20100804-气测函〔2010〕170号文-自动土壤水分观测规范(试行)(3)

自动土壤水分观测规范（试行）

3.2.4通信接口与通讯模块

联接采集器与计算机、计算机与中心站、采集器与中心站等的通信连接设备。 ⑴采集器应具有采集电压、电流、频率、并行码、计数输入等信号的能力，以连接各种传感器，测量相应气象要素，并可进行扩展。

⑵采集器应至少配置2个通信接口，既可以支持本地通信，又可以通过扩展其它通信设备实现远程通信。

⑶远程通讯模块，可支持无线通讯。 3.2.5微机

系统微机用作采集器的终端，采集软件和业务软件运行的基本配置要求。3.3软件

3.3.1采集软件

采集软件由厂家按本规范要求编制，写在采集器中。其主要功能有：⑴接受和响应业务软件对参数的设置和系统时钟的调整接调整，但必须保证采集器和计算机时钟一致）⑵实时和定时采集各传感器的输出信号，经计算、处理形成土壤重量含水率、土壤相对湿度和土壤有效水分贮存量等观测要素值，见本规范附录⑶存储和传输土壤重量含水率、土壤相对湿度、土壤水分总贮存量和土壤有效水分贮存量等观测要素值，见本规范附录⑷运行状态监控。 3.3.2业务软件

业务软件根据农业气象观测业务的需要编制，要功能包括：参数设置、实时数据显示、定时数据存储、运行监控，数据维护、数据审核、报表编制，形成统一的数据文件等。3.4主要功能

3.4.1初始化功能

操作员须通过终端，输入或修改嵌入式软件必要的业务参数，拔海高度，检定与维护记录、时间、传感器参数、数据缓冲文件位置、质量控制等方面的参数等。 3.4.2数据采集功能

采集器分别对挂接的传感器按预定的采样频率进行扫描，成数据信号。 3.4.3数据处理功能

将采样信号按规定的采样算法处理成符合格式要求的数据文件。土壤水分测量数据文件、实时土壤水分测量数据文件。

；

4。

由国务院气象主管机构颁发。

—6—

应能满足

3；

其主如站点的地理位置、并将获得的电信号转换文件包括：正点实现对采集器的监控、数据处理和存储，（时钟也可在采集器上直

自动土壤水分观测规范（试行）

3.4.4数据存储功能

包括采集器内部的数据存储和采集器外围设备的数据存储。

采集器内部的数据存储。采集器至少能够存储一个月的正点土壤水分体积含水量，采集器内部的数据存贮器应具备掉电保存功能。

外围设备的数据存储。在计算机的磁盘存储器中，存储正点土壤水分测量数据文件、实时土壤水分测量数据文件，包括经过处理的数据、人工输入数据、质量控制信息（内部管理数据）等。 3.4.5数据传输功能

将采集器采集的数据及时传输到终端。根据响应方式的不同，可分为两种情况：定时传输是在设定时间下的传输，即土壤水分自动监测仪器正常运行时的自动传输；响应终端命令的传输，即人工干预下的传输。距离设备，对采集器进行控制，如更新程序、设置参数、测试调试等。3.4.6系统管理功能

⑴质量监控功能

采集器应分级并采用多种方法对采集的数据进行质量监控。主要包括以下内容：A. 出错总量报告与标识。B. 界限值检测。体积含水量不能为负值、采样值合理性每次采样值在正常传感器测量范围内。C. 时间一致性检查。验证瞬时值的变化率，可检测不真实的尖峰或跳变值，判断传感器是否损坏。⑵时钟管理功能

采集器提供高精度实时时钟，保系统内时间的同步。采集器实时时钟走时误差不大于⑶状态监测功能

采集器应设置自动监测关键部件运行状况的内置式装置，门狗计时器和用于监测电路某些部分的测试电路。显示状态信息，用于设备的运行控制和维护。测检查和补收机制。建立报警机制。⑷现场软件升级功能

