(shí)顯示在屏幕上的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)
n 全中文界面

2.5、應(yīng)用案例
河北壩上農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)不同下墊面土壤風(fēng)蝕監(jiān)測(cè)及研究，土地沙漠化作為土地的一種退化形式，已成為中國(guó)北方地區(qū)一個(gè)重大的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題。嚴(yán)重地影響和困擾著該區(qū)及周邊區(qū)域的生存與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。
針對(duì)河北省壩上地區(qū)生態(tài)環(huán)境退化，從2005年4月7日至5月12日，在壩上地區(qū)的大風(fēng)季節(jié)，采用在地面埋設(shè)集沙盤的“陷阱捕捉"法與埋設(shè)風(fēng)蝕盤的方法對(duì)灘地與梁地的不同類型地塊進(jìn)行風(fēng)蝕狀況的野外監(jiān)測(cè)，為壩上地區(qū)防治風(fēng)蝕提供理論與技術(shù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)
l 風(fēng)蝕監(jiān)測(cè)關(guān)鍵傳感技術(shù)研究及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研制陳世超 - 北京林業(yè)大學(xué) - 2013 -
l 風(fēng)電場(chǎng)電能質(zhì)量模擬監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究曹燕燕，劉建軍，劉艷霞 - 《河北北方學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版》 - 2012 –
l 基于9年MODIS數(shù)據(jù)的中國(guó)北方風(fēng)蝕區(qū)植被覆蓋度變化監(jiān)測(cè)研究王穎 - 北京師范大學(xué) - 2012 -
l 風(fēng)電場(chǎng)水土保持監(jiān)測(cè)淺析——以五凌鄯善風(fēng)電場(chǎng)一期工程為例劉強(qiáng) - 《亞熱帶水土保持》 - 2015 -
l 多通道土壤風(fēng)蝕數(shù)據(jù)自動(dòng)采集處理系統(tǒng) 李卓，陳智，劉海洋，... - 《儀表技術(shù)與傳感器》 - 2014 -
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