农业小环境检测系统

第一章 概 述

一、简 介

农业小环境检测系统是一个功能强大的环境数据采集处理系统，它包含了温度、湿度、露点、光照强度、光量子、CO2浓度、风速、风向、雨量、土壤温度、土壤水份、土壤PH值、EC电导率等环境数据的采集与处理功能，广泛应用于农田、林场、养殖场等农林生产、科研项目。根据用户具体需求，本系统多项参数可以任意自由组合，最多可以集成多达127个数据参数项目，每个系统可以集成最多16个同类型参数。

图1 系统简要图

二、功能及特点

1．数据自动采集、实时显示；

2．自动保存数据，最多可保存16000组数据，并可查看记录；

3．数据上传到电脑，数据导出到Excel、数据曲线绘图、图普打印；

4．环境参数包括温度、湿度、露点、光照强度、光量子、CO2浓度、风速、风向、雨量、土壤温度、土壤水份、土壤PH值、EC电导率；

5．多种供电模式以适应不同场合不同用户需求：电池、电源适配器、太阳能； 6．可配备GPS，地理位置定位(选配)；

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三、结 构

1、单参数系统（系统只安装一个传感器）结构如图2

图2 单参数系统结构图

传感器通信线主控器主控器-电脑通信线电脑 1、多参数系统结构如图3

图3 多参数系统结构图 传感器2传感器1„„传感器N通信集线器电脑通脑线信集线器-主控器通信线主控器-电主控器

第二章

一、 技术参数 工作电源： 工作电流： 重 量： 尺寸（长×宽×高）： 环境温度： 相对湿度：

TPM-1主控器

DC 5V~12V；

<5mA； 300g；

160mm×75mm×30mm； -40℃～80℃； ≤100%RH

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存储数据量： 二、 功能说明 ● 显示窗口：

最大16000组数据

1、一个页面显示一个项目参数； 2、通过向上和向下键来切换显示项目；

3、H或A ，H为手动储存数据 A为自动保存数据；

主控器前面板由液晶屏显示窗口部分、功能按键部分组成。电源开关按住3秒打开工作电源，再按住3秒钟关闭工作电源；其它部分说明如工下图：

● ：存储满 1/3：3个项目，当前显示第1个项目 A：自动保存 125组数据 图 4 显示界面图-1 ● ：存储满 1/3：3个项目，当前显示第1个项目 H：手动保存 263组数据 图 5 显示界面图-2 “----”通信失败 H：手动保存 263组数据 图 6 显示界面图-3 ● ：存储满 1/3：3个项目，当前显示第1个项目 ● 功能按键： 操作说明：

1、开机：接通电源后，进入测试界面，按住“电源”键3秒关机或重新开机； 2、显示项目切换：按向上和向下键，切换显示项目；

3、查看记录：在项目检测界面，按确认键进入查看记录数据界面，再按确认键返回检测界面如图7；

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1076：现在显示的是第1076条记录 2810：当前有2810条记录 图7 显示界面图-4

4、传感器检测：此时界面显示上次掉电前的测试界面，并对其进行自动测试（针对掉电前从机无变化的情况），按照掉电前的模式进行测试。若增加或减少从机个数，主机必须重启扫描从机，以确保从机能被主机识别。主机重启方法：长按“自动/手动”键达3S以上，主机会进入重启状态，重新扫描从机,，并清除所有存储数据。

5、手动与自动切换：开机默认手动保存数据，屏幕右下角显示H，需按保存键保存测试参数，如需切换储存状态应按自动/手动按钮，自动状态下显示A，系统按照预设定的时间存储参数；每存储一组数据，屏幕左下角显示数据加一。 按住“自动”键3秒钟，可以搜索项目传感器。

6、自动状态下设置采样间隔：按设定键屏幕会出现（如图8），再按设定键可对时、分、秒进行设定，按∧、∨键设定采样时间大小，设置完毕按确定键返回。

设置保存时间频率 00时01分00秒 图8 显示界面图-5

7、发送数据：将仪器自带数据线与电脑连接，按发送键将存储的数据发送给计算机，通过计算机软件将数据转化成图形曲线、EXCEL表格或记事本文档（具体操作请参考软件通讯使用说明）。

