Eco-Watch 生态环境监测系统
1966年澳大利亚著名水文与土壤物理学家Philip提出土壤-植物-大气连续体(Soil-Plant-Atmosphere Cotinuum,简称SPAC)的概念。主要内容是:水分经由土壤到达植物根系,进入根系,通过细胞传输进入木质部,由植物的木质部到达叶片,再由气孔扩散到大气中去,最后参与大气的湍流交换,形成一个统一、动态的互反馈连续系统,即土壤-植物-大气连续体(SPAC)系统。在这一连续体中存在物质、能量和信息的传递和交换,土壤、植物和大气是我们研究的对象,而水分在土壤、植物和大气中的传输更是研究的核心内容。
我国著名水文水资源学家刘昌明院士在此基础上提出了“五水”系统的相互作用问题即大气、植物、地表、土壤和地下水层中的水的相互作用和相互关系,也称之为五水转化。土壤-植物-大气(SPAC)系统中的水分因自然的和人为的作用必然要和地下水和地表水相联系。从土壤系统来看,土壤水的来源是大气降水、地下水的上升和人为输入地表水(如灌溉)等等;土壤水的散失,则包括直接由土面逸向大气,通过根系吸水进入植物体后蒸腾到大气中去以及由土壤层下渗到地下水层之中。因此这套“五水”转化理论不仅包括Philip提出的SPAC的内涵,而且有了一定程度的延伸。
Eco-Watch生态环境监测系统是一套针对这一研究推出的设备,可以监测植物生理生态的参数,气象因子,土壤参数,地下水质。Eco-Watch系统由数据采集器、供电单元、通讯部件、传感器和数据中心软件等组成,能实现野外无人看守的情况下长期监测;无线通讯模块可实现远程数据管理。
Eco-Watch可以监测的指标如下:
植物生理: 叶面温度、 植物茎流、 茎/果实/树木生长变化
气象环境:风速、风向、温度、湿度、气压、降雨、蒸发、总辐射、光合有效辐射、净辐射、紫外辐射、CO2等。
土壤:土壤水分、土壤水势、土壤温度、土壤盐分、土壤热通量、土壤蒸散
地下水:水位、水温、pH、电导率、溶解氧、浊度等
应用领域
植物生理生态监测: 农作物生长监测、以及花卉、果树、蔬菜的温室培育。 即可监测植物的实时生长状况,还可分析植物的长期生理特性,从而预测植物的生长趋势,并以报警形式反映植物是否受到干旱、高温等环境胁迫和生理胁迫。该技术使其成为进行不同材料、不同条件、不同样品处理、不同农学措施等科研和生产管理的有效监控工具。
气象监测: 作物气象、畜牧气象、林业气象、病虫害气象、农业气候、农田小气候和小气候改良、农业气象预报、农业气象观测。
土壤监测:农业研究,旱作农业,水资源调查,水利研究,水土保持,公路基建研究等
水质:地下水文资源,水质研究,养殖业等。
Eco-Watch系统组成
Eco-Watch系统包括五大部分:数据采集器、供电单元、通讯部件、传感器和数据中心软件。
一 、数据采集器
采集器
Eco-DT智能可编程数字采集器
标准16个模拟通道;可扩展;
18位分辨率 ;采样频率:10ms到1day;另外还包括SDI-12传感器输入通道;
内存:32MB(约5000000个数据点);
可进行数学、三角函数、比例及相关曲线、逻辑来计算模拟、数字通道的传感器的值;
RS232接口,有PC进行数据通讯;
U盘下载数据功能;
CEM20通道扩展模块
通过增加通道扩展模块(CEM20),Eco-DT数据采集器增加通道容量变得非常简单。每个CEM20具有20个通用的数据采集通道,它连接到Eco-DT的一个模拟通道,这样有效地可以将总通道容量最大扩展到300个模拟输入。
CEM20采用相同的双重通道隔离技术,每个通道可以接入两个隔离的差分输入或者三个共享的单端输入,从而最大输入量进一步得到增加。
二 、供电单元
市电 交流220V,50HZ
太阳能电池板 功率:标准配置20瓦,可根据现场情况选配不同功率,输出:17V左右,在野外环境中正常使用。
免维护电池65AH,使用寿命Max: 5年 Min3年
三 、通讯部件
无线通讯GPRS 模块(可选)
接口:DB9 RS232/422
串行数据速率:110-57600b/s
