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        基于物聯(lián)網(wǎng)的土壤鹽漬化實(shí)時(shí)監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2018-01-10 02:20:45付騰飛陳廣泉徐興永劉文全
        海洋技術(shù)學(xué)報(bào) 2017年6期
        關(guān)鍵詞:測量系統(tǒng)

        付騰飛,陳廣泉*,徐興永,劉文全,蘇 喬

        (1.國家海洋局第一海洋研究所 海洋沉積與環(huán)境地質(zhì)國家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266061;2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室 海洋地質(zhì)過程與環(huán)境功能實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266061)

        鹽漬土作為困擾人類的五大土壤問題之一,在全球有著廣泛的分布。據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上約有950,000,000 ha的土壤受到鹽漬化的危害[1],鹽漬土其按照所處地理位置的不同,被劃分成內(nèi)陸鹽漬土和濱海鹽漬土[2]。濱海鹽漬土由于其所處地理位置的特點(diǎn),地下水埋深度較淺,蒸發(fā)量大且時(shí)常有海潮倒灌,造成其水分、鹽分變化較為劇烈,因此,鹽漬土的原位、實(shí)時(shí)、自動監(jiān)測系統(tǒng)對于合理管理土地資源具有重要的作用。

        目前,鹽漬土的監(jiān)測研究工作已經(jīng)開展了很長時(shí)間,主要包括直接測量土壤性質(zhì)法、遙感影像法[3]、水鹽模型[4]等。這些方法各具優(yōu)缺點(diǎn),例如:直接測量法雖然簡單準(zhǔn)確,但卻耗時(shí)耗力;遙感影像法雖然自動化程度高,但卻需要豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在這些方法中電學(xué)測量法由于其監(jiān)測無損性、連續(xù)性以及數(shù)據(jù)的易取得性而被廣泛應(yīng)用在鹽漬土的監(jiān)測領(lǐng)域,土壤的電學(xué)性質(zhì)是指示其含鹽量的一個(gè)重要指標(biāo),很多學(xué)者曾致力于此方面的研究,起初研究者如Archie等[5]利用土壤電導(dǎo)率來描述土壤特性。隨后,Rhoades等[6]研究人員利用土壤的電學(xué)特性來測量土壤的鹽度。目前常用于鹽漬化監(jiān)測分析的電學(xué)方法主要包括以下4個(gè)方面:(1)電導(dǎo)率法;(2)利用時(shí)域反射計(jì)(TDR)[7];(3)電磁感應(yīng)測量法(EM)[8];(4)電阻率法[9-10]。

        土壤電導(dǎo)率因其化學(xué)組成不同而存在差異。美國鹽漬土研究所在1954年確立了通過測量土壤浸出液的電導(dǎo)率來判定土壤鹽度的方法,McNeal等[11]于1970建立了土壤電導(dǎo)率與土壤浸出液離子摩爾體積濃度的關(guān)系,通過測量浸出液電導(dǎo)率來轉(zhuǎn)化得到土壤鹽度,Bohn等[12]首先利用2根恒距離放置的電極來測量浸出液電導(dǎo)率,后來有人利用土壤飽和浸出液的電導(dǎo)率來代表鹽度,起初研究發(fā)現(xiàn)易溶解鹽溶解所需要的水土比為2.5:1,后來人們將土壤鹽分全部溶解所需的水土比為5:1,這也是目前常用于測量土壤鹽度的浸出液制備時(shí)的水土比。但是后來人們發(fā)現(xiàn)這樣做不符合實(shí)際土壤的含水率,因?yàn)橥寥乐械臍狻⒁?、固三相都受水土比的影響。而且測量大尺度土壤鹽度變化樣品的土壤浸出液電導(dǎo)率消耗的時(shí)間和財(cái)力太大,所以隨著研究的深入,人們逐漸采用表觀電導(dǎo)率[13]代替土壤溶液、浸出液電導(dǎo)率來判定土壤鹽度。土壤表觀電導(dǎo)率的原理表現(xiàn)為一定含水量土壤的電導(dǎo)率主要是由大孔隙中的土壤溶液及其中的鹽類物質(zhì)所決定,表觀電導(dǎo)率與鹽漬化程度密切相關(guān),同時(shí)受到土壤中粘土礦物中可交換的陽離子及土壤顆粒的密集程度的影響[14]。而且由于土壤的電學(xué)性質(zhì)易受到溫度、含水率等因素的影響,因此采用電學(xué)方法進(jìn)行土壤監(jiān)測時(shí),需要綜合考慮各個(gè)因素對電學(xué)性質(zhì)的影響。

