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rv-01 移动区域土壤水分/雪深自动监测系统

时间:2020-05-12 09:14

系统概述
        rv-01移动式区域土壤水分/雪深监测系统基于宇宙射线中子方法测量土壤水分/雪深的原理,非接触地测量较大尺度范围内平均土壤水分/雪深值,测量过程无危害、非接触、不破坏土壤结构,不受土壤质地、盐分或土壤水分的物理状态等影响;通过将设备安装于移动设备上,如野外监测车等,可快速测量所经路径横向半径200m、最深50cm或雪水当量20cm范围内的平均土壤水分或雪水当量,是遥感反演地面水分的有效验证手段。
与固定式区域土壤水分/雪深监测系统不同的是,此移动式区域土壤水分/雪深监测设备可最多包含4个中子检测器,检测器内填充的感应气体为b10,可实现最快1分钟内平均土壤水分/雪深的计算。设备主机带蓝牙功能,可通过安卓手机完成主机的采集设置,设备使用过程更方便。
工作原理
        环境中的宇宙射线粒子与大气粒子的原子核碰撞生成高能中子,这些高能中子在穿过大气与土壤时,会与介质中的原子核尤其是氢原子发生弹性碰撞而失去部分能量,逐渐慢化;慢化后返回地表的快、慢中子以极快的速度达到平衡,且平衡浓度主要受表层土壤水分/雪深的影响。通过移动式区域土壤水分/雪深监测设备可监测快中子的强度,通过模型公式,可计算出大面积范围的平均土壤水分/雪深值。
系统特点
  • 测量横向半径200m、最深50cm或20cm雪水当量范围内的平均土壤水分或雪水当量;
  • 测量过程无危害、非接触、不破坏土壤结构;
  • 几乎不受土壤质地、盐分等理化性质的影响,不受土壤水分的物理状态影响,可测量冻土土壤水分;
  • 为遥感反演地面土壤含水量提供匹配像元尺度的地面验证;
  • 带原厂数据处理软件,方便后期数据处理。
应用领域
        主要应用在大尺度土壤水分/雪深测量、旱情监测、数值预报、气候模型等研究领域,可为以上研究提供大尺幅的土壤墒情图。
系统参数
主机
  • 采样间隔:1min~1y,30s递增,用户可根据研究需求设置;
  • 带蓝牙功能,可通过安卓手机完成主机采集设置;
  • 时钟精度:3min/年;
  • 数据存储:sd卡;
  • 可接入传感器:4个中子检测器、1个外部空气温湿度传感器、1个外部压力传感器、2个备份压力传感器,有剩余通道,可接入扩展的传感器;
  • 尺寸:15×31×41cm(h×w×l);
  • 重量:4.5kg;
  • 供电:常规 12v(允许6~26vdc);
  • 功耗:15ma@12v@25℃。
中子检测器
  • 检测器内感应气体:b10;
  • 土壤水分量程:0.01~0.4vwc;
  • 中子计数精度:5%(1min采样@1000m海拔);
  • 响应时间:30s;
  • 信号输出:sdi-12;
  • 外部尺寸:31×32×126cm(h×w×l);
  • 重量:40kg;
  • 输入电压:常规 12v(可允许输入:6~26vdc);
  • 功耗:74ma@12vdc@25℃。
应用案例​
利用移动区域土壤水分/雪深自动监测系统绘制的大尺度墒情图(左侧红线为rv-01的路线,灰色区域为rv-01的测量范围;右上图为1分钟分辨率的测量结果,右下图为7分钟滑动平均值,chrisman and zreda,2013)