農業環境監測

概述

農業環境監測是運用物理、化學、生物手段獲取農業（牧、漁）環境質量信息，並據此提出防治污染、保護農業環境對策的過程。它是環境監測在農口的專業，是農業環境保護的基礎工作。監測對象是污染農區和主要經濟農區的土壤、作物、大氣、農用水質和漁業水域。監測的內容是：①污染監測，重點是工業、鄉鎮企業污染區，城市廢水、垃圾利用區，酸雨沉降區，農藥化肥頻施區；基地、大②環境影響監測，重點是商品農業、大型工程和經濟開發區；③環境事故監測；④背景值監測；⑤農業生態因素研究性監測。監測容納五十研究監測技術和監測方法，建立有關數據檔案或資料庫，進行環境現狀或影響評價，編報環境質量報告書，為防治污染、仲裁事故提供執法依據，為改善和保護農業環境服務。中國農業環境監測起步於70年代，現已形成局部監測網，草擬了農業環境技術規範和分析方法。

農業土壤環境監測 農業土壤環境監測系統能夠實現對土壤墒情（土壤濕度）的長時間連續監測。用戶可以根據監測需要，靈活布置土壤水分感測器；也可將感測器布置在不同的深度，測量剖面土壤水分情況。系統還提供了額外的擴展能力，可根據監測需求增加對應感測器，監測土壤溫度、土壤電導率、土壤PH值、地下水水位、地下水水質以及空氣溫度、空氣濕度、光照強度、風速風向、雨量等信息，從而滿足系統功能升級的需要。農業土壤環境監測系統能夠全面、科學、真實地反映被監測區的土壤變化，可及時、準確地提供各監測點的土壤墒情狀況，為減災抗旱提供了重要的基礎信息。系統組成：農業土壤環境監測系統主要由監控中心、通信網路、遠程監測設備和土壤墒情檢測設備四部分構成。 ◆ 監控中心 硬體主要由伺服器、計算機、交換機、印表機等組成。軟體主要有操作系統軟體、資料庫軟體、DATA86土壤墒情監測系統軟體組成。 ◆ 通信平台 包括中國移動GPRS網路和INTERNET公網。系統計劃採用公網專線的組網方式，監控中心需具備可上外網的固定IP地址。 ◆ 遠程監測設備 遠程監測設備可根據供電類型分為市電供電土壤墒情監測終端、太陽能供電土壤墒情監測終端DATA-6311和電池供電土壤墒情監測終端DATA-6216。針對土壤墒情監測點分散分佈、不易布線的特點，建議選用太陽能供電型土壤墒情監測終端。 ◆ 土壤墒情檢測設備 根據監測需求，可採用1路土壤水分感測器實現單點墒情檢測；也可採用多路土壤水分感測器，並將感測器布置在不同的深度，實現監測點的剖面土壤墒情檢測。功能特點：土壤水分自動測定系統可實現全天候不間斷監測。現場遠程監測設備自動採集土壤墒情實時數據，並利用GPRS無線網路實現數據遠程傳輸；監控中心自動接收、自動存儲各監測點的監測數據到資料庫中。系統主要功能如下：● 符合最新墒情監測規範SL 364-2006。● 實時監測土壤水分，各監測點可靈活進行單路測量或多路剖面測量。● 土壤水分超過預先設定的限值時，立刻上報告警信息。● 可擴展土壤溫度、電導率、PH值以及地下水參數、氣象參數等監測功能。● 數據採集、存儲頻率可靈活調整，可遠程設置監測設備工作參數。● 遠程監測設備只在採集數據時才給感測器供電，一方面節約了能源，另一方面避免了因長期供電導致土壤物理性質變化所形成的測量誤差。● 支持GPRS、短消息、區域網等多種通訊方式，推薦採用GPRS無線通訊。● 可同時將監測數據上報至多個中心。● 具備遠程設備維護功能，可擴展遠程拍照功能。● 具備監測數據、報警數據的統計、分析功能，數據報表可導出、可列印輸出。● 監測系統軟體具備GIS功能，可在地圖上顯示各監測點的詳細分佈位置。● 監測系統軟體支持通過OPC介面與其它系統對接。硬體設備：（1）、土壤墒情監測終端◆ 安裝方式：立桿安裝或壁掛安裝。◆ 供電方式：太陽能供電。◆ 對感測器供電電壓：10~30V。◆ 與監控中心通信方式：GPRS。◆ 數據上報方式：實時上報。◆ 核心產品：監測終端內的核心產品選用DATA-6311型低功耗測控終端。該產品集數據採集、顯示、傳輸、存儲功能於一體，採用低功耗設計，特別適用於太陽能供電的監測現場，可大大減少太陽能供電成本並降低施工難度。產品特點1、數據採集、傳輸一體化設計。2、GPRS實時在線功耗低，在線平均電流≤10mA。3、可選配水文、水資源等多種數據傳輸規約。4、支持各家組態軟體，支持用戶自行開發軟體系統。技術參數硬體配置：6路PI、4路DI、4路AI、3路DO、2路串口。存儲容量：4M。供電電源：10V～30V DC。功 耗：待機電流＜0.1mA/12V；在線電流≤6mA/12V；發送電流≤60mA/12V；實時在線平均電流：≤10mA/12V。工作環境：溫度：-40～+85℃；濕度：≤95%。安裝方式：導軌式。外形尺寸：145x100x65mm。 ◆ 工作原理示意圖：（2）、土壤水分感測器水分是決定土壤介電常數的主要因素。測量土壤的介電常數，能直接穩定地反應各種土壤的真實水分含量。土壤水分感測器可測量土壤水分的體積百分比，與土壤本身的機理無關，是目前國際上最流行的土壤水分測量方法。土壤水分感測器是一款高精度、高靈敏度的測量土壤水分的感測器。性能指標：測量參數：土壤容積含水量。單 位：%（m3/m3）。量 程：0～100%（m3/m3）。精 度：±2%（m3/m3）。測量區域：90%的影響在圍繞中央探針的直徑3cm、長為6cm的圓柱體內。穩定時間：通電后約1秒。響應時間：響應在1秒內進入穩態過程。工作電壓： 12V~24V DC。輸出信號：4～20mA標準電流環。密封材料：ABS工程塑料。探針材料：不鏽鋼或銅。電纜長度：標準長度5m。遙測距離：小於1000米。主要特點：① 高穩定性，安裝維護操作簡便。② 支撐的材料為環氧樹脂，強度和壽命得到保證。③ 密封性好，可長期埋入土壤中使用，且不受腐蝕。④ 採用標準的電流環傳送技術使其具有抗干擾能力強，傳送距離遠，測量精度高，響應速度快。⑤ 土質影響較小，應用地區廣泛，適合中國國情。

