Eco-Watch 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
1966年澳大利亞著名水文與土壤物理學家Philip提出土壤-植物-大氣連續(xù)體（Soil-Plant-Atmosphere Cotinuum，簡稱SPAC）的概念。主要內(nèi)容是：水分經(jīng)由土壤到達植物根系，進入根系，通過細胞傳輸進入木質(zhì)部，由植物的木質(zhì)部到達葉片，再由氣孔擴散到大氣中去，最后參與大氣的湍流交換，形成一個統(tǒng)一、動態(tài)的互反饋連續(xù)系統(tǒng)，即土壤-植物-大氣連續(xù)體（SPAC）系統(tǒng)。在這一連續(xù)體中存在物質(zhì)、能量和信息的傳遞和交換，土壤、植物和大氣是我們研究的對象，而水分在土壤、植物和大氣中的傳輸更是研究的核心內(nèi)容。
我國著名水文水資源學家劉昌明院士在此基礎上提出了“五水”系統(tǒng)的相互作用問題即大氣、植物、地表、土壤和地下水層中的水的相互作用和相互關系，也稱之為五水轉化。土壤-植物-大氣（SPAC）系統(tǒng)中的水分因自然的和人為的作用必然要和地下水和地表水相聯(lián)系。從土壤系統(tǒng)來看，土壤水的來源是大氣降水、地下水的上升和人為輸入地表水（如灌溉）等等；土壤水的散失，則包括直接由土面逸向大氣，通過根系吸水進入植物體后蒸騰到大氣中去以及由土壤層下滲到地下水層之中。因此這套“五水”轉化理論不僅包括Philip提出的SPAC的內(nèi)涵，而且有了一定程度的延伸。

Eco-Watch生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是一套針對這一研究推出的設備，可以監(jiān)測植物生理生態(tài)的參數(shù)，氣象因子，土壤參數(shù)，地下水質(zhì)。Eco-Watch系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、供電單元、通訊部件、傳感器和數(shù)據(jù)中心軟件等組成，能實現(xiàn)野外無人看守的情況下長期監(jiān)測；無線通訊模塊可實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)管理。


Eco-Watch可以監(jiān)測的指標如下：
植物生理： 葉面溫度、 植物莖流、 莖/果實/樹木生長變化
氣象環(huán)境：風速、風向、溫度、濕度、氣壓、降雨、蒸發(fā)、總輻射、光合有效輻射、凈輻射、紫外輻射、CO2等。
土壤：土壤水分、土壤水勢、土壤溫度、土壤鹽分、土壤熱通量、土壤蒸散
地下水：水位、水溫、pH、電導率、溶解氧、濁度等

應用領域
植物生理生態(tài)監(jiān)測: 農(nóng)作物生長監(jiān)測、以及花卉、果樹、蔬菜的溫室培育。 即可監(jiān)測植物的實時生長狀況，還可分析植物的長期生理特性，從而預測植物的生長趨勢，并以報警形式反映植物是否受到干旱、高溫等環(huán)境脅迫和生理脅迫。該技術使其成為進行不同材料、不同條件、不同樣品處理、不同農(nóng)學措施等科研和生產(chǎn)管理的有效監(jiān)控工具。
氣象監(jiān)測: 作物氣象、畜牧氣象、林業(yè)氣象、病蟲害氣象、農(nóng)業(yè)氣候、農(nóng)田小氣候和小氣候改良、農(nóng)業(yè)氣象預報、農(nóng)業(yè)氣象觀測。
土壤監(jiān)測：農(nóng)業(yè)研究，旱作農(nóng)業(yè)，水資源調(diào)查，水利研究，水土保持，公路基建研究等
水質(zhì)：地下水文資源，水質(zhì)研究，養(yǎng)殖業(yè)等。

Eco-Watch系統(tǒng)組成
Eco-Watch系統(tǒng)包括五大部分：數(shù)據(jù)采集器、供電單元、通訊部件、傳感器和數(shù)據(jù)中心軟件。
一 、數(shù)據(jù)采集器
采集器
Eco-DT智能可編程數(shù)字采集器

標準16個模擬通道；可擴展；
18位分辨率 ；采樣頻率：10ms到1day；另外還包括SDI-12傳感器輸入通道；
內(nèi)存：32MB（約5000000個數(shù)據(jù)點）；
可進行數(shù)學、三角函數(shù)、比例及相關曲線、邏輯來計算模擬、數(shù)字通道的傳感器的值；
RS232接口，有PC進行數(shù)據(jù)通訊；
U盤下載數(shù)據(jù)功能；