SIM卡3V/5V
供电:
标准:+9V/500mA
范围:+5—+35VDC
内嵌标准TCP/IP协议栈,数据永远在线。
支持根据域名或IP地址访问中心。
手机短信(可选) 阀值报警短信和实时值发送短信两种
电缆直接连接 标准配置 根据现场情况配备信号驱动/隔离装置,保证数据传输可靠性。
移动存储 U盘下载数据功能
四 、传感器技术规格表
1)土壤:
MP406/土壤水分
测量范围:0~100% vol
测量精度:1 VSW%(特定标定后)
优于5 VSW%(一般)
测量时间 0.5秒
SEC2710/土壤水势 张力计(农田土壤适用)
规格:15,30,46,60,90,120,150 cm长度可选
测量范围:0~-100kPa(-1Bar)
测量精度:±3%
EQ2/土壤水势
测量范围:0~-1000 kPa(-10Bar)
灌溉区田间土壤,干旱区土壤适用
测量精度:±10 kPa(0 to -100 kPa范围内),
±5%(-100 to -1000 kPa范围内)
操作温度:0-40℃
STS/土壤温度
测量范围:-20℃~60℃
测量精度: 0.1℃
输出信号:PT100热电阻
5000L04/土壤盐分
测量范围:0~50 dS/m(包含温度测定功能)
测量精度:±0.5 dS/m
输出信号:0~5 V
HFT3/土壤热通量
测量范围:±100W•m2
测量精度:优于读数的5%
ETgauge/土壤蒸散
精度:已蒸发水的±1%
分辨力:0.01inch
2)植物生理:
LT-2M /叶片温度传感器
测量范围:5-50℃
测量精度:±0.2℃
内置上下2个温度传感器
包裹式Danagage/植物茎流(作物适用)
测量参数:绝对茎流值、每小时蒸腾速率、每天蒸腾速率、整个作物蒸腾量
探头类型及适用植株直径适应范围:
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/植物茎流(林木适用)
测量范围:茎流量0~10000 g/h
测量精度:±3%
分别率:0.1 L/Hr
输出信号:电压
探头类型及适用植株直径范围:
TDP-30:70~200 mm
TDP-50:100~300 mm
TDP-80:大于180 mm
SF-4M/茎流传感器(小茎杆作物适用)
测量范围:约3ml/h max
用于1-5毫米直径茎杆
SF-5M/ 茎流传感器(小茎杆作物适用)
测量范围:约3ml/h max
用于4-10毫米直径茎杆
SD-5M/茎杆微变化传感器
测量范围:0-5000µm
测量精度:0.002mm(w/filter)
用于5-25毫米直径茎杆(5-50℃)
SD-6M/树干微变化传感器
测量范围:0-5000µm
测量精度:0.002mm(w/filter)
用于2-7厘米直径树干(5-50℃)
FI-LM/果实变化传感器
测量范围:30-160mm
测量精度:0.065mm
用于测量圆形果实(5-50℃)
FI-MM/果实变化传感器
测量范围:15-90mm
测量精度:0.038mm
用于测量圆形果实(5-50℃)
FI-SM/果实变化传感器
测量范围:7-45mm
测量精度:0.019mm
用于测量圆形果实(5-50℃)
DD/测树计(直径)
适用:直径0-20cm,(>20可定制)
精度:<5微米
测量范围:11mm,重调可一直扩大。
DR/测树计(半径)
适用:直径>8cm,
精度:<5微米
测量范围:11mm,重调可一直扩大。
DC测树计(半径)
直径0-32cm,(>32可定制)
精度:<5微米
测量范围:11mm,重调可一直扩大。
DV/测树计(纵向)
适用:直径>8cm,
精度:<5微米
测量范围:11mm,重调可一直扩大。
3)气象环境:
GS1/总辐射
测量范围:0-2000 W/m2
精度:±10%(-10到+40℃)
光谱响应:305-2800nm
工作温度范围:-40到+80℃
SR2/总辐射器
测量范围:0-2000 w/m2
精度:5%
光谱响应:400-950nm
