1 背景

土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要碳源，土壤碳庫細微的變化都將對大氣CO₂濃度造成重大影響，因此研究土壤碳動態(tài)及其CO₂排放對于預測大氣CO₂濃度變化成為迫切的重要課題。近幾年國外進行了一系列創(chuàng)造性技術(shù)方法研究，ENVIdata-SC 土壤剖面CO₂梯度監(jiān)測系統(tǒng)即是根據(jù)上述研究而研發(fā)集成的原位CO₂持續(xù)監(jiān)測集成系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)工作原理及特點

ENVIdata-SC土壤剖面CO₂梯度監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、CO₂梯度傳感器組成。按用戶設(shè)定的測量間隔定時、自動測量CO₂梯度參數(shù)。

該系統(tǒng)通過Internet傳輸數(shù)據(jù)，用戶無需到測點下載數(shù)據(jù)，只要能上網(wǎng)，可隨時查看系統(tǒng)運行情況、下載和歷史數(shù)據(jù)。

3 傳感器

3.1 CO₂梯度傳感器

由采氣矛、氣泵、CO₂傳感器組成

采氣矛提取土壤中的氣體并通過氣泵和管道輸送到傳感器，這種氣體是通過疏水性聚合物多孔氣體擬定的。因此，不受土壤基質(zhì)、污染物和水的干擾。

采集點到數(shù)采最遠距離可達2米

測量范圍：0 … 10000 ppm可選

3.2 探頭式土壤水分、溫度、鹽分傳感器

基于TDR（Time domain Reflectometry with Intelligent MicroElements）時域反射技術(shù)的TRIME傳感器可方便、非擾動原位持續(xù)測量土壤剖面水分、溫度、電導率，

4、ENVIdata數(shù)據(jù)傳輸和管理

該系統(tǒng)直接將數(shù)據(jù)傳送到中國生態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng)上，通過對監(jiān)測的生態(tài)環(huán)境因子的時序變化和相關(guān)性分析，確定監(jiān)測對象的狀態(tài)發(fā)展。

ENVIdata 服務器軟件既可以作為獨立的應用軟件，運行在用戶的服務器上；也可以運行在澳作公司安全的服務器上，為多個用戶提供數(shù)據(jù)接收服務，同時幫助用戶監(jiān)控野外測點硬件系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

澳作公司ENVIdata系列生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是業(yè)內(nèi)成功獲得 ISO9001國際質(zhì)量體系認證，于2010年獲得 ISO9001 質(zhì)量認證書，至今全部通過專家的年度復核，確保系統(tǒng)集成的品質(zhì)，用戶采用用戶名和密碼登陸，只要能上網(wǎng)，就能瀏覽實時和歷史數(shù)據(jù)。

特點：

生態(tài)環(huán)境信息以各種時間間隔 （分鐘、每小時、每天）發(fā)送到網(wǎng)站上。

用戶只要能上網(wǎng)，既可瀏覽實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)。

中心服務器中文界面，便于操作和管理

提供多參數(shù)、實時或歷史數(shù)據(jù)曲線圖

系統(tǒng)提供多站點地圖顯示

ENVIdata 數(shù)據(jù)服務平臺已為國內(nèi)的客戶服務多年，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠

6  技術(shù)指標

數(shù)據(jù)采集器：

CPU：32位處理器FPU，180MHz

模擬通道：8個模擬輸入通道，可定制擴展到100個

數(shù)字通道：8個DI口、16個DO口

計數(shù)通道：8個低速計數(shù)端口，32位，計數(shù)速度10Hz；4個高速計數(shù)輸入，32位，計數(shù)速度：100KHz

串行通道：4個SDI-12總線端口、1個RS232端口（可定制擴展）、2個RS485端口（定制可擴展）

計算通道：使用變量和各種函數(shù)的表達式對模擬通道、數(shù)字通訊和串行傳感器通道的數(shù)值進行計算；函數(shù)包括有算術(shù)函數(shù)、三角函數(shù)、關(guān)系函數(shù)、邏輯函數(shù)和統(tǒng)計函數(shù)等。

內(nèi)存：內(nèi)置512MB（約1千萬個數(shù)據(jù)）；可插拔U盤，支持32G容量

通訊：USB、以太網(wǎng)、RS232、RS485；支持U盤下載數(shù)據(jù)

無線功能：內(nèi)置4G DTU模塊，全網(wǎng)通，支持ENVIData云平臺；內(nèi)置WIFI模塊

時鐘精度：±5分鐘/年

功耗@12Vdc：<1mA(待機)，100mA（運行）?

2個RS232串口, 支持USB擴展；1 個10/100 Mbps以太網(wǎng)端口；2個USB端口；4個0-2Vdc 

報警：條件：高、低范圍內(nèi)和范圍外；延遲：可選擇報警延遲時間；動作：設(shè)置數(shù)字輸出，傳輸報警信息，執(zhí)行設(shè)定任務。

CO₂傳感器原理：非色散單束雙波長紅外技術(shù)（NDIR）

量程范圍：0-2000 ppm、0-5000 ppm、0-10000 ppm可選

精度：＜讀數(shù)的1%

分辨率：1ppm（0-2000 ppm）、1ppm（0-5000 ppm）、10ppm（0-10000 ppm）

AIM-TDR 土壤水分、溫度、鹽分傳感器測量參數(shù)：土壤水分、電導率

土壤水分測量范圍：0-99%體積含水量；測量精度：≤ ±1%（0-40%），±2%（40-70%）

7 產(chǎn)地：中國