DZN1型农田小气候观测仪及维护维修

武亮宇 刘翠 孔德胤 王刚 拓砚军 王文鑫

摘 要：介绍了DZN1型农田小气候观测仪的结构及工作原理，分析了巴彦淖尔市三个旗县DZN1型农田小气候观测仪运行中出现的问题，提出了维护和维修的方法。

关键词：农田小气候 观测仪 巴彦淖尔市 维护 维修

中图分类号：S163 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（b）-0000-00

引言

农田小气候观测仪能够对蔬菜大棚及设施农业等进行数据采集，包括多层次的土壤湿度、空气温度、相对湿度、光和有效辐射及二氧化碳等参数。同时一般的农田小气候观测仪还可根据用户不同需求来扩展观测要素。通过中心站软件可以将位于不同地点的农田小气候自动站通过网络进行统一调度和农业设施小环境气象数据的汇总，便于资料的分析、处理、发布，为农业生产提供指导。

1.DZN1型农田小气候观测仪的结构及工作原理

1.1结构

DZN1型农田小气候观测仪由T1300通用型采集器、CO2浓度传感器、VAISALA温湿度传感器、光合有效辐射传感器、总辐射传感器、4线制温度传感器（包含空气温度中间传感器、地温上层传感器、地温中层传感器、地温下层传感器）。

（1）T1300通用型采集器：数据采集板的两种选择模块：1.数字量采集板：可以测量8个数字量，任何一个数字量都可以是频率、开关量，也可以配置成数字输出。2.模拟量采集板：每个模拟量测量板包含六个标准通用型模拟量测量单元，可以实现电压、电阻、电流等模拟信号的采集，最多可采集24个要素。

（2） CO2浓度传感器：二氧化碳传感器探头结构是由红外光源、测量气室、 可调干涉滤光镜、光探测器、光调制电路、放大系统等组成。在气室中，二氧化碳吸收光源发出特定波长的光，经探测器检测则可显示出二氧化碳对红外线的吸收情况。干涉滤光镜是可调的，调节他可改变其通过的光波波段，从而改变探测器探测到信号的强弱。红外探测器为薄膜电容，吸收了红外能量后，气体温度升高，导致室内压力增大，电容两极间的距离就要改变，电容值随之改变。CO2气体的浓度愈大，电容值改变也就愈大。

（3） VAISALA温湿度传感器：铂电阻温度传感器和湿敏电容湿度传感器一体组成。铂电电阻具有阻值随温度改变的特性，采用了四线制恒流源供电方式及线性化电路，将电阻值的变化转化为电压值的变化对温度进行测量。测湿原件是HUMICIP180高分子薄膜型湿敏电容，湿敏电容具有感湿特性的电介质，其介电常数随相对湿度的变化而变化，从而完成湿度的测量。

（4） 光合有效辐射传感器：光合有效辐射传感器主要用于测量陆地环境中400-700nm波长范围内太阳光的光合有效辐射，通过一个400-700nm的光学滤光器，来测量波长在400-700nm范围内的光合有效辐射。

（5） 总辐射传感器：感应核心由高精度热电堆元件组成，感应元件外镀高稳定性、高吸收率的无机碳膜。主要用来测量波长范围为0.3～3微米的太阳总辐射。（6）4线制pt100温度传感器：由两组4支用来测量温差的传感器组成，输出信号与温差之间有一给定的连续函数关系，pt100温度传感器其输出信号与温度传感器的电阻值（或电压值）之间呈线性函数关系。

1.2工作原理

DZN1型农田小气候自动站观测要素为9项：空气温度、CO2浓度上层、光合有效辐射上层、总辐射上层、地温上层、地温中层、地温下层、空气温度中间上、空气湿度中间。农田小气候的核心是T1300通用型采集器，T1300将采集到的数据进行处理，存储，最后通过GPRS方式将处理完的数据发送到中心站。

2. DZN1农田小气候观测仪的维护和维修

2.1 日常维护

（1） 温度传感器：接入采集器CH1——CH4口。可用电表的二极管档（即通断档）测量两个相同颜色电线之前是通的，不同颜色的电线之间的有110Ω左右的电阻值，110Ω对应0℃，每变化1℃，电阻值变化0.385Ω。

