植被冠層聯(lián)網(wǎng)分析儀使用說明書

1、植被冠層聯(lián)網(wǎng)分析儀使用說明書2015年3月1. 儀器組成植被冠層聯(lián)網(wǎng)分析儀由三類傳感器節(jié)點組成，分別是：冠層下節(jié)點，冠層上節(jié)點和匯聚節(jié)點。（1）冠層上節(jié)點用來測量太陽入射總輻射。圓形結構，由3個光學傳感器組成。節(jié)點的尺寸：半徑3cm，高度6cm。（新型號在旁邊還添加一個在線充電接口）圖1 冠層上節(jié)點（2）冠層下節(jié)點用來測量冠層透過輻射。長條形結構，由9個光學傳感器組成。節(jié)點長寬高分別為60cm，8cm和7cm。（新型號在節(jié)點下方添加一個在線充電接口）圖2 冠層下節(jié)點（3）匯聚節(jié)點匯聚節(jié)點是整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的中心，用來接收并轉發(fā)由冠層上節(jié)點和冠層下節(jié)點測量到的數(shù)據(jù)。包括：通信及微處理芯片、實時時鐘部

2、分、儀器監(jiān)測部分、供電部分、數(shù)據(jù)存儲部分、串口通信部分及GPRS通信部分。圖3 匯聚節(jié)點2. 儀器規(guī)格參數(shù)儀器規(guī)格及參數(shù)設備用途用于植被冠層參數(shù)的野外測量與分析。技術參數(shù)可測量參數(shù)：可通過測量或擴展分析，得到以下參數(shù)：冠層葉面積指數(shù)、冠層平均葉傾角、植被覆蓋度；測量頻率可人工設定，能實現(xiàn)小時、日、旬和月的測量；測量方式采用無線傳感器網(wǎng)絡構建，進行定點連續(xù)測量；傳輸方式可通過無線網(wǎng)絡遠程傳輸，傳輸速率可達到1200bps及以上；測量對象可進行林地、草地、灌木、農(nóng)作物等四種以上植被類型的冠層參數(shù)測量；傳感器個數(shù)針對3種植被類型，共提供不低于12個測量節(jié)點（無線傳感器）；聯(lián)網(wǎng)能力具有可擴充能力，2個

3、匯聚節(jié)點，具備可擴展性，最多支持100個測量節(jié)點聯(lián)網(wǎng)測量的能力；環(huán)境要求環(huán)境要求：可適應的環(huán)境溫度范圍為：-30 60；電源一次置換能保證連續(xù)半年以上的測量；配置冠層透過輻射測量節(jié)點（含天線）；太陽下行輻射測量節(jié)點（含天線）；數(shù)據(jù)無線收發(fā)器；太陽能供電系統(tǒng)；數(shù)據(jù)接收與處理軟件一套；數(shù)據(jù)處理筆記本一套；售后保修投標商或生產(chǎn)廠家到最終用戶所在地安裝、調(diào)試試運行合格后驗收；驗收合格后由生產(chǎn)廠家提供24月保修期，保修期內(nèi)包括消耗品在內(nèi)全部保修；技術支持由生產(chǎn)廠家為用戶提供現(xiàn)場技術培訓，提供免費的儀器操作、維護、維修的國內(nèi)培訓2人5個工作日；質量保證產(chǎn)品質量按中華人民共和國有關質量標準實行“三包”服務；

4、售后保障生產(chǎn)廠家為用戶提供產(chǎn)品終身技術服務。產(chǎn)品出現(xiàn)故障在24小時內(nèi)響應，72小時內(nèi)到現(xiàn)場履行維修服務義務。(保修期外的現(xiàn)場服務由甲方承擔差旅等相關費用)儀器交貨日期合同生效后90天；授權已必須取得制造廠商授權。3. 儀器野外安裝（1）樣方的選擇在研究區(qū)中，樣方應盡可能選擇通視較好的區(qū)域，避免建筑物等地類對樣方之間的通訊造成干擾。同時，樣方要均勻分布在研究區(qū)中。在滿足以上兩個條件后，樣方還可選擇在道路旁邊等容易到達的區(qū)域。（2）樣方內(nèi)節(jié)點部署在一個樣方內(nèi)，可根據(jù)樣方的面積布設一個或多個冠層下節(jié)點。若布設一個冠層下節(jié)點，則應布設在樣方中心位置。若布設多個節(jié)點，可沿樣方中線或對角線等布設，且盡可能

