管式土壤墒情监测仪一体化集成水分率传感器​

管式土壤墒情监测仪一体化集成水分率传感器

 1. 产品简介

1.1产品概述

土壤墒情监测仪是一款以介电常数原理为基础的传感器。能够针对不同层次的土壤水分含量以及温度状态进行动态观测，此检测仪低可检测3层土壤温湿度状态，高可检测5层土壤温湿度状态，可快速、全面的了解集土壤墒情信息，科学地制定抗旱调度方案，为正确指挥抗旱救灾提供决策支持，大限度地减轻灾害损失。产品采用标准的Modbus-RTU485通信，远可通信2000米，支持二次开发。

    产品外壳采用PVC塑料管，可良好的穿透近1G赫兹的高频探测波，不会受土壤中盐离子的影响，化肥、农药、灌溉等农业活动不会影响测量结果，并起到对电路进行良好的保护作用。

产品适用于需检测土壤墒情与旱情信息，或需要实时检测气象、水雨情、墒情、农情、水利工程蓄水引水等场所。

1.2产品特点

• 产品外壳采用PVC塑料管，内部发射近1G赫兹的高频探测波，可以穿透塑料管，有效感知土壤环境。
• 不受土壤中盐离子的影响，化肥、农药、灌溉等农业活动不会影响测量结果，数据精准。
• 传感器的电极没有直接与土壤接触，避免电力对土壤及土壤中的植物的干扰。
• 产品采用标准的Modbus-RTU485通信模式，远通信2000米。
• 支持10-30V宽电压充电。

1.3技术参数

1.4产品选型

2. 设备安装说明

2.1设备尺寸与检测高度

产品采用分层设点的观测结构，地面配置一个温度观测点，地下土壤每隔10cm配置一个土壤温湿测点，观测相对应范围内的土壤温湿度。如下图所示：

2.2设备安装前检查

设备清单：

管式土壤墒情监测仪一台

合格证、保修卡等一份

USB转485一台（选配）

太阳能充电板（选配）

土钻（选配）

自行准备清单

水、水桶、手套（按照个人需求选择）

2.2.1安装位置选择

• 在作物播种后进行设备安装；
• 安装位置需要地势平坦；
• 全面灌溉条件下，优先选择获水较少区域作为监测位置；局部灌溉条件下，选择湿润区域内作为监测位置；
• 选取作物长势均衡并可代表绝大多数作物长势的位置；
• 了解被监测作物的根系分布，一般选择离作物吸水根系较近的位置。

注意：设备安装地点应选择地势相对较高处，防止雨水倒灌进设备内部从而引起设备短路或线路故障。

2.3安装方式

第一步：使用土钻在合适的位置打孔

1.将土钻竖直于地面，双手紧握手柄顺时针下压慢速转动。（注意：不要太用力，务必慢速多转几圈，防止钻头跑偏至孔洞打歪）

2. 将取土钻从孔洞中取出，放入桶中将土钻中的土收集到桶中用以下一步和泥浆。（注意：因为第一钻土因为杂质过多故不做收集）

3. 反复持续上述打孔、取土，并在此过程中尝试性地将传感器轻放入孔洞中（请勿将设备用力触底），以测试孔洞的深度是否合适；若有卡顿，则使用土钻修正，保证传感器放入、取出都比较顺畅；直到孔深与传感器所标识的安装位置齐平，打孔完成。

第二步：制作泥浆

1.挑出土钻取出的土壤中的杂质，石子、草根、不容易溶解的土块等。将土壤搓细，以便和泥浆。

2.倒入适量水，充分搅拌至粘稠状；壤土泥浆一般不能稠于“芝麻酱”状；和泥浆完成。

第三步：灌浆安装

1. 将泥浆缓慢倒入孔洞，大概到孔洞1/2的位置；可根据实际情况酌情增减。

2. 将传感器慢慢放入孔洞中，向一个方向慢慢转动并下压，速度过快可能会导致气泡不能被*排出。（注意：再转动下压的过程中不可以上拔传感器，防止气体再次吸入孔中）

3.当传感器安装到正确的深度后，设备周围会溢出一些泥浆，灌浆完成; 此时传感器安装深度与洞口齐平。（注意：将传感器周围3CM以外多余的泥浆清除，防止结块影响水分下渗）

第四步：安装完成

将设备接好电源线和485通信线上电后，设备会发出一声滴的声音后即设备开机，即可正常工作。建议在泥浆恢复正常状态后再进行正常工作。

其他注意事项：

砂土安装要点

砂土安装与壤土标准安装步骤无异，需要注意的是需准备足量的水，不少于5L；在灌浆之前，先把水倒入孔洞中，淋湿整个洞壁，直到孔洞底部有多余的水出现为止。然后按照步骤，将泥浆慢慢倒入孔洞中，大概大概到孔洞1/2的位置。其余安装步骤参照壤土的安装即可。

黏土安装要点

黏土的安装在打孔收集土壤完毕之后，清理杂质后，将黏土在水中浸泡大于4小时，使黏土软化，便于活成比较均匀的泥浆。浸泡完成后搅拌成粘稠状，灌浆即可。其余安装步骤参照壤土的安装即可。

2.3产品接线说明

电源及485信号

宽电压电源输入10~30V均可。485信号线接线时注意AB两条线不能接反，总线上多台设备间地址不能冲突。

3. 配置软件安装及使用    

3.1 软件选择

打开资料包，选择“调试软件”---“485参数配置软件”，找到打开即可。注意：在使用该配置软件更改地址和波特率的时候只能接一台设备。

3.2 参数设置

①、选择正确的COM口（“我的电脑—属性—设备管理器—端口”里面查看COM端口），下图列举出几种不同的485转换器的驱动名称。

②、单独只接一台设备并上电，点击软件的测试波特率，软件会测试出当前设备的波特率以及地址，默认波特率为4800bit/s,默认地址为0x01。

③、根据使用需要修改地址以及波特率，同时可查询设备的当前功能状态。

④、如果测试不成功，请重新检查设备接线及485驱动安装情况。

4. 通信协议

4.1 通讯基本参数

4.2 数据帧格式定义

采用Modbus-RTU 通讯规约，格式如下：

初始结构 ≥4 字节的时间

地址码 = 1 字节

功能码 = 1 字节

数据区 = N 字节

错误校验 = 16 位CRC 码

结束结构 ≥4 字节的时间

地址码：为变送器的地址

功能码：主机所发指令功能指示，本变送器用到功能码0x03（读取寄存器数据）、0x06（写入寄存器数据）。

数据区：数据区是具体通讯数据，注意16bits数据高字节在前！

CRC码：二字节的校验码。

主机问询帧结构：

从机应答帧结构：

4.3 寄存器地址

4.4 通讯协议示例以及解释

举例：读取设备地址0x01的第一层土壤温度水分值

问询帧（16进制）：

应答帧（16进制）：（例如读到温度为-10.1℃，水分为65.8%RH）

温度计算：

当温度低于 0 ℃ 时温度数据以补码的形式上传。 

温度：FF9B H(十六进制)= -101 = >温度 = -10.1℃

水分：0292 H(十六进制) = 658 = >水分= 65.8%RH