一、應用范圍
HCS系列導管式土壤監測儀是我公司最新研發的一款產品，設備采用高精度芯片及先進算法以及物聯網技術，可測多深度土壤參數，RS485輸出或4G網絡上傳至數據中心。
該產品可以廣泛應用于農田、林區、草原、灌區 土壤溫濕度的實時監測，也可用于水利，地災行業，為監控山體滑坡、泥石流等自然災害提供數據支撐。
二、功能特點
?產品設計靈活，可以在10-80cm之間任意深度（一般為10cm一層）對土壤的溫濕度進行測量。默認為4層、5層、8層標準管。支持定制。
?由感知、采集 傳輸、供電部分構成，一體式設計，安裝方便。
?具有國內版本、國際版本數據傳輸方案， 方便大陸外用戶使用。（國際版請提前告知業務人員）
?采集儀配置軟件采用微信小程序通過藍牙和手機進行連接，可在任何一部裝有微信APP的安卓或蘋果手機端對設備進行操控，實現手機APP和設備的深度互動、配置和遠程發送。（目前部分功能對用戶開放）
?傳感器內置高效鋰電池，RTU采用低功耗設計，滿電狀態在連續陰雨天的情況下可以工作180天以上。
?采用磁控開關設計，可用隨機附帶的磁鐵對采集儀進行開關機控制。防止站點在野外發生人為的誤關機情況。
?采用云平臺存儲技術，每次發送的數據可以保存到自主云平臺或滿足《水文監測數據通信規約SL651-2014》的第三方平臺，支持MQTT服務對接第三方平臺，支持協議定制。默認API接口對接。
?其他功能：電量顯示、網絡定位。
?可擴展要素：GPS定位，定位更準確； 溫度、濕度、氣壓、露點溫度、體感溫度等參數擴展。
?可擴展功能：開放用戶二次標定功能（三次項+二次項+一次項+常數的函數），為專業科研人員提供更準確數據。用戶可提供數據，我司協助函數的系數計算。
三、技術參數
?測量參數：土壤容積含水量（土壤濕度）
?單 位：%（m³/m³），或 %Vol (體積含水率、容積含水量）
?濕度量程：0～100%Vol；分辨率:0.01%Vol
?準確度：有效范圍內誤差≤3%Vol
?測量區域：90%的影響在圍繞傳感器的直徑10cm圓柱型測量載體內
?精度漂移量：無
?傳感器線性離散偏差概率： 1%
?測量參數：土壤溫度
?土壤溫度量程：-40~+60℃；分辨率:0.01℃
?準確度：±0.5℃
?穩定時間：通電后約1秒
?響應時間：響應在1秒內進入穩定狀態
?傳感器工作電壓：傳感器輸入為5—24V DC
?傳感器工作電流：靜態電流4mA，采集電流35mA
?傳感器防水級別：IP68
?工作溫度：—40℃~+80℃
?RTU功耗：待機10μAh，傳輸100mAh。
?傳輸：默認4G輸出到自有平臺。可選RS485等輸出，可選第三方對接。
?太陽能板實際供電能力：≤0.6W
?RS485輸出 款 供電：DC5-24V,電流小于25mA 。
四、設備通信協議及接線
?《水文監測數據通信規約SL651-2014》；TCP協議；其他第三方定制協議、MQTT、API接口等。
?RTU和感知部分通過內部線纜連接。物聯網卡3年費用（國際版一年）。
?太陽能板 鋰電池內部接線供電。
五、采集地點選址
進行墑情監測的代表性地塊的選擇應考慮其地貌、土壤、氣象和水文地質條件以及種植物的代表性，采集范圍可以以縣一級為基礎單位，在縣一級單位里選擇具備代表性的幾個區域(代表性的參考依據可以參考地貌的類別及重點農作物的區域范圍)。
如果所處山丘區，應將檢測點設定在坡面比降較小而面積較大的地塊中，不應在溝底或坡度大的地塊中進行采集。
平原區代表性地塊應在平整而且不易積水的地塊進行采集。
詳細采集地塊應在距代表性地塊邊緣、路邊10m以上且平整的地塊中，應避開低洼易積水的地方，且同溝槽和洪水渠道保持20m以上的距離，避免溝渠滲水對土壤含水量產生影響。
對于在水文站內的地塊采集，嚴禁在站內菜地中間，避免澆地對采集精度產生影響。建議將采集點選擇在在較空曠位置，不要靠近房屋或圍墻；
六、傳感器的安裝及數據上報
1、安裝注意事項
（1）通過平臺觀察數據，確認數據正常。
（2）準備安裝用工具（盆子、水、鐵鍬（或土鉆）、2-4mm孔隙的篩子）
（2）打孔應垂直向下；
（3）打孔至適合的深度并注意是否石塊較多，石塊較多建議重新選址；
（4）回填泥漿和垂直插入傳感器。（非常重要，是反應數據精確度的根本）；
（5）確認傳感器的安裝深度，地平線與地面平。
2、傳感器安裝
（1）選擇較為平整的安裝位置，直接用土鉆對地面進行開孔：
（2）將管試土鉆底部的藍色管蓋拿掉取出手柄，將兩只手柄按順時針方向分別擰入對絲的兩端；如下圖：