5、使節(jié)點均勻分布在樣方中。圖4為幾個樣方內(nèi)節(jié)點部署參考圖。 2節(jié)點 3節(jié)點 4節(jié)點 5節(jié)點圖4 樣方內(nèi)節(jié)點部署參考圖（3）冠層上節(jié)點安裝安裝位置必須選擇在周圍開闊，一定范圍內(nèi)無物體遮擋區(qū)域。一般安裝在匯聚支架上部。第一步：布設時傳感器近水平向上放置，并固定在支架上；第二步：連接天線，并將天線固定；第三步：打開開關。圖5為冠層上節(jié)點安裝后的參考照片。圖5 冠層上節(jié)點安裝參考圖（4）冠層下節(jié)點安裝第一步：節(jié)點支架安裝。對于農(nóng)田樣方，支架方向應垂直于壟或與壟成一定角度。支架高度應高于地面3040cm，但要保證節(jié)點在植被最低的葉片之下；第二步：將節(jié)點儀器近似水平向上放置在支架上，并將儀器兩端固定；第三步

6、：連接天線。在農(nóng)田中，需將天線架高至植被冠層之上，保證其余匯聚節(jié)點天線的通視；在林地中，可將天線放置于與匯聚節(jié)點天線通視最佳的位置；第四步：通過調(diào)整支架的高度，及觀察儀器的水平氣泡，調(diào)平儀器；第五步：打開開關。圖6為冠層下節(jié)點安裝后的參考照片。圖6 冠層下節(jié)點安裝參考圖（5）匯聚節(jié)點安裝 第一步：組裝匯聚節(jié)點支架。主要包括儀器箱子和太陽能板的安裝；第二步：埋設匯聚節(jié)點支架。對于匯聚節(jié)點的朝向，須保證每天太陽能板最大限度的接收太陽照射。對于匯聚節(jié)點的位置，須將支架埋設于與周圍樣方通視較好的地方；同時，為了保證太陽能板的供電以及冠層上節(jié)點的測量精度，需保證周圍一定范圍內(nèi)不會受到物體遮蔽；第三步：線

7、路連接。將儀器箱內(nèi)各線路連接，連接示意圖如圖7所示。圖7 線路連接引導圖 第四步：調(diào)試。當太陽能電源控制器的“充電”指示燈呈黃色，并閃亮，說明供電部分安裝好。當DTU指示燈呈：LINK燈常亮，DATA等閃亮，說明數(shù)據(jù)傳輸部分安裝好。若指示燈不正常，則須檢查線路連接是否正確。注意：在樣方選取時，應特別考慮到樣方之間的距離，以及樣方與匯聚的距離。為保證節(jié)點之間以及節(jié)點與匯聚的正常通信，在地形平坦的農(nóng)田區(qū)域，樣方與匯聚節(jié)點之間的距離應保持在400m以內(nèi)；在地形復雜的農(nóng)田區(qū)域，距離應保持在300米以內(nèi)。在林地，由于傳播信號受到樹木枝干的影響，匯聚與樣方的距離應保持在150m以內(nèi)。4. 儀器使用方法a)

8、 啟動與關閉儀器的開關為紅色按鈕。當紅色按鈕按下時，為打開狀態(tài)，如下圖所示；圖8 開關打開時狀態(tài)當紅色按鈕松開時，為關閉狀態(tài)，如下圖所示。圖9 開關關閉時狀態(tài)b) 參數(shù)配置方法第一步：將匯聚芯片板的串口與電腦連接。若電腦上無COM串口連接處，用USB轉串口線連接。須注意的是，此時要保證匯聚芯片板有供電。第二步：右鍵“我的電腦”管理設備管理器端口。查看端口編號。第三步：打開WDCC軟件。界面如圖10所示。圖10 WDCC軟件截面圖在“串口”下拉菜單中選擇第二步中所查到的端口編號，點擊“Open”。第四步：在“采集器設置”一欄中，分別調(diào)整各參數(shù)。每調(diào)整一個參數(shù)，須點擊一次后面的“設置”按鈕，從而確

