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ENVIdata-Thies.科研级生态气象系统
ENVIdata-Thies 科研级生态气象站
1 背景
该系统用于生态环境小气候气象观测。集多种测量参数于一体，可简单方便的测量基本的气象参数。可同时测量风速，风向，空气温湿度，大气压力，降雨，照度。是气象，农业，地质，环境等方面研究工作者用的生态级专业气象站。
2 系统工作原理及特点
ENVIdata- Thies科研级生态气象站由数据采集器，气象传感器组成。按用户设定的测量间隔定时、自动测量风速，风向，照度，降雨，温度，相对湿度，大气压力总辐射、净辐射、短波辐射和长波辐射。
该系统通过无线传输数据，用户无需现场下载数据，只要能上网，可随时查看系统运行情况、下载最新和历史数据。
3.1 Thies多参数传感器
传感器高度集成，可测多种参数。风向风速采用先进的超声技术，内置GPS接收功能。长时间使用而无需维护，特别适用于沿海或有侵蚀的地区。测量参数：风速、风向、空气温度（超声波测量）、空气湿度、气压、光照强度、降雨量。
信号输出：
数字信号输出；端口：RS485/422
波特率：1200 -921600波特率
输出：瞬时值，平均值；输出频率：10 -0.1Hz
通讯协议：ASCII,MODBUS-RTU
模拟信号输出；输出：0 -10V,2 -10V瞬时值，平均值
输出间隔：10ms
精度：16bit
结构功能
多参数传感器技术参数：
风速：量程：0~60m/s ；分辨率：0.1m/s
精度：±0.3 m/s rms @ WG ≤ 5 m/s
±3% rms @ WG > 5 m/s
±5% rms @ WG > 50 m/s
风向：量程：0~360°；分辨率：1°；精度：±2° @ WG > 2 m/s
空气温度（超声波测量）：量程：-30~70°C；分辨率：0.1°C；精度：±0.5°C
空气温度：量程：-30 ~70°C；分辨率：0.01°C；精度：±0.5°C
空气湿度：量程：0 ~100%；分辨率：0.1%；精度：±3%（10~90%）
气压：量程：300 ~1100hPa；分辨率：0.01hPa；精度：±0.5hPa（20°C）
光照强度：量程：0~150kLux；分辨率：30Lux；精度：±3%的测量值，3 Lux每分钟
降雨量：量程：0~10mm每分钟；分辨率：0.01mm
3.2 单参数传感器
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一级风速传感器
4.3351.10.173 测量范围：0.3~75 m/s 精度：<0.2m/s 供电：15 ~24V DC 加热：max. 25 W; 24 V AC/DC 操作温度：-50℃~80℃ |
风速传感器
4.3303.22.018 测量范围：0.5 ~75m/s 精度：±0.5m/s 风速输出：0-754Hz 加热：max. 20 W 24 V AC/DC 操作温度：-35℃~80℃ |
一级风向传感器
4.3151.10.173 测量范围：0~360° 精度：±1° 分辨率：0,35° 输出：0-5 V @ 1 k Ω 供电：15 -24 V DC 加热：max. 25 W 24 V AC/DC 操作温度：-50℃~80℃ |
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风速传感器
4.3519.00.000 测量范围：0.5~50 m/s 精度：± 3 % of meas. Value or ± 0.5 m/s 分辨率：< 0.1 m/s 输出：2 ~630Hz 供电：3.3 ~42 V DC 加热：max. 20 W; 24 V AC/DC 操作温度：-30℃~70℃ |
风向传感器
4.3129.60.173 测量范围：0~360° 精度：±2° 分辨率：0,4° 输出：0-5 V @ 1 k Ω 供电：8 -30 V DC or 24 V AC 加热：max. 20 W; 24 V AC/DC 操作温度：-30℃~70℃ |
风速风向传感器
4.3336.22.000 风速测量范围：0.3 ~50 m/s 风速测量精度：± 0.3 m/s oder± 2 % of meas. Value 风速输出：3 ~1042 Hz 风向测量范围：0~360° 风向测量精度：± 1.5° 风向输出：16 bit 加热：max. 40 W 操作温度：-35℃~80℃ |
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雨量筒
5.4032.35.008 桶口面积：200cm2 分辨率：0.1mm 最大雨强：11mm/min 操作温度：-25°C - 60°C 测量原理：翻斗式 加热：24V AC/DC 供电：5-24V DC 输出：脉动信号 材质：不锈钢 |
三维超声风向风速传感器
风速测量范围：0.01~85m/s 风速测量精度： +/- 0.1 m/s (<5 m/s) 2% (>5 m/s) 风向测量范围：0~360° 风向测量精度：±1° 温度测量范围：-40℃~70℃ 温度测量精度：± 0.5 Kelvin in the range from -40°C bis +70°C 供电：12~24V AC/DC |
二维超声风向风速传感器
风速测量范围：0~75m/s 风速测量精度：± 0,1 m/s, in the range 0~5 m/s, or. ± 2 % of meas. value, from > 5 m/s 风向测量范围：0~360° 风向测量精度：±1° 温度测量范围：-40℃~70℃ 温度测量精度：±0.5K 5m/s 供电：8 V ~42 V DC 12 V ~30 V AC 带加热时:24V AC/DC |