8、在存储数据满载的情况下，屏幕出现“●”图案，按删除键删除所有数据。

第二章

一、 技术参数 工作电源： 工作电流： 重 量：

TP-TRHDP-1温湿露传感器

DC 5V~12V； ≤300uA； 100g；

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尺寸（长×宽×高）： 26mm×84mm×16mm； 环境温度： -50℃～80℃； 相对湿度： ≤100%RH；

测量精度： 温度±0.1℃，湿度±2%（<80%时）±5%（>80%时），

露点±0.2℃；

测量范围：

温度-40℃~120℃，湿度0%~100%，露点0%~100%；

二、 功能说明

NS-TRHDP-1传感器是一款含有已校准数字信号输出的温度、湿度、露点三个参数的复合型传感器。它应用工业COMS 过程微加工技术（CMOSens®），确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14 位的A/D 转换器以及串行接口电路在同一芯片上实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。每个NS-TRHDP-1传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。 三、 安装要点

1．通风，安装位置空气环境通风良好；

2．无热源，比如白炽灯等(需要探测选定对象时除外，如检测空调出风口温

湿度等)；

3．防水，注意此探头可以检测空气湿度，但不能浸水，安装时要防止雨水

流入探头内。

第三章 TP-PT-1光照度传感器

一、 技术参数 工作电源： DC 5V~12V； 工作电流： <1mA； 重 量： 300g； 尺寸（长×宽×高）： 50mm×50mm×48mm； 环境温度： -40℃～80℃； 光谱响应 400~700nm 相对湿度： ≤95%RH； 测量精度： ±5 lux； 测量范围： 0~20000 lux 二、 功能说明

光照度，即通常所说得勒克司度（lux），表示被照射主体表面单位面积上受到的光通量。TP-PT-1光照度传感器利用半导体PN结的光生伏特效应及高精密仪表运放来检测环境光照强度，同时内部的温度补偿电路使得探头在不同气温条件获得同样的检测精度。 光源平行水平面图9 光照度传感器安装示意图

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三、 安装要点

1．通光，被检测位置不应有任何人为遮光物体，

2．不要任何防水玻璃罩，探头本身具有防水功能；

3．探头水平放置(如图9)，由于探

头核心器件半导休部分表面是一层透明玻璃材料，玻璃对光线的反射随光线入射角度不同而不同，因此探头安装时水平放置，以保证检测精确度。

4．在风沙或灰尘灰层较重的环境下使用，要经常清除探头玻璃表面的灰尘。

第四章 TP-CO2-1二氧化碳传感器

一、 技术参数 工作电源： DC 5V~12V； 工作电流： 平均30mA，最大150mA 重 量： 200 g； 尺寸（长×宽×高）： 56mm×78mm×35mm； 环境温度： -40℃～80℃； 相对湿度： ≤95%RH；

测量精度： 40ppm + 测量值×3% 测量范围： 0~2000ppm 二、功能说明

TP-CO2-1二氧化碳传感器是基于远红外吸收原理研制而成的，适用于快速、在线，传感器选用二氧化碳最强的吸收带 — 4.26um红外线作为吸光光度的光源，该区域可以有效避免水蒸气的干扰。红外线CO2分析就是通过检测CO2对4.26um光谱的吸收来测定光合作用过程中CO2的变化量。因为CO2吸收的4.26um红外光能与其吸收系数（K）、气体的浓度（C）和测定的气室长度（L）有关，并服从朗伯-比尔定律：ln(E0/E)=εLC, 因为测定仪在设计过程中将确定了Eo（入射光强度）和L（气室长度），ε为吸光系数，而E（出射光强度）就有了与C（被测气体浓度）的对应关系，通过测定E就可计算出CO2浓度。传感器中采用多点校准曲线，有效解决高浓度下实际吸光曲线偏离朗伯-比尔曲线的偏差。 三、 安装要点

1．通风，安装位置空气环境通风良好，让探头周围实时反应被测环境的CO2

浓度；

2．防水，防止大量水份浸入探头。

第五章 TP-WS-1风速传感器

一、 技术参数 工作电源： DC 5V~12V； 工作电流： ≤1mA 重 量： 400g； 尺寸（长×宽×高）： 180mm×180mm×230mm； 环境温度： -40℃～80℃； 相对湿度： ≤95%RH； 测量精度： ±0.1ms/s 测量范围： 0～45m/s 二、 安装要点