9、認自己的設置。其中“系統(tǒng)時間設置”是用來調(diào)整系統(tǒng)的標準時間；“采集時間間隔”是調(diào)整各節(jié)點儀器的采集數(shù)據(jù)時間間隔，單位為秒；“開始睡眠時間”是調(diào)整各節(jié)點儀器每天開始停止采集數(shù)據(jù)的時間；“結束睡眠時間”是用來調(diào)整各節(jié)點儀器每天開始采集數(shù)據(jù)的時間。圖11 采集器設置欄c) 數(shù)據(jù)接收軟件在服務器上運行“DTU數(shù)據(jù)接收程序”，并輸入用戶名“bnu_lainet”，密碼“bnulainet”，登錄之后可以看到有兩個DTU在線，DTU編號分別為：3061-4919-0573和061-4919-0936.在任意一個聯(lián)網(wǎng)的客戶端上部署Comway和rs232_data_logger軟件進行數(shù)據(jù)接收。在“wire

10、less-接收程序-Comway-wlSer-bin”路徑下找到wlSer 應用程序，并打開該程序。輸入用戶名和密碼登錄。圖12 wlSer登錄界面選中一個DTU，右鍵選擇“添加虛擬串口”，待虛擬串口安裝結束后，右鍵選擇“添加串口映射”，并選擇添加的虛擬串口。圖13 wlSer DTU添加虛擬串口界面虛擬串口映射安裝完畢后，運行rs232_data_logger程序，安裝DataLogger。然后運行DataLogger。圖14 DataLogger接收數(shù)據(jù)界面d） 數(shù)據(jù)處理軟件VisualLAINet程序使用說明1 軟件運行環(huán)境軟件使用MatLab語言編寫，運行在MatLab環(huán)境下。2 運行

11、方式將軟件解壓縮，然后將解壓縮后的路徑添加到MatLab的運行路徑下。在MatLab下打開combinData.m文件，這是一個主程序文件。運行該程序。圖15 LAI計算程序界面3 程序功能（1） 數(shù)據(jù)預處理該功能是為了將多日的觀測數(shù)據(jù)，按照日期分割開，分割的結果是每天一個目錄，目錄名稱為觀測日期。（2） LAI計算設置數(shù)據(jù)文件的輸入路徑，計算結果的輸出路徑，開始計算的日期，結束計算的日期，設置研究區(qū)的經(jīng)緯度，選擇布置的研究區(qū)個數(shù)，然后開始計算。5. 儀器維護常識a) 電源充電方法-離線充電關閉儀器開關后，卸下儀器后蓋，將電池取出，對電池充電。當充電器指示燈為紅色時，說明電池還在充電狀態(tài)；當充

12、電器指示燈為黃色時，說明電池已充滿電。電池充滿后，將電池放回儀器電池槽中，安裝上后蓋即可。b) 電源充電方法-在線充電將自動充電模塊的正負極（紅正黑負）連接到太陽能電源控制器的對應正負極，并將充電器一端與設備連接好即可。在充電狀態(tài)下，充電模塊紅燈為亮起狀態(tài)，當充電結束后，黃燈為亮起狀態(tài)。c) 儀器維護i. 節(jié)點維護冠層上和冠層下的節(jié)點，要避免在水中長時間浸泡，防止儀器進水后損壞儀器主板。在野外測量時，保證天線與儀器連接完好，且水平放置；匯聚節(jié)點，要保證儀器箱不能進水，以防損壞匯聚板和蓄電池。要定期對各樣方進行巡查，防止儀器受到人為破壞。ii. 傳感器維護儀器自身具有一定的重量，使用時要輕拿輕放，以免摔壞零件或傷及他人。各儀器的開關和天線接口處要盡可能避免沙土的滲入，若有沙土或水的滲入，要及時清除。儀器上的每個傳感器白點，要保持清潔，不能有泥土覆蓋，或出現(xiàn)磨損，若出現(xiàn)以上問題，須及時清理或更換傳感器白點。在不使用儀器時，要清查所有儀器，保證所有電源關閉，所有儀器