        盡管各種監(jiān)測方法技術(shù)相對成熟,但是目前多為定期取樣或者監(jiān)測,缺少一種能夠遠(yuǎn)程、原位監(jiān)測土壤各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)測平臺。為解決上述問題,本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)土壤監(jiān)測系統(tǒng),通過在各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)測量終端,利用測量終端進(jìn)行土壤性質(zhì)的原位檢測,然后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心,進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的存儲、處理并發(fā)布,從而為監(jiān)測區(qū)域內(nèi)土壤性質(zhì)的現(xiàn)狀評價(jià)以及變化趨勢的分析預(yù)警提供硬件方面的技術(shù)支持,這對于濱海后備土地資源的有效利用和管理具有重要的意義。

        1 監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

        系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)包括傳感器終端、系統(tǒng)下位機(jī)和系統(tǒng)上位機(jī)三部分。傳感器和下位機(jī)采用柔性有線連接,上位機(jī)和下位機(jī)采用物聯(lián)網(wǎng)連接。監(jiān)測人員通過上位機(jī)可以對原位系統(tǒng)發(fā)出指令(監(jiān)測起始時(shí)間、監(jiān)測頻率等),終端按照指令能夠同步采集監(jiān)測點(diǎn)的溫度、電導(dǎo)率和含水率隨時(shí)間的變化情況,監(jiān)測數(shù)據(jù)在下位機(jī)進(jìn)行自動存儲的同時(shí)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)送到上位機(jī),進(jìn)行發(fā)布、存儲、查詢和管理,從而實(shí)現(xiàn)鹽漬土的多參數(shù)、原位動態(tài)監(jiān)測。監(jiān)測系統(tǒng)各部分連接示意圖如圖1所示。

        圖1 土壤鹽漬化多參量原位監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及接口連接示意圖

        1.1 傳感器終端優(yōu)化設(shè)計(jì)

        土壤電導(dǎo)率受到離子濃度、粘土含量、礦物質(zhì)含量、容重、溫度的影響。因此為了更準(zhǔn)確地測量電導(dǎo)率,本套監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器終端目前主要包括以下4個(gè)傳感器:溫度、pH、電導(dǎo)率及含水率傳感器。傳感器終端與下位機(jī)采用柔性連接,傳感器終端示意圖如圖2所示,傳感器終端各參數(shù)如下。

        圖2 傳感器終端示意圖

        1.1.1 溫度傳感器 目前的電導(dǎo)率儀器都顯示的是25℃時(shí)的電導(dǎo)率,這是由于電導(dǎo)率在溫度升高1℃時(shí),電導(dǎo)率大概增加1.9%,為了能夠更好地對電導(dǎo)率變化進(jìn)行修正,所以當(dāng)溫度變化超過10℃,就必須考慮溫度對電導(dǎo)率的影響,將其統(tǒng)一至25℃的電導(dǎo)率,其公式如下:

        式中:fT為溫度影響系數(shù);EC25℃為修正為25℃時(shí)的電導(dǎo)率;ECT為在溫度為T℃時(shí)測量的電導(dǎo)率。

        Sheets et al.(1995)推導(dǎo)出溫度影響系數(shù)fT的公式如下:

        本溫度傳感器采用DS18B20探頭,將其與電導(dǎo)率模塊一起用環(huán)氧樹脂封裝,大大縮減了傳感器終端的體積。測量土壤溫度時(shí),埋在待測土壤中,用導(dǎo)線將電源和控制線引出即可,而且這顆芯片結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍滿足要求、性能可靠、資料較多,適合本系統(tǒng)的開發(fā)使用。