1．风速传感器固定底座如图10所示，安装不能将中间的通信孔庶住。

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底座固定孔通信口

图 10 风速风向传感器底座安装

第五章 TP-WD-1风向传感器

一、 技术参数 工作电源： DC 5V~12V； 工作电流： ≤1mA 重 量： 600g； 尺寸（长×宽×高）： 13mm×180mm×260mm； 环境温度： -10℃～80℃； 相对湿度： ≤95%RH； 测量精度： ±1° 测量范围： 0～359度 二、 功能说明

传感器摆叶尾指针所批的方向就是风向，摆叶转一周是360度，因此用度数的型表示风向(0°~359°)。 三、 安装要点

1．风向传感器固定底座如图10所示，安装不能将中间的通信孔庶住。 2．安装时，首先确定底座0°方向上的位置，然后将0°方向位置朝向正北

方向，这样东南西北四个方向的度数分别为90°、180°、270°和0°。同样，用户也可以将0°方向朝东，这样东南西北四个方向的度数就分别为0°、90°、180°和270°

第六章 TP-PH-1光量子传感器

一、 技术参数 工作电源： DC 5V~12V； 工作电流： ≤1mA 重 量： 300g； 尺寸（长×宽×高）： 50mm×50mm×48mm； 环境温度： -10℃～80℃； 相对湿度： ≤95%RH； 测量精度： ±1μmol/m2/s 测量范围： 0～2000μmol/m2/s 二、 功能说明

测量有利于植物光合（400-700毫微米波长）的摩尔光量子辐射量，用来测量传感器能感应部分的平均光合有效辐射（PAR）。 三、 安装要点

1．通光，被检测位置不应有任何人为遮光物体，

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2．隔热，光量子检测的是太阳辐射能量的一个参数，红外线等辐射同样在

内，因此传感器周围不能放置有热源或其他光源。

第七章 TP-R-1雨量传感器

一、 技术参数 工作电源： DC 5V~12V； 工作电流： ≤200uA 重 量： 2500g； 尺寸（长×宽×高）： 240mm×240mm×545mm； 环境温度： 0℃～80℃； 相对湿度： ≤95%RH； 测量精度： 0.1mm 测量范围： 0～4mm/min 二、 功能说明

1．传感器有承水器、上翻斗、计量斗、计数翻斗等构成，其工作过程是：雨水由承水口汇集，进入上翻斗，上翻斗的作用是使降水强度近似大降小强度，然后进入计量，计量翻斗翻动一次为0.1言之凿凿降水量。随之雨水由计量翻斗倒入计数翻斗。计数翻斗转一次，计数翻斗中部的干簧开关在小磁钢的作用下闭合一次，这样微控器就可以接收到一个信号。

. 2． 微控器对信号进行统计分析，得出24小时雨量和24小时内的最大小时雨量两个参数，传递上主控器，因此传感器上电后开始统计雨量，每隔24小时将一组统计数据发送到主控器一次。 三、 安装要点

1．底盘用三个螺钉固定在混凝土底

座或木桩上，先调节水平螺钉，将仪器调整到水平位置（传感水平泡内的水泡在中心圆圈内），再逐步拧紧螺栓上螺帽，并反复调整，并反复调整水平泡。

2．注意仪器保护，防止碰撞变形，使

用过程中要根据当地实际情况定期清淤，检查和疏通水道，翻斗部件翻转过程如有阻滞，应用清水清洗，轴承处切勿加油，以免吸尘。

图11 雨量桶安装示意图

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第八章 TP-ST-1土壤温度传感器

一、 技术参数 工作电源： DC 5V~12V； 工作电流： ≤200uA 重 量： 400g； 尺寸（长×宽×高）： 300mm×36mm×36mm； 环境温度： -40～80℃； 相对湿度： ≤95%RH； 测量精度： ±0.3℃ 测量范围： -40℃～80℃ 二、 功能说明