CEM20通道擴展模塊
通過增加通道擴展模塊(CEM20)，Eco-DT數(shù)據(jù)采集器增加通道容量變得非常簡單。每個CEM20具有20個通用的數(shù)據(jù)采集通道，它連接到Eco-DT的一個模擬通道，這樣有效地可以將總通道容量最大擴展到300個模擬輸入。
CEM20采用相同的雙重通道隔離技術，每個通道可以接入兩個隔離的差分輸入或者三個共享的單端輸入，從而最大輸入量進一步得到增加。


二 、供電單元
市電 交流220V，50HZ
太陽能電池板 功率：標準配置20瓦，可根據(jù)現(xiàn)場情況選配不同功率，輸出：17V左右，在野外環(huán)境中正常使用。
免維護電池65AH，使用壽命Max: 5年 Min3年

三 、通訊部件

無線通訊GPRS 模塊（可選）
接口：DB9 RS232/422
串行數(shù)據(jù)速率：110-57600b/s
SIM卡3V/5V
供電：
標準：+9V/500mA
范圍：+5—+35VDC

內(nèi)嵌標準TCP/IP協(xié)議棧，數(shù)據(jù)永遠在線。
支持根據(jù)域名或IP地址訪問中心。
手機短信（可選） 閥值報警短信和實時值發(fā)送短信兩種
電纜直接連接 標準配置 根據(jù)現(xiàn)場情況配備信號驅(qū)動/隔離裝置，保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性。
移動存儲 U盤下載數(shù)據(jù)功能

四 、傳感器技術規(guī)格表

1）土壤：
MP406/土壤水分
測量范圍：0～100% vol
測量精度：1 VSW%（特定標定后）
優(yōu)于5 VSW%（一般）
測量時間 0.5秒

SEC2710/土壤水勢 張力計（農(nóng)田土壤適用）
規(guī)格：15,30,46,60,90,120,150 cm長度可選
測量范圍：0～-100kPa（-1Bar）
測量精度：±3%

EQ2/土壤水勢
測量范圍：0～-1000 kPa（-10Bar）
灌溉區(qū)田間土壤，干旱區(qū)土壤適用
測量精度：±10 kPa（0 to -100 kPa范圍內(nèi)）,
±5%（-100 to -1000 kPa范圍內(nèi)）
操作溫度：0-40℃

STS/土壤溫度
測量范圍：-20℃～60℃
測量精度: 0.1℃
輸出信號：PT100熱電阻

5000L04/土壤鹽分
測量范圍：0～50 dS/m（包含溫度測定功能）
測量精度：±0.5 dS/m
輸出信號：0～5 V

HFT3/土壤熱通量
測量范圍：±100W•m2
測量精度：優(yōu)于讀數(shù)的5%

ETgauge/土壤蒸散
精度：已蒸發(fā)水的±1%
分辨力：0.01inch

2）植物生理：
LT-2M /葉片溫度傳感器
測量范圍：5-50℃
測量精度：±0.2℃
內(nèi)置上下2個溫度傳感器

包裹式Danagage/植物莖流（作物適用）
測量參數(shù)：絕對莖流值、每小時蒸騰速率、每天蒸騰速率、整個作物蒸騰量
探頭類型及適用植株直徑適應范圍：
1) SGA2-WS，2.1～3.5 mm
2) SGA3-WS，2.7～4 mm
3) SGC5，5～7 mm
4) SGC9，8～12 mm
5) SGC10，9～13 mm
6) SGC13，12～16 mm
7) SGC16，15～19 mm
8) SGC19，18～23 mm
9) SGC25，24～32 mm
10) SGC40，32～45 mm
11) SGC50，45～65 mm
12) SGA70-WS，65～90 mm
13) SGA100-WS，100～125 mm
14) SGA150-WS，150～175 mm

TDP/植物莖流（林木適用）
測量范圍：莖流量0～10000 g/h
測量精度：±3%
分別率：0.1 L/Hr
輸出信號：電壓
探頭類型及適用植株直徑范圍：
TDP-30：70～200 mm
TDP-50：100～300 mm
TDP-80：大于180 mm

SF-4M/莖流傳感器（小莖桿作物適用）
測量范圍：約3ml/h max
用于1-5毫米直徑莖桿

SF-5M/ 莖流傳感器（小莖桿作物適用）
測量范圍：約3ml/h max
用于4-10毫米直徑莖桿

SD-5M/莖桿微變化傳感器
測量范圍：0-5000µm
測量精度：0.002mm(w/filter)
用于5-25毫米直徑莖桿(5-50℃)

SD-6M/樹干微變化傳感器
測量范圍：0-5000µm
測量精度：0.002mm(w/filter)
用于2-7厘米直徑樹干(5-50℃)

FI-LM/果實變化傳感器
測量范圍：30-160mm
測量精度：0.065mm
用于測量圓形果實(5-50℃)