工作温度范围:-20到+60℃
QS2/PAR光量子
灵敏10.0mV/mmol•m-2•s-1(400-700nm)
准确度±5%(20℃)
稳定性 优于±2%每年
SKS 1160/净辐射
光谱范围:305-2800nm
输出:0-50mV
UV3p-x/紫外辐射
灵敏度1mV/W•m-2
准确度±7.5%(20℃)
A:373±2nm峰值;31±2nm 带宽
B:313±2nm峰值;26±2nm 带宽
AB:360±5nm峰值;72±5nm 带宽
010C-1风速
测量范围:0~60 m/s
测量精度:±1%
输出信号:11 V
024A/风向
测量范围:0~357°
测量精度:±3°
输出信号:0–5 V
083D-1-35/空气温湿度
温度测量范围:-50~50℃
温度测量精度:±0.1℃
温度输出信号:PT100热电阻
湿度测量范围:0~100%
湿度测量精度:±3%
湿度输出信号:0~1 V
092/大气压力
测量范围:600-1100 hPa
测量精度:±1 hPa
输出信号:0~1 V
RGS/降雨量
测量范围:0~4 mm/min
测量精度:±0.4 mm
输出信号:开关量
WLS/蒸发
液位测量范围:0~1 m
测量精度:±1mm
输出信号:0~5 V
GMP343/ CO2探头
测量范围:
0…1000 ppm:± (3 ppm + 1 %的读数)
0…2000 – 0…2 %* :± (5 ppm + 2 %的读数)
4)水质参数:
WLS/水位
测量范围:0... 0.5m,1m,10m,30m,50m
测量精度:满量程的1%FS
输出信号:4...20mA
WTS/水温
测量范围:-20℃...+60℃
测量精度:0.1℃
输出信号:PT100热电阻
270-WQ201/pH
测量范围:0~14 pH
测量精度:满量程的2%
输出信号:4~20 mA
270-WQ301/电导率
测量范围:0~5 000、0~10 000、0~20 000 mS/cm
测量精度:满量程的1%
输出信号:4~20 mA
270-WQ401/溶解氧
测量范围:0~100% 饱和度, 0~8 ppm
测量精度:满量程的±0.5%
输出信号:4~20 mA
270-WQ710/浊度
测量范围:0~50 NTU, 0~1000 NTU
测量精度:满量程的±0.5%
输出信号:4~20 mA
五 、系统安装套装
包括2米安装支架套装,数采防护箱;
电源供电系统,65Ahs,12v 充电电池组;
20瓦 太阳能板及安装支架,
YZD-12N型光伏电压控制器,过充过载电源保护(中国制造)
六 、定制化客户软件
Eco-Watch生态监测系统软件
全中文操作软件,简单易用
支持折线图显示,环境变化情况一目了然
支持多个参数折线图同屏显示,无需反复切换
历史数据查询功能
警戒值报警功能,第一时间发现突发事件,并通知用户
测量数据短信可以实时发到手机上
数据可以直接导出Excel监测报表
定期数据备份,防止数据丢失
软件免费终身升级。
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上海泽泉科技股份有限公司(Zealquest Scientific Technology Co., Ltd.)成立于2000年,是一家专注于高端科研设备研发、系统集成、技术推广、咨询、销售和科研服务的科技型技术企业。公司注册资金3500万元人民币,具有进出口贸易权。
公司总部位于上海浦西,在北京设有分公司,在广州、成都、武汉分别设有代表处。公司全体员工均具有高等教育背景,其中80%的技术研发、技术支持和销售人员具有硕士和博士学位,参加过很多国家和省部级重大科研项目,具有丰富的科研工作经验。公司曾获得上海市高新技术企业、上海市普陀区科技小巨人企业、上海市科技型企业中华全国工商联合会/上海市工商联合会/上海市商会会员单位,曾是上海市专业技术服务平台——生理生态测量与分析平台的依托单位和上海市高新技术成果转化项目承担单位。2012年公司通过了ISO9001质量管理体系认证,获得AAA级信用资质等级认定,获得普陀区科技小巨人企业认定,成为上海市研发公共服务平台加盟单位和“上海市工商联合会”/“上海市商会”会员单位 。2015年获得“专精特新”中小企业认定。2016年成为“上海市生态学学会常务理事单位”和“上海种子行业协会”会员单位,2017年成为“上海市农业工程学会理事单位”。