（3）用管式土鉆沿著法蘭盤中心孔垂直插入，適當用力下壓同時雙手左右平行往復轉動直至達到所需的深度（此過程能感受到土壤中是否有石頭，如果石頭過多需要重新選址），打孔過程中每隔最大深度10cm需要將土鉆提出用力甩動將管內的土壤甩出，也可以使用加長螺絲刀把或者榔頭把（不能使用錘頭打擊管身，以免造成管身變形）敲擊土鉆的下部管身將土壤振出或者從底部用螺絲刀挖掘土壤直至土壤全部掉落，用尺子測量打孔深度應當比傳感器的測量深度深7-8cm；如下圖：
（4）將打孔取出的土壤過篩后和成泥漿；如下圖：
（5）將泥漿灌入打好的地孔中，貫入量至少達到地孔的2/3深度；如下圖
（6）將傳感器插入回填好泥漿的地孔中，傳感器標注地平線的位置與地面平齊即可。如下圖：
3、采集儀的聲音識別
“嘀”聲為開機；
“嘀嘀”兩聲為關機；
七、系統設置、數據上報、數據查詢
1、設備開關機及配置
1）用手機掃描二維碼可看數據，用磁力圖釘給傳感器開機（國內默認為開機狀態，刷磁后重啟，開機即上數據）。
2） 如果需要配置，可以進入小程序后點選“點擊連接藍牙”后2秒鐘界面下部會出現按鍵，點擊按鍵會提示“連接成功”，(此功能有選擇開放，一般出廠前按照用戶要求配置好）
2、數據上報
每次給傳感器開機RTU會自動上報一條測試報數據到接收中心。初次安裝完成后給傳感器開機1分鐘左右可以查看上一條報送的數據。
3、平臺操作和數據查詢
可登錄平臺查看實時數據，歷史記錄，數據導出等。
八、問題判斷及解決方法
問題描述 解決方法
1、無開機提示音 ?到陽光充足處給太陽能板采光，對傳感器進行至少一天充電；
?充電后還是無法開機可返廠檢查維修；
2、無法采集到數據
?傳感器是否已插入土壤中或者在測量載體中；
?無法確定原因時可返廠檢查維修；
3、無法報送數據
（無通訊） ?查看手機是否有信號，如處于無信號狀態RTU無法上報數據；
?排除其它原因的情況后可返廠檢修；
?RS485版本的無通訊 可檢查供電和RS485接線、通訊參數是否配置正確，通訊指令是否發送正確。
注：本硬件和微信小程序、PC端可能隨時更新，如無特殊情況恕不另行通知！！！
選型表：
HCS系列 導管式土壤監測儀
選型表
序號 名稱 型號 輸出 備注
1 導管式土壤監測儀 HCS-4 RS485 5米線纜
2 導管式土壤監測儀 HCS-5 RS485 5米線纜
3 導管式土壤監測儀 HCS-8 RS485 5米線纜
4 導管式土壤監測儀 HCS-4/G 4G 3年流量
5 導管式土壤監測儀 HCS-5/G 4G 3年流量
6 導管式土壤監測儀 HCS-8/G 4G 3年流量
備注：標配10cm一層，可定制協議，定制層數。
Modbus RTU通訊協議
MODBUS RTU通訊協議（適用于 導管式土壤墑情監測儀。 協議支持定制。）
波特率：9600； 數據位：8； 停止位：1； 校驗位：無
CRC說明：
以下所有說明中，MODBUS RTU 協議中的CRC16兩字節，按照MODBUS規定：低字節在前，高字節在后。
1、 返回錯誤碼規定：
傳感器對于錯誤指令的接收(包括CRC16效驗錯誤)，均實行不返回錯誤碼方式。上位機可在指令發出100ms后收不到返回數據時認為發出指令失敗，可重新發送指令。
2、 標準MODBUS 寄存器說明
特別注意：MODBUS 命令中寄存器的數量或長度一項均為兩字節16 位為一個單位（高字節在前，低字節在后），而非單字節8 位為一個單位。
用戶應保證命令中寄存器的地址和數量這兩項參數的范圍在本系統規定范圍之內。如果超出范圍，傳感器的輸出結果將無法預測，用戶應在上位機軟件設計中保證MODBUS 命令符合本手冊要求。
3、內部寄存器：用功能碼 03 讀；功能碼06 寫
序 寄存器地址 參數說明 備注
Ox0100 設備地址，默認ox01。 讀寫
1層 ox0020 土壤體積含水率 1層（10cm深度），
放大100倍的16進制數，如0x00E1表示 225/10=22.50%Vol 只讀
ox0021 土壤溫度 1層，（10cm深度），放大100倍的16進制數，如0x00E1表示 225/10=22.50℃。負數用補碼表示。 只讀
2層 ox0022 土壤體積含水率2 只讀
ox0023 土壤溫度2 只讀
3層 ox0024 土壤體積含水率3 只讀
ox0025 土壤溫度3 只讀
4層 ox0026 土壤體積含水率4 只讀
ox0027 土壤溫度4 只讀
5層 ox0028 土壤體積含水率5 只讀
ox0029 土壤溫度5 只讀
6層 ox002A 土壤體積含水率6 只讀
ox002B 土壤溫度6 只讀
7層 ox002C 土壤體積含水率7 只讀
ox002D 土壤溫度7 只讀
8層 ox002E 土壤體積含水率8 只讀
ox002F 土壤溫度8 只讀
注：地址數據為16進制表示，例：地址20（十進制）讀寫值為0x14。
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