        1.1.2 pH傳感器 由于鹽漬土在脫鹽過程中有發(fā)生堿化的潛在危險(xiǎn),因而在設(shè)計(jì)本套監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)增加了pH監(jiān)測探頭。本監(jiān)測傳感器采用梅特勒-托利多pH探頭,每隔5 min自動儲存測量數(shù)據(jù),且具有記錄操作使用情況和報(bào)警功能,能夠?qū)﹄姌O標(biāo)定進(jìn)行記錄且進(jìn)行25℃的換算。

        1.1.3 含水率傳感器 土壤的含水率能夠影響土壤電導(dǎo)率,尤其當(dāng)含鹽量小于10 g/kg時(shí),影響作用尤為明顯。

        本套土壤含水率傳感器是一款基于頻域反射原理,利用高頻電子技術(shù)制造的高精度、高靈敏度測量土壤水分的傳感器。通過測量土壤的介電常數(shù),能直接穩(wěn)定地反映各種土壤的真實(shí)水分含量。土壤水分傳感器可測量土壤水分的體積百分比,是目前國際上最流行的土壤水分測量方法。探針的具體參數(shù)為:長度53 mm,直徑3 mm,其與下位機(jī)的連接采用柔性電纜連接,長度2.4 m。

        傳感器在土壤飽和含水率范圍內(nèi)具有良好的線性特征,式(3)是0~50%典型的標(biāo)定公式。

        式中:θv為土壤體積含水量;V為采集器采集到的電壓值。

        1.1.4 電導(dǎo)率傳感器 土壤電導(dǎo)率傳感器采用四針原理測量,外面兩針為信號產(chǎn)生針,里面兩針為信號測量針,測量信號頻率為300 Hz。通過測量土壤的交變電流和電壓,可計(jì)算土壤的電導(dǎo)率。

        該電導(dǎo)率傳感器體積小巧(長×寬×厚=86 mm×52 mm×22 mm)、其探針長度為23 mm,直徑2 mm,采用不銹鋼材質(zhì),探針以ABS工程塑料封裝,環(huán)氧樹脂密封以防止腐蝕,與下位機(jī)的連接采用柔性電纜連接,電纜長度2.4 m,能夠滿足鹽漬土監(jiān)測的一般需求深度。使用簡單、測量精度高、響應(yīng)速度快;具有良好的密封性,可直接埋入土壤或液體中使用,且不受腐蝕;受土質(zhì)影響較小,應(yīng)用地區(qū)廣泛。

        1.2 下位機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

        根據(jù)系統(tǒng)功能和指標(biāo)要求,結(jié)合目前的電子技術(shù)水平,提出土壤監(jiān)測系統(tǒng)方案,下位機(jī)部分由4個(gè)模塊構(gòu)成:中心控制模塊、通信模塊、土壤參數(shù)測量模塊、電源管理模塊。

        1.2.1 中心控制模塊 此模塊主要是由MCU及其外圍電路構(gòu)成的,這是整個(gè)系統(tǒng)最核心的部分,其為系統(tǒng)中的各個(gè)模塊提供控制接口和數(shù)據(jù)傳輸通道,并且也是系統(tǒng)軟件運(yùn)行的載體,中心控制模塊與系統(tǒng)中其他模塊的連接關(guān)系如圖3所示。

        圖3 MCU與各模塊接口

        從圖3中可以看出,MCU與每個(gè)模塊及分模塊的連接關(guān)系,GPRS與MCU之間使用UART通信接口,電源管理使用普通I/O口,與EEPROM之間通訊使用I2C接口,土壤參數(shù)測量模塊有3個(gè)傳感器:溫度、含水率、電導(dǎo)率,每個(gè)傳感器的構(gòu)成都是獨(dú)立的,溫度測量數(shù)據(jù)傳輸由普通I/O口完成。電導(dǎo)率測量需要使用高精度ADC,這里選用的串行ADC,與MCU之間需使用SPI接口通信。含水率測量需要用高頻檢波電路,通過差動放大器輸出到MCU上的ADC端口。