農業氣象環境監測

農業氣象環境監測適用於風向、風速、雨量、氣溫、相對濕度、氣壓、太陽輻射、土壤溫度、土壤濕度等多個氣象要素進行全天候現場監測。系統可自動採集氣象監測數據，通過GPRS/CDMA無線網路平台傳送至氣象監測中心伺服器，工作人員足不出戶，即可了解到各氣象監測站的實時氣象監測數據。

農業氣象環境監測現場通信設備採用GPRS RTU設備DATA-6311或GPRS DTU模塊DATA-6123。設備平均工作電流＜10mA，可大大降低現場太陽能供電單元如蓄電池、太陽能電池板等外圍設備成本。系統組成: 氣象實時監測系統主要由監控中心、通信平台、遠程監控設備、現場計量儀錶組成。監控中心：硬體主要由伺服器、客戶端和印表機組成。軟體主要由操作系統軟體、資料庫軟體和氣象自動監測系統軟體構成。監控中心需具備固定IP地址，氣象自動監測系統軟體採用B/S結構設計，滿足遠程瀏覽需求。通信平台：中國移動GPRS/GSM網路（備用通道）、INTERNET。遠程監控設備：GPRS RTU設備或GPRS DTU模塊、太陽能供電單元。

現場計量儀錶：風向、風速、雨量、氣溫、相對濕度、氣壓、太陽輻射、土壤溫度、土壤濕度等各類感測器，根據實際監測需要配置。

現場設備連接示意圖：監測現場的數據採集和傳輸可根據具體情況分別採用以兩種方式： （1）數據採集傳輸採用超低功耗的數據採集傳輸一體化設備GPRS RTU（DATA-6311），一套設備同時完成數據採集和GPRS無線傳輸兩個功能。

（2）數據採集通過數據採集器集中採集，並將採集到的各種感測器數據通過串口輸出給GPRS DTU模塊（DATA-6123），通過GPRS DTU模塊實現GPRS無線傳輸功能。