GStarI自动土壤水分观测仪安装手册.docx

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GStarI自动土壤水分观测仪安装手册

GStar-Ⅰ型自动土壤水分观测仪

安装手册

河南省气象科学研究所

中国电子集团公司第27研究所

二0一一年三月

1.观测场要求

1.1基本要求

a）至少为3m×3m的平整场地；所在地的土壤水分状况具有代表性，选取植被覆盖好且土层较厚的自然土壤（非回填土）。

b）要测定观测场的经纬度（精确到秒）和拔海高度（精确到0.1m）。

c）观测场四周应设置约1.2m高的稀疏围栏，围栏不宜采用反光太强的材料。

场地应平整，保持有均匀草层（不长草的地区例外），草高不能超过20cm。

对草层的养护，不能对观测记录造成影响。

场内不准种植作物。

场内禁止灌溉。

d）根据场内仪器布设位置和线缆铺设需要，在远离传感器安装地点的一侧修建电缆沟（管）。

电缆沟（管）应做到防水、防鼠，并便于维护。

e）观测场的防雷应符合气象行业规定的防雷技术标准的要求。

1.2仪器布置

应互不影响，便于操作。

具体要求如下：

a）土壤水分传感器距离数据采集箱距离至少1米。

b）传感器根据需要确定深度和层次。

参照《自动土壤水分测量仪功能规格需求书》中规定最多共埋设八层，深度分别为：

0--10、10--20、20--30、30--40、40--50、50--60、70--80、90--100cm。

c）仪器距观测场边缘护栏不小于1m；

1.3观测值班室

安放室内仪器的场所和值班观测员的工作室，具体要求是：

a）一般应建在观测场北边，保证观测员在值班室有较开阔的视野，能看见观测场的全貌，可随时监视观测场的情况和天气的变化；

b）安装集中控制和分配供电电源的配电箱；

c）防雷应符合气象行业规定的防雷技术标准的要求。

2安装过程

2.1基本要求

a）安装前应认真阅读仪器技术手册，按照要求进行安装。

b）计算机及其电源（蓄电池、UPS电源）等设备均安放在观测值班室内。

c）传感器和数据采集器用专用电缆连接。

d）在埋设自动土壤水分观测仪的传感器之前或同时，测定该地块不同深度的土壤容重、田间持水量和凋萎湿度等参数。

2.2传感器安装

仪器的安装需要专用的工具（见图5.1），传感器以垂直于地面的方式，安装在观测场的土壤内。

图5.1专用安装工具

2.2.1在三脚架底部安装底盘

2.2.2在安装地点将三脚架打开，支开支架直到底盘挨着地面

2.2.3用地矛将三脚架固定

2.2.4将三脚架的水平调节好，然后紧上三脚架上的蝶型螺丝

2.2.5将切削环刀嵌入到管中

2.2.6选择一个47mm的钻头与其延长杆以及手柄组合成一套取土钻

2.2.7插入管到三脚架中

2.2.8选择金属帽

将其插入管中

2.2.9利用大锤砸金属帽直到管进入土壤30Cm左右

2.2.10将取土钻插入管中从管中将土取出直到钻杆上的标记线到达管口位置

2.2.11利用大锤砸金属帽将管砸进土层30Cm左右再重复2.2.10直到金属帽下沿与底部三脚架平台接触为止。

2.2.12将

尼龙棒插入管中，利用大锤砸尼龙棒然后重复2.2.10直到三脚架平台与尼龙棒上的标记平齐

2.2.13将钻头拧下装上刷子将管壁清洗干净

2.2.14将刷子拧下换上堵头紧用工具将堵头放到管的底部拧紧

2.2.15将管的上部擦拭干净然后在四周涂上硅胶

2.2.16将盖的基部扣到管口并将内部擦拭干净

2.2.17放入传感器并在每一节的中间部位放上干燥剂，再将连接线缆接好

2.2.18最后扣上盖拧紧，整个安装过程完成。

2.3采集器安装

2.3.1数据采集箱杆体

在安装位置挖一个长、宽、深各为40cm的地坑，将杆体埋入。

2.3.2数据采集箱安装