        微處理器選擇CC2530,不僅因?yàn)槠涫腔?1內(nèi)核的單片機(jī),可以大大縮短開發(fā)周期,更因?yàn)樗哂卸喾N工作模式,當(dāng)運(yùn)行在最低休眠模式時(shí),功耗僅為400 nA,非常適用于本系統(tǒng),平時(shí)系統(tǒng)通過電源管理可以切斷其他模塊的供電,但是MCU一直在工作,如果將MCU設(shè)置為這種休眠模式,將大大減少電池耗電量,以此提高電池一次充電的使用時(shí)間。

        此款芯片有兩個(gè)UART口完全能夠滿足于GPRS的通信,并且還可以與另外的微控制器通信,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展。芯片有21個(gè)通用I/O足夠能夠滿足與各個(gè)模塊的通信,還有一個(gè)8通道的12位ADC,也可以省去測量含水率時(shí)需要外接ADC。

        1.2.2 GPRS模塊 此模塊用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與控制中心信息交換,運(yùn)行在GSM網(wǎng)絡(luò),其功能與普通手機(jī)基本一致,但是根據(jù)本系統(tǒng)的需要,能夠通過短信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳和接受控制命令功能,所以在設(shè)計(jì)時(shí)基本上無需太多的外圍電路,但天線是必須的。

        GPRS模塊選用華為的GTM900-C,所有的GPRS模塊運(yùn)行功耗幾乎都差不多(900 MHz為2 W,1 800 MHz為1 W),但它的待機(jī)功耗卻比較低,電流消耗約為3.5 mA左右,主要是因?yàn)槠錅貙捦耆軌驖M足要求,且有細(xì)致的指令集,相關(guān)資料也比較多,方便控制和開發(fā),且能大大縮短開發(fā)周期。

        1.2.3 土壤參數(shù)測量模塊 土壤參數(shù)測量模塊包括土壤溫度傳感器、土壤含水率傳感器和土壤電導(dǎo)率傳感器,它們分別用不同的電路來實(shí)現(xiàn),以下分別加以介紹。

        (1)溫度傳感器。本溫度傳感器采用DS18B20探頭,將其與電導(dǎo)率模塊一起用樹脂膠封封裝,測量土壤溫度時(shí),埋在需要測量土壤中,用導(dǎo)線將電源和控制線引出即可,而且這顆芯片結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍滿足要求、性能可靠、資料較多,適合本系統(tǒng)的開發(fā)使用。

        (2)電導(dǎo)率傳感器。傳感器的作用是測量土壤電導(dǎo)率,其由正弦波發(fā)生器、探頭、兩路ADC電路和MCU處理器組成。如圖4所示。

        圖4 電導(dǎo)率傳感器組成示意圖

        從圖4中可知,函數(shù)發(fā)生器輸出±10 V的正弦波,頻率為1 kHz,輸出到傳感器探頭,當(dāng)探頭接觸到土壤滲透液時(shí),由于不同滲透液的電導(dǎo)率會有所差別,導(dǎo)致BSinX信號幅度的不同,由兩路ADC分別采集探頭的BSinX和正弦波發(fā)生器的ASinX,由MCU對比兩個(gè)信號的幅度差別計(jì)算出土壤的電導(dǎo)率。

        這里使用的函數(shù)發(fā)生器具有相當(dāng)高的穩(wěn)定度,這樣就不會因?yàn)樾盘柕牟环€(wěn)定性而導(dǎo)致測量結(jié)果不夠精確。實(shí)際上根據(jù)性能要求9位的ADC就已經(jīng)足夠,但是為了方便日后的技術(shù)擴(kuò)展采用了分辨率為16位的ADC,采樣精度能夠滿足實(shí)時(shí)性要求。為節(jié)省MCU的I/O資源,使用串行的ADC,其與MCU之間通信使用SPI接口;

