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1、植被冠层联网分析仪使用说明书2015年3月1. 仪器组成植被冠层联网分析仪由三类传感器节点组成，分别是：冠层下节点，冠层上节点和汇聚节点。（1）冠层上节点用来测量太阳入射总辐射。圆形结构，由3个光学传感器组成。节点的尺寸：半径3cm，高度6cm。（新型号在旁边还添加一个在线充电接口）图1 冠层上节点（2）冠层下节点用来测量冠层透过辐射。长条形结构，由9个光学传感器组成。节点长宽高分别为60cm，8cm和7cm。（新型号在节点下方添加一个在线充电接口）图2 冠层下节点（3）汇聚节点汇聚节点是整个网络系统的中心，用来接收并转发由冠层上节点和冠层下节点测量到的数据。包括：通信及微处理芯片、实时时钟部
2、分、仪器监测部分、供电部分、数据存储部分、串口通信部分及GPRS通信部分。图3 汇聚节点2. 仪器规格参数仪器规格及参数设备用途用于植被冠层参数的野外测量与分析。技术参数可测量参数：可通过测量或扩展分析，得到以下参数：冠层叶面积指数、冠层平均叶倾角、植被覆盖度；测量频率可人工设定，能实现小时、日、旬和月的测量；测量方式采用无线传感器网络构建，进行定点连续测量；传输方式可通过无线网络远程传输，传输速率可达到1200bps及以上；测量对象可进行林地、草地、灌木、农作物等四种以上植被类型的冠层参数测量；传感器个数针对3种植被类型，共提供不低于12个测量节点（无线传感器）；联网能力具有可扩充能力，2个
3、汇聚节点，具备可扩展性，最多支持100个测量节点联网测量的能力；环境要求环境要求：可适应的环境温度范围为：-30 60；电源一次置换能保证连续半年以上的测量；配置冠层透过辐射测量节点（含天线）；太阳下行辐射测量节点（含天线）；数据无线收发器；太阳能供电系统；数据接收与处理软件一套；数据处理笔记本一套；售后保修投标商或生产厂家到最终用户所在地安装、调试试运行合格后验收；验收合格后由生产厂家提供24月保修期，保修期内包括消耗品在内全部保修；技术支持由生产厂家为用户提供现场技术培训，提供免费的仪器操作、维护、维修的国内培训2人5个工作日；质量保证产品质量按中华人民共和国有关质量标准实行“三包”服务；
4、售后保障生产厂家为用户提供产品终身技术服务。产品出现故障在24小时内响应，72小时内到现场履行维修服务义务。(保修期外的现场服务由甲方承担差旅等相关费用)仪器交货日期合同生效后90天；授权已必须取得制造厂商授权。3. 仪器野外安装（1）样方的选择在研究区中，样方应尽可能选择通视较好的区域，避免建筑物等地类对样方之间的通讯造成干扰。同时，样方要均匀分布在研究区中。在满足以上两个条件后，样方还可选择在道路旁边等容易到达的区域。（2）样方内节点部署在一个样方内，可根据样方的面积布设一个或多个冠层下节点。若布设一个冠层下节点，则应布设在样方中心位置。若布设多个节点，可沿样方中线或对角线等布设，且尽可能
5、使节点均匀分布在样方中。图4为几个样方内节点部署参考图。 2节点 3节点 4节点 5节点图4 样方内节点部署参考图（3）冠层上节点安装安装位置必须选择在周围开阔，一定范围内无物体遮挡区域。一般安装在汇聚支架上部。第一步：布设时传感器近水平向上放置，并固定在支架上；第二步：连接天线，并将天线固定；第三步：打开开关。图5为冠层上节点安装后的参考照片。图5 冠层上节点安装参考图（4）冠层下节点安装第一步：节点支架安装。对于农田样方，支架方向应垂直于垄或与垄成一定角度。支架高度应高于地面3040cm，但要保证节点在植被最低的叶片之下；第二步：将节点仪器近似水平向上放置在支架上，并将仪器两端固定；第三步
6、：连接天线。在农田中，需将天线架高至植被冠层之上，保证其余汇聚节点天线的通视；在林地中，可将天线放置于与汇聚节点天线通视最佳的位置；第四步：通过调整支架的高度，及观察仪器的水平气泡，调平仪器；第五步：打开开关。图6为冠层下节点安装后的参考照片。图6 冠层下节点安装参考图（5）汇聚节点安装 第一步：组装汇聚节点支架。主要包括仪器箱子和太阳能板的安装；第二步：埋设汇聚节点支架。对于汇聚节点的朝向，须保证每天太阳能板最大限度的接收太阳照射。对于汇聚节点的位置，须将支架埋设于与周围样方通视较好的地方；同时，为了保证太阳能板的供电以及冠层上节点的测量精度，需保证周围一定范围内不会受到物体遮蔽；第三步：线