基于采集器的本地通信口，可以在现场为采集器进行嵌入式软件升级。3.5采样和算法

3.5.1采样

土壤体积含水量的采样频率为每分钟3.5.2算法

⑴10分钟平均值

这种情况下，

应配有相应的软件，终端和采集器之间应建立完善的数据缺次。 —

往往还允许通过终端或远(粗大误差秒/月。如电源故障监测器、 )检查，验证确看

以采集器时钟为准，定时与微机终端进行校时，15

可在终端自动

1—7自动土壤水分观测规范（试行）

取10分钟内的10个采样值，作质量控制后求算术平均，即为该10分钟时段内的土壤体积含水量观测值。

⑵正点瞬时值

小时正点前10分钟的平均值记为正点瞬时值。 ⑶小时平均值

对前1小时内的 6个 10分钟平均值作质量控制后求算术平均，即为该小时土壤体积含水量观测值；超过2次10分钟平均值丢失，则当前小时平均值标识为“缺失”。

⑷导出量的计算方法 i. 土壤重量含水率以土壤体积含水量与土壤容重的比值表示。w：土壤重量含水率（Q：土壤体积含水量（?：地段实测土壤容重（ii. 土壤相对湿度以重量含水率占田间持水量的百分比表示。R：土壤相对湿度（w：土壤重量含水率（fc：田间持水量（用重量含水率表示，iii. 土壤水分贮存量土壤水分总贮存量指一定深度v：土壤水分总贮存量（?：地段实测土壤容重（h：土层厚度（w：土壤重量含水率（iv. 土壤有效水分贮存量土壤有效水分贮存量是指土壤中含有的大于凋萎湿度的水分贮存量。u：有效水分贮存量（?：地段实测土壤容重（

w＝Q?

%）；

%）； g/cm3）。

R?wf?100%c

%），取整数记载；

%）；

%）。

（厚度）的土壤中总的含水量，v???h?w?10

mm），取整数记载； g/cm3）；

cm）；

%）。

u???h?(w?wk)?10mm）； g/cm3）；

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以水层深度mm表示。

自动土壤水分观测规范（试行）

h：土层厚度（cm）；

w：土壤重量含水率（%）；

wk：凋萎湿度（用重量含水率表示）。

第4章 仪器安装与维护

4.1基本要求

⑴自动土壤水分观测站建设前，按照本规范建设工作。

⑵设备安装前应认真阅读仪器技术手册，按照要求进行安装。土壤水分传感器按本规范2.1要求安装在观测场规定的位置上，班室内，保证设备的安全。⑶传感器的安装层数和高度应符合土壤水分观测的要求。⑷计算机、打印机及其电源⑸传感器和数据采集器用专用电缆连接。⑹做好安装区域的保护，应该在传感器安装区域、数据采集器安装区域以及通讯电缆敷设区域做明显的标识和围栏，避免观测设施遭受破坏。4.2传感器的安装

4.2.1探针式传感器

插针式传感器平行于地面安装，器埋设、联机检查、原土回填等步骤进行。⑴做安装剖面：在传感器安装点向北约×0.7m（宽）×1.2m（高），挖土同时在各安装层次进行环刀取土，用于测定土壤水文、物理常数。传感器的埋设层次、安装剖面示意、实际效果见图图4.1 传感器的埋设层次、安装剖面示意、实际效果图⑵传感器定位：在土壤剖面上根据各传感器安装层次确定各层传感器的安装定位

2.1要求进行观测场选址，做好基础数据采集器可安装在观测场内或观测值

（蓄电池、UPS电源）等设备均安放在观测值班室内。

传感器安装按照做安装剖面、传感器定位、传感

18cm处挖安装剖面，剖面大小1.2m（长）4.1。

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自动土壤水分观测规范（试行）

点(见图4.2)。为减少相邻层次间影响，将8支传感器按安装层次间隔为两列进行安装。

图4.2 传感器安装定位

⑶传感器埋设：使用专用土钻以各传感器安装定位点为中心，沿与土壤剖面垂直方向做安装孔，安装孔的深度约为18cm。使用专用的电木底座将传感器插入安装孔。在土壤剖面制作线槽，分别将各传感器电缆经传感器线槽引至垂直主线槽后固定，统一引出地面 (见图4.3) 。传感器的引线在线槽中不易拉的太直，应以S型布置，或者留有部分余量，避免将来回填土沉降后，将传感器引线拉断。

图4.3 传感器埋设及安装效果图

⑷联机检查：将各传感器接入数据采集器，联机检查正常后再进行回填操作。 ⑸原土回填：在土壤剖面上做电缆布设槽，将传感器电缆固定在槽内。然后按照“后出先回填”的原则进行原土回填，要求逐层压实。土壤回填后，第一次大的降水后，应该及时检查土壤水分传感器安装区域，回填土是否发生沉降及沉降的多少，适当的给予补充并压实。 4.2.2插管式传感器

插管式传感器垂直于地面安装，传感器的安装需要专用的安装工具（专用三脚架、取土钻、大锤等），安装步骤如下：

⑴在安装地点展开并固定三脚架，将三脚架的水平调节好，根据传感器安装深度选择合适长度的护棺，并将护管插入安装支架。

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