FI-MM/果實變化傳感器
測量范圍：15-90mm
測量精度：0.038mm
用于測量圓形果實(5-50℃)

FI-SM/果實變化傳感器
測量范圍：7-45mm
測量精度：0.019mm
用于測量圓形果實(5-50℃)

DD/測樹計（直徑）
適用：直徑0-20cm，(>20可定制)
精度：<5微米
測量范圍：11mm，重調(diào)可一直擴大。

DR/測樹計（半徑）
適用：直徑>8cm，
精度：<5微米
測量范圍：11mm，重調(diào)可一直擴大。

DC測樹計（半徑）
直徑0-32cm，(>32可定制)
精度：<5微米
測量范圍：11mm，重調(diào)可一直擴大。

DV/測樹計（縱向）
適用：直徑>8cm，
精度：<5微米
測量范圍：11mm，重調(diào)可一直擴大。

3）氣象環(huán)境：
GS1/總輻射
測量范圍：0-2000 W/m2
精度：±10%（-10到+40℃）
光譜響應：305-2800nm
工作溫度范圍：-40到+80℃

SR2/總輻射器
測量范圍：0-2000 w/m2
精度：5%
光譜響應：400-950nm
工作溫度范圍：-20到+60℃

QS2/PAR光量子
靈敏10.0mV/mmol•m-2•s-1（400-700nm）
準確度±5%（20℃）
穩(wěn)定性 優(yōu)于±2%每年

SKS 1160/凈輻射
光譜范圍：305-2800nm
輸出：0－50mV

UV3p-x/紫外輻射
靈敏度1mV/W•m-2
準確度±7.5%（20℃）
A：373±2nm峰值;31±2nm 帶寬
B：313±2nm峰值;26±2nm 帶寬
AB：360±5nm峰值;72±5nm 帶寬


010C-1風速
測量范圍：0～60 m/s
測量精度：±1%
輸出信號：11 V

024A/風向
測量范圍：0～357°
測量精度：±3°
輸出信號：0–5 V

083D-1-35/空氣溫濕度
溫度測量范圍：-50～50℃
溫度測量精度：±0.1℃
溫度輸出信號：PT100熱電阻
濕度測量范圍：0～100％
濕度測量精度：±3%
濕度輸出信號：0～1 V

092/大氣壓力
測量范圍：600-1100 hPa
測量精度：±1 hPa
輸出信號：0～1 V

RGS/降雨量
測量范圍：0～4 mm/min
測量精度：±0.4 mm
輸出信號：開關量

WLS/蒸發(fā)
液位測量范圍：0～1 m
測量精度：±1mm
輸出信號：0～5 V

GMP343/ CO2探頭
測量范圍:
0…1000 ppm:± (3 ppm + 1 %的讀數(shù))
0…2000 – 0…2 %* :± (5 ppm + 2 %的讀數(shù))


4）水質(zhì)參數(shù)：

WLS/水位
測量范圍：0... 0.5m，1m，10m，30m，50m
測量精度：滿量程的1%FS
輸出信號：4...20mA

WTS/水溫
測量范圍：-20℃...+60℃
測量精度：0.1℃
輸出信號：PT100熱電阻

270-WQ201/pH
測量范圍：0～14 pH
測量精度：滿量程的2%
輸出信號：4～20 mA

270-WQ301/電導率
測量范圍：0～5 000、0～10 000、0～20 000 mS/cm
測量精度：滿量程的1%
輸出信號：4～20 mA

270-WQ401/溶解氧
測量范圍：0～100% 飽和度, 0～8 ppm
測量精度：滿量程的±0.5%
輸出信號：4～20 mA

270-WQ710/濁度
測量范圍：0～50 NTU, 0～1000 NTU
測量精度：滿量程的±0.5%
輸出信號：4～20 mA

五 、系統(tǒng)安裝套裝
包括2米安裝支架套裝，數(shù)采防護箱；
電源供電系統(tǒng),65Ahs,12v 充電電池組；
20瓦 太陽能板及安裝支架，
YZD-12N型光伏電壓控制器，過充過載電源保護（中國制造）

六 、定制化客戶軟件
Eco-Watch生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件
 全中文操作軟件，簡單易用
 支持折線圖顯示，環(huán)境變化情況一目了然
 支持多個參數(shù)折線圖同屏顯示，無需反復切換
 歷史數(shù)據(jù)查詢功能
 警戒值報警功能，第一時間發(fā)現(xiàn)突發(fā)事件，并通知用戶
 測量數(shù)據(jù)短信可以實時發(fā)到手機上
 數(shù)據(jù)可以直接導出Excel監(jiān)測報表
 定期數(shù)據(jù)備份，防止數(shù)據(jù)丟失
 軟件免費終身升級。