可连续监测土壤的温度，大容量存储，耐腐蚀，适于各类土壤的温度测量。 三、 安装要点

1．检测时，将不锈钢探针完全埋于土壤之中，

如图12所示。

图12 土壤温度传感器安装示意图

第九章 TP-SR-1土壤水份传感器

一、 技术参数 工作电源： DC 5V~12V； 工作电流： ≤200uA 重 量： 600g； 尺寸（长×宽×高）： 185mm×60mm×60mm； 环境温度： -50℃～80℃； 相对湿度： ≤95%RH； 测量精度： ±0.2% 测量范围： 0%～100% 二、 功能说明 TP-ST-1采用的是符合《土壤墒情监测规范SL000-2005 中华人民共和国水利行业标准》的时域反射（TDR）技术，利用土壤中的水和其他介质介电常数之间的差异及时域反射测试技术（Time Domain Reflectometry）研制的，具有快速、便捷和能连续观测土壤含水量的优点。该传感器配制灵活、测量精度高、性能稳定。安装时不破坏土壤结构，操作方便，可靠性高，维护及检定极为方便，可以方便实现《土壤墒情监测规范SL000-2005 中华人民共和国水利行业标准》的垂

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度1点法直至六点法，实现温室环境监测、土壤墒情采集、自动灌溉控制等系统集成，实现水分的长期动态连续监测。 三、 安装要点

1．检测时，将不锈钢探针完全埋于土壤之中，如图12所示。

图13 土壤水份传感器安装示意图

第十章 上位机软件

一、 基本配置

CPU：1.07GHZ以上，内存128M以上，操作系统：Windows2000、WindowsXP ，安装Excel2000或更更高版本。 二、 软件安装

双击“setup.exe”文件,程序自动运行，点击下一步。直至出现许可证协议界面，选择接受协议，点击下一步。选择安装目录，然后一直点击下一步直到安装完成。 三、

软件使用

1．将主机控制器线与上位机控制器线连接好，打开软件。按下主控器发送键，将数据发送到上位机。界面上显示所存储测试项目数据的对应曲线如图14。

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2．数据上传后，软件界面正中会显示相应参数的曲线图，右下角表格里会显示对应在线传感器项目、采样时间间隔、总数据存储量等信息。用鼠标单击表格内某行，图型区就会单独显示相应参数的曲线图。

图14 软件界面图

2．数据保存及图谱复制

依次点“文件”―＞“数据保存”，将数据保存到Excel工作表中。 依次点“文件”―＞“复制图谱”，可将当前图型区内的曲线图复制到系统剪切板上，用户通过粘贴菜单或Ctrl+V快捷键粘贴到Word等文档当中。

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第十一章

一、 系统型号及传感器配置

设备配置

数 量 □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ 系统型号统型号 名 称 温度 湿度 露点 光照度 风速 风向 二氧化碳 光量子 雨量 土壤温度 二、装箱单

名称 主机 通 信 线 安装光盘 电源适配器 6口集线器 产品说明书 产品保修卡合格证

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型号 TP-M-1 TP-DB9 TP-USB-SP2-B-2M TP-CD-R MD-2000 TP-HUB-6 TP-SMS-A1 TP-BXK-A1 单位 台 数量 条 张 个 只 本 张 其他配套仪器:

仪器名称 土壤养分速测仪 土壤水份测量仪 型号 TPY-6A TZS-I TZS TZS-II 仪器名称 作物营养诊断仪 型号 ZYY-1 光合有效辐射计 （光量子计） 农林小气候采集系统 （田间环境记录仪） 温湿光三参数记录仪 GLZ-A GLZ-B GLZ-C NL-5 DJL-18 TNHY-4 TNHY-6 TZS-IW 土壤水分温度测量仪

TZS-W TZS-IIW 土壤水分温度记录仪 TZS-IX 土壤水分温度记录仪 TZS-2X 土壤水分温度记录仪 TZS-3X 手持式农业环境监测仪 TNHY-7 TNHY-9 TNHY-11 温湿度记录仪 温度照度记录仪 二氧化碳记录仪 风向风速记录仪 TPJ-20 TPJ-22 TPJ-26 TPJ-30 TPJ-32 GY-3 GY-4 TD-45 ZDDN-II 笔式土壤水分计 土壤硬度计 数显土壤硬度计 土壤紧实度仪 BS-30 BS-40 TYD-1 TYD-2 TJSD-750 TJSD-750-II 雨量记录仪 叶绿素测定仪 活体叶面积测量仪 TYS-A TYS-B YMJ-A YMJ-B 水果硬度计 水果糖度计 自动型凯氏定氮仪

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