        (3)土壤含水率傳感器。含水率傳感器采用國產(chǎn)傳感器,目前比較流行的傳感器通?;赥DR、FDR和駐波原理,其實(shí)質(zhì)是通過測量土壤的介電常數(shù)來推算土壤的含水率。采用駐波原理實(shí)現(xiàn)可能比較理想,其由100 MHz信號源、LC傳輸線等效電路、探針、2個(gè)檢波器和差動放大器等組成。其原理是:當(dāng)探針處于不同含水量的土壤時(shí),由于其介電常數(shù)的差異,會導(dǎo)致100 MHz的高頻信號反射率不一樣,入射信號源和反射高頻信號將在LC傳輸線等效電路中產(chǎn)生駐波,并在該等效電路的一端形成波峰,另一端形成波谷,檢波器將LC傳輸線等效電路兩端的信號進(jìn)行檢波,并差動放大,輸出電壓將與土壤介電常數(shù)一一對應(yīng),通過采集該電壓,實(shí)現(xiàn)測量土壤含水率的目的。

        1.2.4 電源管理模塊 電源管理模塊的功能是為了將系統(tǒng)的功耗降至最低,以此提高電池的續(xù)航能力。其主要是通過對工作模式和工作狀態(tài)的識別,來控制系統(tǒng)各個(gè)模塊工作與否,其控制關(guān)系如圖5所示。

        圖5 電源管理模塊示意圖

        系統(tǒng)由圖5模塊組成,每個(gè)模塊的工作電壓都不一樣,且工作狀態(tài)也都有差別。其中采樣電路需要輸出±10 V電源,分別給ADC和正弦波發(fā)生器使用,GPRS模塊需要3.8 V的供電,MCU、溫度傳感器以及其它芯片分別需要3.3 V供電和5 V供電。MCU一直處于工作狀態(tài),其識別當(dāng)前系統(tǒng)的工作模式和狀態(tài)來決定模塊的供電情況。

        電源管理需要使用一個(gè)專門的電源管理芯片來完成,它受MCU的控制,通過MCU的配置從而控制電壓的輸出,電量監(jiān)測主要用于監(jiān)測電池的電量,掌握電池的剩余電量,適時(shí)發(fā)出電量低的報(bào)警信息,提示工作人員更換電池并充電。

        1.3 上位機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

        1.3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件的編寫主要是按照硬件模塊來分類和分層的,軟件主要包括:主程序、GPRS通信程序、電源管理程序、溫度測量程序、電導(dǎo)率測量程序、含水率測量程序6個(gè)方面。

        主程序用來對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置,其軟件流程圖如圖6所示,以實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)復(fù)位情況下進(jìn)行相關(guān)信息的初始化和設(shè)置;GPRS模塊是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和控制中心通信的橋梁,它是完成數(shù)據(jù)交換的通道。GPRS通信程序完成GPRS模塊與MCU之間的通信;系統(tǒng)與控制中心的數(shù)據(jù)交換電源管理程序完成對各個(gè)模塊和芯片電源供電開關(guān)設(shè)置,硬件的電源管理模塊最終是要通過軟件的配置來實(shí)現(xiàn);溫度測量程序由于溫度傳感器是直接通過I/O連接到MCU,來完成對溫度獲??;電導(dǎo)率測量程序完成土壤導(dǎo)電率測量,包括產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦波,完成對正弦波的采樣,導(dǎo)電率的測量主要是以正弦波為標(biāo)準(zhǔn)來測量通過傳感器后的波形幅值的變化,在這里ADC采樣頻率的設(shè)置要求與ADC雙通道切換的時(shí)間成一定的比例關(guān)系,這樣可以減少測量的誤差;含水率測量程序主要完成對含水率傳感器數(shù)據(jù)的采集和處理,包括數(shù)據(jù)收發(fā)格式定義、波特率定義、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等軟件模塊。

        圖6 主程序流程圖

        1.3.2 土壤鹽漬化監(jiān)測管理系統(tǒng) 土壤鹽漬化監(jiān)測管理系統(tǒng)主要包括4個(gè)層次,分別為:用戶層、業(yè)務(wù)層、應(yīng)用層及數(shù)據(jù)服務(wù)層,各層次的具體功能如圖7所示。

