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1 背景

土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要碳源，土壤碳庫細(xì)微的變化都將對大氣CO₂濃度造成重大影響，因此研究土壤碳動態(tài)及其CO₂排放對于預(yù)測大氣CO₂濃度變化成為迫切的重要課題。近幾年國外進(jìn)行了一系列創(chuàng)造性技術(shù)方法研究，ENVIdata-SC 土壤剖面CO₂梯度監(jiān)測系統(tǒng)即是根據(jù)上述研究而研發(fā)集成的原位CO₂持續(xù)監(jiān)測集成系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)

ENVIdata-SC土壤剖面CO₂梯度監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、CO₂梯度傳感器組成。按用戶設(shè)定的測量間隔定時(shí)、自動測量CO₂梯度參數(shù)。

該系統(tǒng)通過Internet傳輸數(shù)據(jù)，用戶無需到測點(diǎn)下載數(shù)據(jù)，只要能上網(wǎng)，可隨時(shí)查看系統(tǒng)運(yùn)行情況、下載最新和歷史數(shù)據(jù)。

3 傳感器

3.1 CO₂梯度傳感器

由采氣矛、氣泵、CO₂傳感器組成

采氣矛提取土壤中的氣體并通過氣泵和管道輸送到傳感器，這種氣體是通過疏水性聚合物多孔氣體擬定的。因此，不受土壤基質(zhì)、污染物和水的干擾。

采集點(diǎn)到數(shù)采最遠(yuǎn)距離可達(dá)2米

測量范圍：0 … 10000 ppm可選

3.2 探頭式土壤水分、溫度、鹽分傳感器

基于TDR（Time domain Reflectometry with Intelligent MicroElements）時(shí)域反射技術(shù)的TRIME傳感器可方便、非擾動原位持續(xù)測量土壤剖面水分、溫度、電導(dǎo)率，

4、ENVIdata數(shù)據(jù)傳輸和管理

該系統(tǒng)直接將數(shù)據(jù)傳送到中國生態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng)上，通過對監(jiān)測的生態(tài)環(huán)境因子的時(shí)序變化和相關(guān)性分析，確定監(jiān)測對象的狀態(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)控野外測點(diǎn)硬件系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

澳作公司ENVIdata系列生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)成功獲得 ISO9001國際質(zhì)量體系認(rèn)證，于2010年獲得 ISO9001 質(zhì)量認(rèn)證書，至今全部通過專家的年度復(fù)核，確保系統(tǒng)集成的品質(zhì)，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)。

特點(diǎn)：

生態(tài)環(huán)境信息以各種時(shí)間間隔 （分鐘、每小時(shí)、每天）發(fā)送到網(wǎng)站上。

用戶只要能上網(wǎng)，既可瀏覽實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。

中心服務(wù)器中文界面，便于操作和管理

提供多參數(shù)、實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)曲線圖

系統(tǒng)提供多站點(diǎn)地圖顯示

ENVIdata 數(shù)據(jù)服務(wù)平臺已為國內(nèi)的客戶服務(wù)多年，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠

6  技術(shù)指標(biāo)

數(shù)據(jù)采集器：

CPU：32位處理器FPU，180MHz

模擬通道：8個(gè)模擬輸入通道，可定制擴(kuò)展到100個(gè)

數(shù)字通道：8個(gè)DI口、16個(gè)DO口

計(jì)數(shù)通道：8個(gè)低速計(jì)數(shù)端口，32位，最大計(jì)數(shù)速度10Hz；4個(gè)高速計(jì)數(shù)輸入，32位，最大計(jì)數(shù)速度：100KHz

串行通道：4個(gè)SDI-12總線端口、1個(gè)RS232端口（可定制擴(kuò)展）、2個(gè)RS485端口（定制可擴(kuò)展）

計(jì)算通道：使用變量和各種函數(shù)的表達(dá)式對模擬通道、數(shù)字通訊和串行傳感器通道的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算；函數(shù)包括有算術(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、關(guān)系函數(shù)、邏輯函數(shù)和統(tǒng)計(jì)函數(shù)等。

內(nèi)存：內(nèi)置512MB（約1千萬個(gè)數(shù)據(jù)）；可插拔U盤，最大支持32G容量

通訊：USB、以太網(wǎng)、RS232、RS485；支持U盤下載數(shù)據(jù)

無線功能：內(nèi)置4G DTU模塊，全網(wǎng)通，支持ENVIData云平臺；內(nèi)置WIFI模塊

時(shí)鐘精度：±5分鐘/年

功耗@12Vdc：<1mA(待機(jī))，100mA（運(yùn)行）?

2個(gè)RS232串口, 支持USB擴(kuò)展；1 個(gè)10/100 Mbps以太網(wǎng)端口；2個(gè)USB端口；4個(gè)0-2Vdc 

報(bào)警：條件：高、低范圍內(nèi)和范圍外；延遲：可選擇報(bào)警延遲時(shí)間；動作：設(shè)置數(shù)字輸出，傳輸報(bào)警信息，執(zhí)行設(shè)定任務(wù)。

CO₂傳感器原理：非色散單束雙波長紅外技術(shù)（NDIR）

量程范圍：0-2000 ppm、0-5000 ppm、0-10000 ppm可選

精度：＜讀數(shù)的1%

分辨率：1ppm（0-2000 ppm）、1ppm（0-5000 ppm）、10ppm（0-10000 ppm）

AIM-TDR 土壤水分、溫度、鹽分傳感器測量參數(shù)：土壤水分、電導(dǎo)率

土壤水分測量范圍：0-100%體積含水量；測量精度：≤ ±1%（0-40%），±2%（40-70%）

7 產(chǎn)地：中國