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空气温湿度传感器
1.1005.54.000 温度测量范围：-30℃~70℃ 温度测量精度：±0.1°C 湿度测量范围：0~100% 湿度测量精度：±2% 输出：0-1V 供电：9~30V DC |
压力传感器
3.1157.10.000 测量范围：300-1100 hPa 精度：±0.25 hPa @ 20°C |
雨感传感器
5.4103.10.000 雨滴尺寸：≥ 0.2 mm 操作电压：24 V AC/DC ± 15 % 操作电流：Approx. 70 mA 加热电流：max. 1A 操作温度：- 30°C~55 °C |
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PAR光合有效辐射传感器
7.1418.00.051 测量范围：0~500w/m2 光谱范围：380 ~700nm 余弦校正：±3 % 输出：0~5V 供电：9~24V DC 操作温度：-30℃~ 60℃ |
总辐射传感器
7.1415.03.003 测量范围：0 ~2000 W/m² 灵敏度：5 - 20 µV/W/m² 光谱范围：0.31 ~2.8 µm 操作温度：- 40 ~ 80°C
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净辐射传感器
7.1415.40.000 测量范围：-2000 ~2000 W/m² 灵敏度: 10 µV/ W/ m² 光谱范围：200 ~100000 nm 反应时间：20 s 操作温度：-30 ~70°C |
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2.1241.00.000 测量范围：-30~50°C 精度：±0.1°C 接线：4芯 尺寸：Ø 100 x 177 mm 重量：1kg |
散射辐射传感器
7.1415.01.121 最大高度：800 mm 环宽：55 mm 环宽环半径比率：0.185 可视角：10.6 ° 材质：铝 |
土壤热通量传感器
7.1417.10.000 测量范围：+2000°C~2000 W/m² 灵敏度：500µV/mW/cm² 电信号输出：mV 温度系数：0.1 % / °C 电缆：5 m |
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日照时数传感器
7.1421.03.000 日照时数 阈值：120 W/m² 电信号输出：yes 1 ± 0.1 V DC、no 0 ± 0.1 V DC 直接辐射 测量范围：1000 W/m² 电信号输出：0 ~1 V DC 操作温度：-40°C ~ +70 °C 操作电压：12 V DC / 0.1 W 加热电压：12VDC/1W或者 12VDC/10W 电缆：15 m |
NR01 4分量（总辐射、净辐射、短波辐射和长波辐射）传感器
测量范围：0~2000W/m2 短波光谱范围：305~2800nm 长波光谱范围：4500~50000nm 太阳辐射值在1000 w/m2时的窗口热偏移：<15 w/m2 加热时功耗：1.6W（12VDC时 温度范围: -40~80℃ |
蒸发传感器
6.1432.10.073 测量范围：0~100mm 分辨率：0.1mm 精度：±1.5%全量程@0...50°C工作温度：-15...+50°C 尺寸：Ø100x430mm 重量：3.5kg |
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土壤表层温度传感器
2.1235.00.010 测量范围：-30~100°C 精度：±0.1°C 接线：4芯 尺寸：Ø6x100mm 重量：0.3kg |
土壤深度温度传感器
2.1235.01.010 测量范围：-50~+200°C 精度：±0.1°C 接线：4芯 尺寸：Ø6x100mm 重量：0.3kg |
水温度传感器
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国产雨量筒（SL2-1）
承水口直径：φ159.6+0.6 mm 分辨力：0.1mm 测量范围：雨强：（0～4）mm/min，雨量：＞0.1mm 操作温度：0 - 60°C 输出方式：开关信号 外形尺寸：长度：452mm±2mm，直径：φ198mm±1mm； 支架：长度：370mm±5mm，直径：φ250mm±2mm 重量：3.1kg±0.2kg，雨支架：3.2kg±0.5kg |
雪深传感器USH-9
分辨率 1 毫米 精度 0.1 % (FS) 测量原理超声传感器 (频率 50 kHz; 视角 12°) 温度测量范围 -40°C ~ 60°C (-40°F ~ 140°F), 分辨率 0.1 °C 模拟输出 0/4~20 mA (可选配置), 分辨率 12位 RS-232 输出 雪深，温度，信号质量（ASCII ） 供电 10.5~15 VDC 功耗 最大200 mA (测量时, 用时大约3 s), 5 mA (休眠) 总能耗 0.5 Ah/天 (按1 分钟采样间隔计算) 工作温度 -40 °C ~ 60 °C 防护等级 IP 66 支架 适配于 61毫米直径 |
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UV-A(315-380nm)传感器，2米缆线与SpectroSense2的接口，余弦校正；响应波长315-380nm，测量范围0-100 W/m2；输出信号0-1V，线性误差<1%；绝对校准误差一般<3%，最大不超过5%；漂移±2%每年；温度影响±0.2%/℃；工作温度-30～60℃；工作湿度0-100%RH。