上海泽泉科技股份有限公司非常注重自主知识产权的申报和保护,截止2021年底已获得发明专利6项、实用新型53项及软件著作9项,国内外科研期刊发表科研论文20多篇。公司还参与承担了国家自然科学基金重点项目(41030529)和水利部948项目(200907)。
公司秉承推进中国生态环境改善、农业兴国的理念,服务涉及植物表型组学和基因组学、植物生理生态、土壤、环境气象、水文水利、氢农业等领域的科研和技术支持,服务对象主要为各级科研单位、高校和政府机构。公司先后为科技部“973”项目和“863”项目、国家科技重大专项、国家科技支撑计划、国家“211”工程和“985”工程、中科院知识创新工程、农业部“948”项目、水利部“948”项目等提供技术咨询、仪器设备、系统解决方案和系统集成服务,为项目的顺利完成提供了有力支持。
多年来,公司积极参与相关领域的学术会议,并定期举办相关仪器设备的技术讲座和培训班,在科研和监测领域产生了积极的反响,获得了良好的口碑。截止2021年底,泽泉科技举办公开技术讲座200多场,参会人员超过10000人次;同时在国内外应邀参加学术会议和展会200多次,与相关领域的客户有非常密切的交流合作。
2014年2月,上海泽泉科技股份有限公司在上海浦东孙桥现代农业园区投资成立了上海乾菲诺农业科技有限公司,建设了AgriPhenoTM “高通量植物基因型-表型-育种服务平台”,为植物科研和育种单位提供全面的样品收集和栽培,实验设计和项目合作,以及表型数据与生物信息学分析综合服务。平台成功主持了上海张江国家自主创新示范区专项发展资金重点项目“泽泉科技高通量植物基因型-表型-育种服务平台”。作为主持单位或合作单位参与了上海市农委和科委的30多项政府科研服务项目以及商业服务项目,如科技兴农种业发展项目“农作物分子育种的技术创新研究”和“青菜高通量表型图谱标准的建立及主要性状分析”、科技兴农重点攻关项目“基于图像分析及三维建模技术的黄瓜长势快速评价方法研究”、 “兰科观赏花卉分子育种技术研究与产业化应用”等。为了紧追世界科技发展水平,开启院企合作建立研究型平台的创新尝试,上海泽泉科技股份有限公司与上海市农业科学院,结合双方各自的优势,于2021年5月在上海农业科学院庄行试验站联合成立“上海市农业科学院庄行综合试验站泽泉科技植物表型技术研究平台”,AgriPhenoTM平台从上海浦东孙桥现代农业园区整体迁出,并入新建的植物表型技术研究平台。目前平台除拥有无人机表型平台、温室型和实验室型高通量表型分析系统外,还拥有现代化温室、生物学实验室、植物生理生态测量设备、农业气象测量系统和专业的数据库平台,已经具备了对植物、动物基因测序与植物表型研究的各类条件。可以承担高通量DNA提取、基因测序服务、分子辅助育种、植物生理生态研究等科研实验任务。同时可以为植物功能基因组、农业育种家提供高通量植物基因型测试、高通量植物表型测试和植物基因型-表型生物信息学数据分析等开放式服务。
公司积极响应上海市政府“崇明世界级生态岛建设”的发展方向,2016年12月泽泉科技在崇明城桥镇投资成立了子公司—上海金盏农业发展有限公司,扩展建设田间智能化育种服务平台,以及智能化农业物联网“农业云平台”,以生态乡村、能源乡村的发展模式,展示并实施公司自主研发的先进的农业楼宇基础设施、温室与田间的智能化“多因子”调控的栽培管理模式;拟建成拥有田间型高通量表型分析系统的“AgriPheno智能化育种服务平台”,提高上海种业商业化育种的进程,并服务于全国和国外相关育种科研单位。
展望未来,上海泽泉科技股份有限公司希望在社会多方资源的支持和关怀下,不断提升自己,为社会提供更多、更优秀的产品和一流的服务!