使用固定螺钉将数据采集箱固定在杆体上，并将螺丝索紧。

2.3.3电缆连接

传感器信号电缆、计算机的通讯电缆以及电源电缆均需要通过数据采集箱下部的电缆固定头穿入数据采集箱，然后通过接线端子接到数据采集器上。

2.4信号电缆的敷设

a）为了防雷、防鼠、防水和安装、维修方便，自动土壤水分测量仪的通讯电缆应穿入电缆管内接入观测室，电缆管应安置在电缆沟内。

b）电缆沟应便于排水、通风，两侧应砌砖墙，砖墙壁上预设安置电缆管的金属支架（或金属挂钩），为防止电缆被积水浸泡，安置电缆的金属支架（或金属挂钩）距离地沟底的高度以不小于30cm为宜；观测场内的电缆沟一般在小路下面，沟上面盖的水泥盖板就是小路的路面，沟的宽度以30cm左右为宜，沟的深度以便于安装电缆和防止大雨后积水为宜。

c）不宜建电缆沟的台站，也可采用埋电缆管和修建电缆井的方法铺设电缆。

d）电缆不能架空架设。

2.5室内终端计算机安装

计算机与UPS电源等的安装位置以便于操作为宜。

2.6软件安装

采集软件已由厂家在设备出厂前安装在采集器中。

监控软件说明

一、软件界面

在正确安装了监控系统软件之后。

双击图标进入土壤水分监控系统程序默认界面。

如图

（1）所示：

图

（1）

二、界面介绍：

（1）“当前时间”：

显示当前的时间日期。

（2）“采集器电压”：

显示当前采集器的供电电压状况。

（正常范围一般是在10.5V~15V这个范围内）

（3）“电源状态”：

显示当前所使用的电源种类。

正常供电时显示“市电供电”；当市电供电中断时，设备将切换至电池供电，此时显示“电池供电”，请及时查明供电中断原因并恢复正常市电供电；如果市电供电长时间未恢复致使电池耗电量大，电池电量低则在此处显示“电压偏低”。

在正常市电供电状态下，此处如果显示“电压偏高”，则表明设备的供电模块出现故障。

请及时查看，并与厂家联系。

（4）“传感器温度“：

当设备未配备温度传感器时，显示为“0000”。

（5）“接收”、“发送”：

在数据通讯时有变化显示（如在“采集器对时”、“读采集器时钟”、“即时读数据”、“定时抄送数据”、“FTP上传数据”等时刻。

）

（6）“状态”：

显示当前的采集器通讯状况。

如果能正常通讯，则显示“通讯成功”；如果显示“通讯失败”，则表明监控系统与采集器未取得通讯链接，请再次进行读时钟操作并检查连接线是否接好。

如果连接正常仍无法进行通讯则是采集器模块出现故障。

（7）区域1：

显示在监控软件即时读取数据时和定时抄送数据时传感器各层的体积含水率、重量含水率、相对湿度、水分储存量和传感器状况。

每10分钟定时读取数据时此区域刷新一次。

（传感器正常工作则显示“正常”，否则显示空白）。

（8）区域2：

显示系统启动情况、连接FTP服务器的情况、FTP上传实时文件的情况、定时抄读数据、补抄缺失数据等情况。

每10分钟监控系统会自动运行一次数据自动抄读，将采集器读取的数据抄送至监控系统，此时区域2显示“定时抄送数据”。

在每个整点的第二分钟，监控系统会自动进行补抄检测，检测采集器中是否有未被抄送至监控系统的数据，如果有则进行补抄。

在正常情况下此时每读取一次数据即显示一次“补抄缺失数据成功！

”

在一段时间未运行监测系统的情况下，启动监测系统后的第一个整点的第二分钟，系统开始补抄这段时间未抄送的数据。

一秒读取一次（此时区域2显示‘补抄缺失数据’，补抄的数据为前面所述每10分钟一次的自动抄送的数据。

），每次补抄最长将持续10分钟。

如果一次不能将所有未抄送的数据补抄完整，系统将在以后的每一个整点的第二分钟继续补抄，直至补抄完整为止。

启动后每一小时的第59分钟，系统会自动进行一次“FTP上传实时文件”的操作。

正常情况下此时显示“…FTP上传实时文件…（上传路径）…TXT成功！

”