（2）温湿传感器：接入采集器为CH5和CH6口。传感器为8芯线，接入7个孔内。线色为：蓝、绿、黄、棕、白、红、（灰、黑），其中灰色和黑色线接入一孔。蓝绿黄棕4根电线原理同温度传感器原理：白色的线为湿度输出信号线，红色为电源正极，灰色为模拟地，黑色为电源地。湿度在0%～100%的范围内，白、（黑或灰）两极应该输出电压为0～1V。例如：电压为0.68，则湿度的值则为68%。

（3）二氧化碳传感器：接入采集器CH3口，为三芯线，黄为信号输出线，红、黑为电源线。二氧化碳传感器的工作电压是24V，通过绿色的电压转换模块输送过来的24V。如果二氧化线没有读数，先检查电压是否为24V，如果没有电压，则说明绿色的电源转换模块坏了，需要更换。

（4）PV保护器：如果采集器不上电，可以查看电源机箱里的PV保护器，info与battery灯显示绿色为正常，如果不为绿色，则查看电池电压是否能够达到12.8V左右，或者太阳能板供电是否良好，如果有室电接入则查看室电是否接入良好，如果供电都良好，可以重新启动PV保护器先拧出PV保护模块的太阳能电源线，再拧出电池电源线，然后再先接入电池电源线，最后接入太阳能电源线。顺序务必不能弄反，否则会烧坏PV保护器。1.info灯，绿色为正常，红色闪烁，充电电流过高、过载、过温；和蓄电池红色LED灯一起，说明蓄电池电压过低；和蓄电池绿色LED一起，说明蓄电池电压过高。2.蓄电池红色指示灯Battery red LED 闪烁，说明电池电压过低。3蓄电池黄色指示灯Battery yellow LED闪烁，说明电池电压不足。4.蓄电池绿色指示灯 Battery green LED 闪烁，说明电池电压正常。如果供电机箱电池电压正常，或者PV保护器的显示状态灯为绿色，并且农田采集器机箱的上电端口也为12V左右电压，但是采集器和通讯模块没有电，那么就拨开采集器机箱内黄色刀闸，然后用一字大改锥把保险管拧出来，更换保险管。

（5）通讯模块说明：电源指示灯点亮时，表明设备电源供电正常，设备能够正常工作。网络信号指示灯用于指示系统使用的无线GSM网络状态，通过它可以判断通信服务器的通信模块部分的网络登录与数据通信情况是否正常：状态1：每三秒钟闪烁一次，代表设备能够正常接收到无线网络信号，设备已正常登录无线网络。状态2：每一秒钟闪烁一次，表明设备无线模块正在搜寻无线网络信号，试图登录网络。该状态持续最多不应该超过30秒，如果出现长时间在此状态下的情况，可能有如下几方面原因：A.电信部门无线网络服务故障。B.该设备中的外接天线连接不好、SIM卡接触不好。C.SIM卡自身已经损坏，不能正常工作D.无线通信模块硬件故障。解决办法：1.检查自动站供电情况。2.检查外接天线接口处是否连接可靠，并检查天线方向。3.SIM卡资费情况，检查SIM卡是否插入稳妥 。

2.2维修实例

常规维护已经论述过，以下实例叙述的都是比较特殊的实例。

（1） 临河区农田小气候站所有数据缺失，缺失48个小时，临河区气象局技术保障人员前去检查没有发现异常情况。到现场后，检查通讯，供电，采集器等均没有发现故障，最后检查供电发现PV保护器损坏，有可能是当地前几天的雷雨天气被雷击损坏，导致供电不正常。更换PV保护器和保险管后，农田小气候站恢复正常状态。（2）杭锦后旗绿园农业种植基地农田小气候站通讯异常，状态不在线。现场勘查，发现采集器等部件以及供电和通讯系统都正常。但是，发现CO2传感器损坏，导致采集器供电严重不足，无法正常采集数据设置通讯模块也无法正常运行。更换CO2传感器同防雷板的连接后，农田小气候观测仪正常运行。

参考文献

[1] 王柏林，朱成欣，阳艳红.农田小气候自动气象观测系统（J）.气象水文海洋仪器，2013，30（4）

[2] 黄元勋.农田小气候自动观测系统（J）.浙江气象科技，1997，18（1）