7、路连接。将仪器箱内各线路连接，连接示意图如图7所示。图7 线路连接引导图 第四步：调试。当太阳能电源控制器的“充电”指示灯呈黄色，并闪亮，说明供电部分安装好。当DTU指示灯呈：LINK灯常亮，DATA等闪亮，说明数据传输部分安装好。若指示灯不正常，则须检查线路连接是否正确。注意：在样方选取时，应特别考虑到样方之间的距离，以及样方与汇聚的距离。为保证节点之间以及节点与汇聚的正常通信，在地形平坦的农田区域，样方与汇聚节点之间的距离应保持在400m以内；在地形复杂的农田区域，距离应保持在300米以内。在林地，由于传播信号受到树木枝干的影响，汇聚与样方的距离应保持在150m以内。4. 仪器使用方法a)
8、 启动与关闭仪器的开关为红色按钮。当红色按钮按下时，为打开状态，如下图所示；图8 开关打开时状态当红色按钮松开时，为关闭状态，如下图所示。图9 开关关闭时状态b) 参数配置方法第一步：将汇聚芯片板的串口与电脑连接。若电脑上无COM串口连接处，用USB转串口线连接。须注意的是，此时要保证汇聚芯片板有供电。第二步：右键“我的电脑”管理设备管理器端口。查看端口编号。第三步：打开WDCC软件。界面如图10所示。图10 WDCC软件截面图在“串口”下拉菜单中选择第二步中所查到的端口编号，点击“Open”。第四步：在“采集器设置”一栏中，分别调整各参数。每调整一个参数，须点击一次后面的“设置”按钮，从而确
9、认自己的设置。其中“系统时间设置”是用来调整系统的标准时间；“采集时间间隔”是调整各节点仪器的采集数据时间间隔，单位为秒；“开始睡眠时间”是调整各节点仪器每天开始停止采集数据的时间；“结束睡眠时间”是用来调整各节点仪器每天开始采集数据的时间。图11 采集器设置栏c) 数据接收软件在服务器上运行“DTU数据接收程序”，并输入用户名“bnu_”，密码“bnulainet”，登录之后可以看到有两个DTU在线，DTU编号分别为：3061-4919-0573和061-4919-0936.在任意一个联网的客户端上部署Comway和rs232_data_logger软件进行数据接收。在“wireless-接
10、收程序-Comway-wlSer-bin”路径下找到wlSer 应用程序，并打开该程序。输入用户名和密码登录。图12 wlSer登录界面选中一个DTU，右键选择“添加虚拟串口”，待虚拟串口安装结束后，右键选择“添加串口映射”，并选择添加的虚拟串口。图13 wlSer DTU添加虚拟串口界面虚拟串口映射安装完毕后，运行rs232_data_logger程序，安装DataLogger。然后运行DataLogger。图14 DataLogger接收数据界面d） 数据处理软件VisualLAINet程序使用说明1 软件运行环境软件使用MatLab语言编写，运行在MatLab环境下。2 运行方式将软件解
11、压缩，然后将解压缩后的路径添加到MatLab的运行路径下。在MatLab下打开combinData.m文件，这是一个主程序文件。运行该程序。图15 LAI计算程序界面3 程序功能（1） 数据预处理该功能是为了将多日的观测数据，按照日期分割开，分割的结果是每天一个目录，目录名称为观测日期。（2） LAI计算设置数据文件的输入路径，计算结果的输出路径，开始计算的日期，结束计算的日期，设置研究区的经纬度，选择布置的研究区个数，然后开始计算。5. 仪器维护常识a) 电源充电方法-离线充电关闭仪器开关后，卸下仪器后盖，将电池取出，对电池充电。当充电器指示灯为红色时，说明电池还在充电状态；当充电器指示灯为
12、黄色时，说明电池已充满电。电池充满后，将电池放回仪器电池槽中，安装上后盖即可。b) 电源充电方法-在线充电将自动充电模块的正负极（红正黑负）连接到太阳能电源控制器的对应正负极，并将充电器一端与设备连接好即可。在充电状态下，充电模块红灯为亮起状态，当充电结束后，黄灯为亮起状态。c) 仪器维护i. 节点维护冠层上和冠层下的节点，要避免在水中长时间浸泡，防止仪器进水后损坏仪器主板。在野外测量时，保证天线与仪器连接完好，且水平放置；汇聚节点，要保证仪器箱不能进水，以防损坏汇聚板和蓄电池。要定期对各样方进行巡查，防止仪器受到人为破坏。ii. 传感器维护仪器自身具有一定的重量，使用时要轻拿轻放，以免摔坏零
13、件或伤及他人。各仪器的开关和天线接口处要尽可能避免沙土的渗入，若有沙土或水的渗入，要及时清除。仪器上的每个传感器白点，要保持清洁，不能有泥土覆盖，或出现磨损，若出现以上问题，须及时清理或更换传感器白点。在不使用仪器时，要清查所有仪器，保证所有电源关闭，所有仪器ID编号清晰可见，所有仪器表面要清理干净，放在干燥处保存。iii. 电源维护严禁电池浸水，若电池浸水，须立刻更换。等浸水电池晾干后，检查电池仍能使用后，再放回仪器中。在野外测量时，通过接收的数据，实时监控仪器的电量，对于电量低的仪器要及时更换电池。电池充电时，避免电池过度充电，以防电池出现异常情况。电池插头要妥善保管，防止插头脱落或不当使用造成电池短路。不使用的电池，要放在干燥处保存。