        圖7 土壤鹽漬化監(jiān)測管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

        系統(tǒng)采用先進(jìn)成熟的基于J2EE平臺下的MVC架構(gòu)(B/S模式),運(yùn)用“數(shù)據(jù)集中”思想,應(yīng)用Flex4+Blazeds4+Spring3+Mybatis3的多層開發(fā)結(jié)構(gòu),Mybatis連接數(shù)據(jù)庫,可以做到與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無關(guān)。此架構(gòu)不但能夠很好地滿足系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求,而且具有較好的跨平臺性、擴(kuò)展性和安全性,具備強(qiáng)大的技術(shù)升級能力,可以在各種主流硬件平臺和操作系統(tǒng)上運(yùn)行;此外支持主流的Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器,使用瀏覽器就可以訪問、管理整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用平臺。數(shù)據(jù)調(diào)用采用DataService和MapDataService模塊相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的空間調(diào)用和圖層調(diào)用功能。同時(shí)通過C語言完成Flex與ArcGIS server地理處理服務(wù)的連接,實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)MySQl數(shù)據(jù)庫與SQL server數(shù)據(jù)庫中土壤鹽漬化數(shù)據(jù)的同步和系統(tǒng)對后臺數(shù)據(jù)的訪問和處理。土壤鹽漬化監(jiān)測管理系統(tǒng)可視化數(shù)據(jù)展示界面圖如圖8所示。

        圖8 系統(tǒng)可視化數(shù)據(jù)展示界面圖

        2 結(jié)論

        本文主要介紹了自主研發(fā)的鹽漬土遠(yuǎn)程原位多參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的基本組成、功能及其設(shè)計(jì)優(yōu)化,其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

        (1)有針對性地設(shè)計(jì)了一套完整的基于物聯(lián)網(wǎng)的鹽漬土原位長期實(shí)時(shí)多參量同步監(jiān)測系統(tǒng),能夠自動、實(shí)時(shí)、受控地對監(jiān)測點(diǎn)土壤鹽漬化時(shí)空變異特征進(jìn)行長期、原位監(jiān)測。經(jīng)多次試驗(yàn)證明,該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、自動化程度高,能夠較好地完成多參量鹽漬化監(jiān)測目標(biāo)。

        (2)突破了鹽漬土單參數(shù)測量的局限,綜合考慮了影響土壤鹽度和電導(dǎo)率的因素(含水率和溫度等),并針對濱海地區(qū)脫鹽堿化的現(xiàn)象增設(shè)堿化指標(biāo)測量探頭,使監(jiān)測結(jié)果更加真實(shí)、準(zhǔn)確。

        (3)監(jiān)測探頭采用不銹鋼探針形式,減少探頭貫入難度,有效延長傳感器的使用壽命。終端所有接口處采用環(huán)氧樹脂密封,減少了野外監(jiān)測對儀器的腐蝕。

        (4)更改供電方式,采取電池供電與太陽能供電相結(jié)合的方式,一改傳統(tǒng)傳感器需要布設(shè)電源線和定期更換電池的不足,大大降低了監(jiān)測裝置的建設(shè)成本和維護(hù)成本,電源上設(shè)有管理電路,在電量過低時(shí)進(jìn)行電量預(yù)警以開啟太陽能充放電功能,減少更換電池的頻率及電池?zé)o電導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

        (5)終端除有線柔性電纜連接下位機(jī)外,其單片機(jī)還通過RS232接口接有ZIgbee無線收發(fā)裝置,通過物聯(lián)網(wǎng)與下位機(jī)建立通訊連接,客戶可通過物聯(lián)網(wǎng)對監(jiān)測終端直接下達(dá)監(jiān)測指令,使監(jiān)測過程自動化、智能化。

        (6)中心控制模塊(MCU)設(shè)有自動休眠功能模式,在數(shù)據(jù)采集傳輸之外的時(shí)間,切斷所有模塊供電,其自身也處于休眠狀態(tài),大大縮減電池電量的損耗。數(shù)據(jù)傳輸采用短信模式,信號傳遞更穩(wěn)定,且下位機(jī)設(shè)有海量存儲設(shè)備備份采集數(shù)據(jù),增大數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

        (7)測量模塊預(yù)留了多個(gè)不同測量采集通道,數(shù)據(jù)采集電量采用高分辨率ADC電路,為今后多參數(shù)采集終端的擴(kuò)展連接實(shí)現(xiàn)提供可能性并滿足日后對高精度數(shù)據(jù)的需求。

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