区域2出现的异常显示有：

①“连接FTP服务器失败！

”、“FTP上传实时文件失败！

”——这两种情形表明：

有可能是FTP服务器出现故障或者网络连接出现故障。

请检查FTP服务器的工作状况并再次进行网络连接操作。

在未连接到FTP服务器时，监控系统会以一分钟为间隔周期自动执行连接FTP服务器的程序，此时区域2显示“正在重新连接FTP服务器”。

如果故障未排除则在随后显示“连接FTP服务器失败”、“FTP上传实时文件失败！

”；故障排除则显示“连接FTP服务器成功！

”、“…FTP上传实时文件…（上传路径）…TXT成功！

”。

②“定时抄送数据：

失败！

”、“补抄缺失数据：

失败！

”——这两种情形表明：

可能性1：

监控系统与设备采集器之间的通讯或连接出现故障，请重新作读时钟操作与采集器进行通讯，并检查连接线是否接好。

如果已经接好连接线仍无法进行读时钟通讯，可判断为采集器模块出现故障；可能性2：

探测器主机板出现故障。

（此时通过“调试软件”读到的数据都是“0”）

（9）区域3：

显示各时间各层传感器读数变化曲线。

其各种设置状况将在稍后说明。

（10）在菜单栏下面有5个快捷键，在此列表说明。

系统参数设置

日数据查询

月数据查询

台站参数录入

退出系统

三、菜单栏：

1、系统参数设置

打开“参数设置”点击“系统参数设置”如图

（2）所示。

图

（2）

（1）进入“系统参数设置”，首先要进行串口设置，用户可根据实际情况选择连接正确的串口，一般设置为“串口1”。

（如果串口选择错误，将提示您串口错误，请重新选择）

（2）“数据自动抄读间隔”一般设置为10分钟。

（3）“本站编号”请根据实际情况设置。

（非常重要）

（4）“每月S文件本地存储路径”一般设置为“…\soilmonitor\Save”

（5）“每月S文件上传地址路径”一般设置为“…\soilmonitor\Send”

（6）“实时Z文件本地备份存储路径”一般设置为“.\Save”

（7）“实时Z文件上传发送路径”一般设置为“…\soilmonitor\Send”

（8）“系统运行日志存储路径”一般设置为“…\soilmonitor\Data”

整个界面如图（3）所示。

（9）选中“Z文件和S文件上传使用FTP”项，表示Z文件S文件上传将使用FTP通讯（如果不选中，则监控系统将无法进行正常的数据通讯而停止数据抄送）其后的各项用来设置FTP上传实时文件所涉及的各要素。