UV-B(280-315nm)传感器，2米缆线，与SpectroSense2的接口，余弦校正；响应波长280-315nm，测量范围0-10 W/m2；输出信号0-1V，线性误差<1%；绝对校准误差一般<3%，最大不超过5%；漂移±2%每年；温度影响±0.2%/℃；工作温度-30～60℃；工作湿度0-100%RH。 |
UV-Index sensor，紫外线指数传感器，2米缆线，与SpectroSense2的接口，余弦校正；响应波长280-315nm，测量范围0-30UVI或0-0.75W/m2；输出信号0-1V，线性误差<1%；绝对校准误差一般<3%，最大不超过5%；漂移±2%每年；温度影响±0.2%/℃；工作温度-30～60℃；工作湿度0-100%RH。 |
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Vaisala GMT343 二氧化碳传感器 开放路径的扩散式(左)和泵吸式(右)两种型供用户选择。可提供单光束，双波长二氧化碳(CO2)测量，具有温度、压力、湿度和氧气补偿选项。每台GMP343都可以使用精确度为±0.5%的气体在0ppm，200ppm，370ppm，600ppm，1000ppm，4000ppm和2%的浓度下进行校准。 |
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SKP 215 PAR光合有效辐射传感器 工作范围：0-5x104umol/m2/s2电压敏感度：1mV/100umol/m2/s2，响应时间：10ns，线性度误差<0.2%，防水等级IP68 |
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SKS 1110 总辐射传感器 工作范围：0-5000w/m2，线性度误差0.2%，电压敏感度10uV/Wm-2 |
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SN-500-SS净辐射传感器 工作范围：0-2000w/m2，SDI-12输出，响应时间1秒，非线性度<1% |
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4、数据采集器
ENVILog：
ENVILog是一款型的数据采集器，它简单，稳定，可靠，在测量和控制方面能满足广泛的需求。同时具备低功耗的优势，体现在传感器测量、直接/远程通讯连接、数据分析、外部设备控制、数据和程序存储等方面。ENVILog采用金属外壳屏蔽射频干扰，具备精密时钟、数据处理和分析等功能。上位机调试软件操作简单，无需专业背景。
特点：
CPU：32位处理器FPU，180MHz
内存：512MB NAND FLASH和32MB SPI串行FLASH
具备快速模拟量测量功能（1000Hz）
24位A/D转换，8通道高精度模拟测量
支持U盘下载数据
具有4路SDI-12接口，1路RS232，2路RS485
内置4G无线通讯模块和WIFI模块
外接电源的范围：9-30VDC
支持ENVIData云平台
DT80：
最大扫描速率：25Hz
处理器：采用18位A/D转换器,精度±0.025%
U盘存储：兼容USB1.1或USB2.0驱动，每兆约90,000采集数字点
LCD液晶显示，2线16字母的LCD液晶显示和6个按键用于查看通道及数采状态和功能执行
通讯：RS232、USB、以太网等
采样间隔：10ms至天，可自定义
输出值种类：平均值, 最大值, 最小值, 取样值 (Sample), 向量值, 累计值 ( Totalize )等
工作温度范围-45~70℃
供电电压：10~30VDC
工作湿度85%（无水汽凝结）
模拟输入：15个单端通道（10个差分）
脉冲通道：12个
数字I/O口：8个
SDI12口：4个
5、支架
两种支架可供选择，三角支架（图一）和十字底座支架（图二）
建议根据场地条件选择：
1、 三角支架，整体比较大气、平稳，适合安装在平整的场地中，整体高度约2.3米；
2、 十字底座支架，占地范围更小，适宜安装在林地或有坡度的场地中。
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图一 图二
6、ENVIdata数据传输和管理
ENVIdata 服务器软件运行在用户的服务器上，为多个用户提供数据管理服务，同时帮助用户监控野外测点系统的运行状态。
我公司ENVIdata系列生态环境监测系统是业内首家成功获得 ISO9001国际质量体系认证，于2010年获得 ISO9001 质量认证书，至今全部通过专家的年度复核，确保系统集成的品质。用户采用用户名和密码登陆，只要能上网，就能浏览实时和历史数据。ENVIdata 数据云服务平台已为国内的客户服务多年，系统稳定、可靠。
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北京市水科学技术研究院
中国水利水电科学研究院
国家海洋局第一海洋研究所
建基工业自动化有限公司
黑龙江省农科院植物保护所
吉林师范大学旅游与地理科学学院
大连民族大学环境与资源学院
中科院沈阳应用生态所生态化学技量学组
中科院成都山地所生态水文室
重庆市水土保持生态环境监测总站
广西壮族自治区水利科学研究院
中国热带农业科学院香料饮料研究所
吉林师范大学旅游与地理科学学院
广东省林业调查规划院
广西农业科学院水稻研究所
中国科学院华南植物园
新平彝族傣族自治县林业局