①在“实时Z/S文件上传设置”中，“FTP服务器IP地址”设置为将要传至的FTP服务器IP地址

②“用户名”和“密码”设置为FTP服务器分配的用户名和密码。

图（3）

2、台站参数设置

打开“参数设置”点击“台站参数设置”如图（4）所示

图（4）

在此项设置中，本站编号、经度、纬度、海拔高度、土壤质地、田间持水量、土壤容重、凋萎湿度等，请根据各个台站实际情况填写。

正确输入台站的各种参数后，单击“保存”按钮，即可将本站的各种参数写入监测系统。

如图（5）所示

图（5）

3、“数据通讯”项

（1）采集器对时：

将采集器与安装了本监测系统的PC机对时，可用于判断采集器与PC机间的通讯是否正常，同时也可矫正采集器时间使其与监测系统一致。

（首先要确保计算机时间是正确，再用此功能）

（2）读采集器时钟：

读取采集器内的时钟，可用于判断采集器与PC机间的通讯是否正常。

（3）即时读取数据：

读取当前采集器采集到的数据。

（4）显示刷新：

对出现异常情况后，数据没有在图像中显示的图像进行更新。

4、“数据查询”项

总共包括“实时日数据查询”、“实时月数据查询”和“S文件数据查看”三项。

点击“实时日数据查询”进入查询界面。

（1）首先在“数据日期”项选择您所需要的日期。

（2）其次点击“显示类型”选择需要的查询类型：

①图形曲线：

读取的数据用曲线表示。

如图（6）所示

②数据表格：

读取的数据用表格列出。

如图（7）所示

（3）当前一项选择“图形曲线”时，在“曲线类型”中选择所显示曲线的含义。

共有“容积含水率”、“重量含水率”、“相对湿度”三项可选

图（6）

图（7）

（5）数据导出：

用于将文本保存成文本格式（txt格式）

除以上各项之外，还可根据实际需要选择“打印图形”和“打印数据”来打印显示的图形和形成的表格。

“实时月数据查询”的参数设置与查询过程可参照“实时日数据查询”的步骤。

5、“S”文件

当需要查看S文件时，选择“S文件数据查看”。

打开“小时平均月数据查询”界面。

如图（8）所示

图（8）

步骤如下：

（1）单击“S文件导入”，弹出对话框。

如图（9）所示。

图（9）

（2）单击“Data”文件夹，然后单击“打开”。

如图（10）所示。

图（10）

（3）单击要导入月份的数据库文件，然后单击“打开”。

如图（11）所示

图（11）

（4）点击要导入的数据文件（TXT格式），然后单击“打开”。

在弹出对话框中选择“是”，即完成数据导入。

Z文件格式，时间，8个传感器的体积含水量，重量含水量，相对湿度，水分储存量，最后一位是传感器电压

S文件格式，第一行是台站参数，剩下行是瞬时，平均的重量含水量，相对湿度，水分储存量。

数据浏览软件说明

本浏览软件采用B/S（即浏览器/服务器）结构进行设计，开发的主要目的是建立一个土壤水分的网站系统，满足土壤水分传感器安装站点测量数据的分布式浏览需求。

1.安装前的准备工作

准备工作包括服务器硬件和软件两个方面。

具体地讲，要求准备一台X86兼容服务器（或计算机）作为服务器，能够安装Windows2003企业版操作系统和SQLServer2005企业版数据库系统，建议内存安装1GBRAM（最小支持512MB）。

2.安装过程

安装过程如下：

（1）安装Windows2003企业版操作系统，并安装IISV6.0版（Internet信息服务，操作系统组件），设置IP地址；

（2）安装ASP.NETFrameworkV2.0；

（3）安装SQLServer2005企业版数据库，附加或还原数据库SoilMoisture（水分数据库）和SoilSiteParameter1（站点参数数据库）；

（4）安装网站，把发布的网站目录复制到计算机硬盘，在开始菜单→运行中键入inetmgr，回车，打开Internet信息服务管理器，在网站→默认网站下建立一个虚拟目录Soilweb，下一步选择定位到刚才复制到的计算机目录。

3.配置

配置分为网站配置和数据库配置两个方面。

（1）网站的配置是在IIS管理器中，用鼠标右键单击所建的虚拟目录，查看属性。

在虚拟目录选项中，选取读取、目录浏览、记录访问、索引资源等，并在下面设置为应用程序，执行权限设定为脚本和可执行文件，如图1所示；在ASP.NET中版本选择为2.0。

图1网站配置

（2）数据库的配置是在SQLServerManageStudio中进行，在开始菜单中打开SQLServerManageStudio，连接到服务器，在“安全性→登陆名”下选择“NTAUTHORITY\NETWORKSERVICE”,查看其属性，在用户映射中选中上述两个数据库，如图2所示。

图2

数据库访问配置

下面添加数据库访问权限：

在数据库下右键点击SoilMoisture数据库，在权限选项中为用户NTAUTHORITY\NETWORKSERVICE添加connect、Select权限，对SoilSiteParameter1进行同样的操作，但添加的权限为connect、Select、Insert、Update，如图3所示。

4.浏览操作

浏览操作非常简单，打开计算机（包括网站服务器或其它联网的计算机）的MicrosoftIE浏览器，在地址一栏中键入http:

//xx.xx.xx.xx/Soilweb，即出现登陆页面，其中xx.xx.xx.xx代表服务器IP地址，Soilweb为刚才所建虚拟目录的名称。

因为几乎不需要对浏览客户机进行限制，所以本使用说明书仅提供给网站管理人员，各站点可获得自己的浏览登陆用户名和密码。

图3数据库登陆权限设置

5.注意事项

（1）安装时需要根据服务器名称修改发布网站目录下的Web.config文件中的数据库连接字符串中的DataSource，即DataSource=服务器名。

图4修改数据库连接字符串

（2）注意查看Web服务扩展中是否允许相关服务。

图5检查Web服务扩展

（3）由于安全性增强，Windows2003操作系统默认条件下可能不允许访问网站，首次运行时请在浏览器文件菜单下将访问的网站地址添加入受信任站点。

（4）数据库SoilSiteParameter1中存放全省站点的地理信息数据，其中表UserInfo用来存放建立的用户及其密码，已建立的普通用户有WW01、TS01、DX01、LZ01、QY01、JQ01、JC01、ZY01、ZZ01、ZZ05，登陆时都可使用（大小写均可，密码为1111），特权用户有admin，密码为3286。

请注意表中存放的密码已采用MD5进行加密，请牢记密码。

更改密码时只能从浏览器对应用户控制面板中更改，直接更改数据库中的密码将造成无法登陆的后果。

（5）经验证，本网站程序可在IE6.0或IE7.0下正常运行。