成都藍格時代科技有限公司研制的土芯孫®AI智能土壤在線監(jiān)測儀是包括設(shè)備硬件、軟件、云平臺組成的一個完整體系，能夠?qū)崿F(xiàn)對土壤溫度、土壤水分、土壤電導率、土壤PH、土壤肥力(氮磷鉀)等要素進行24小時全天候監(jiān)測，通過專用高靈敏度傳感器采集數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)實時上傳到智慧農(nóng)業(yè)管理云平臺。以光伏電池、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為基礎(chǔ)，用戶可通過PC端WEB網(wǎng)頁、APP移動端等方式查看數(shù)據(jù)，同時提供數(shù)據(jù)處理、儲存、統(tǒng)計、分析、報警等功能。用戶可以不受時間、地點限制對監(jiān)控目標進行實時監(jiān)控、管理、查看。土芯孫®AI智能土壤在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠全面、科學、真實地反映被監(jiān)測區(qū)的土壤變化，可及時、準確地提供各監(jiān)測點的土壤墑情狀況，為減災抗旱、灌溉提供了重要的基礎(chǔ)信息，土壤肥力監(jiān)測為施肥提供了理論依據(jù)。
儀器土壤PH值酸堿度傳感器實時檢測土壤酸堿度，采用國際上新一代FDR測量方式,可達到3%以內(nèi)的精度;信號穩(wěn)定，測量范圍寬，傳輸距離遠。土壤PH檢測儀器不會隨時間的變化而產(chǎn)生漂移，大大增強產(chǎn)品穩(wěn)定性和延長使用壽命。
通過檢測土壤中氮磷鉀的含量來判斷土壤的肥沃程度，進而方便系統(tǒng)的評估土壤情況。土壤氮磷鉀傳感器又稱土壤養(yǎng)分速測儀，適用于檢測土壤中氮磷鉀的含量，通過檢測土壤中氮磷鉀的含量來判斷土壤的肥沃程度，進而方便系統(tǒng)的評估土壤情況。
儀器開機可自動檢測并語音播報設(shè)備聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、傳感器連接狀態(tài)；當人從儀器前面經(jīng)過，儀器會主動和人打招呼，可以與人進行智能語音問答交互關(guān)于土壤多個因子的實時監(jiān)測信息；可以回答常用相關(guān)農(nóng)作物種植常識與經(jīng)驗，也可以通過它了解天氣變化、日期時間等信息，讓用戶使用更加快捷和方便，既是一臺監(jiān)測儀器又是一本教科書，同時也是生活好助手；儀器性能穩(wěn)定靈敏度高，該儀器是觀測和研究鹽漬土的發(fā)生、演變、改良以及水鹽動態(tài)的重要工具；通過測量土壤的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)定地反映各種土壤的真實水分含量?？蓽y量土壤水分的體積百分比，是符合目前國際標準的土壤水分測量方法。該傳感器適用于土壤墑情監(jiān)測、科學試驗、節(jié)水灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養(yǎng)、污水處理、精細農(nóng)業(yè)等場合。
二、功能特點
① 土壤酸堿度（PH）在線實時監(jiān)測；
② 土壤氮含量在線實時監(jiān)測；
③ 土壤磷含量在線實時監(jiān)測；
④ 土壤鉀含量在線實時監(jiān)測；
⑤ 土壤溫度在線實時監(jiān)測；
⑥ 土壤含水率在線實時監(jiān)測；
⑦ 土壤電導率在線實時監(jiān)測；
⑧ 其他定制類土壤監(jiān)測。
2)AI人工智能：
② 儀器能語音智能識別并報告當日日期和時間等信息；
③ 儀器能語音智能識別并按指令進行數(shù)據(jù)清單打??；
④ AI人工智能語音解答常見問題、知識科普。
3)數(shù)據(jù)超標報警：
② 手機端APP報警；
③ 本地AI智能語音報警；
④ 報警查詢及處理。
4)本地數(shù)據(jù)存儲：
支持本地傳感器數(shù)據(jù)、日志等數(shù)據(jù)存儲（出廠標配64G容量TF卡，可定制128G)。
5)無線傳輸與控制功能：
儀器集成無線4G全網(wǎng)通工業(yè)級路由器，支持數(shù)據(jù)雙向傳輸；
6)太陽能供電結(jié)合市電設(shè)備支持太陽能供電和市電供電，便于安裝于各種監(jiān)測工作環(huán)境。
7)平臺管理：
② 大屏預覽和管理；
③ 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析功能；
④ 歷史數(shù)據(jù)查詢功能；
⑤ 歷史數(shù)據(jù)導出與打印功能；
⑥ 遠程修訂報警閾值參數(shù)；
⑦ 遠程可定義修改并跨平臺遷移設(shè)備；
⑧ 遠程科對設(shè)備分區(qū)、分組進行變更管理；
⑨ 遠程電量余額查看管理；
⑩ 用戶管理（注冊、密碼、登錄、分配、操作權(quán)限等）功能；
? 設(shè)備管理；
? 項目管理；
? 設(shè)備運維管理。
三、性能特點
2）精度高，響應(yīng)快，互換性好，探針插入式設(shè)計保證測量精確，性能可靠。
3）電極采用特殊處理的合金材料，可承受較強的外力沖擊，不易損壞。
4）插針密封，耐酸堿腐蝕，可埋入土壤或直接投入水中進行長期動態(tài)檢測。
5）主機IP65防護等級，插針式傳感器IP68防護等級，耐候性：可全天候運行。適應(yīng)室內(nèi)、大棚、戶外等各種氣候環(huán)境，密封性強，防水防塵防腐蝕，外接插件全部采用航空插頭；傳感器耐酸堿腐蝕，可直接投入水中使用。
6）主機外殼ABS材質(zhì)或防水鋁盒（可選定制）：抗壓、防摔，密封性強，防水防塵防腐蝕。
7）多參數(shù)多環(huán)境適用范圍廣：受土壤含鹽量影響較小，可適用于各種土質(zhì)。適用于水果種植、花卉栽培、林業(yè)育苗、公園植被智慧養(yǎng)護、種子公司作物培育等農(nóng)作物生長環(huán)境的監(jiān)測與控制。
8）監(jiān)控主機和太陽能系統(tǒng)基于立桿安裝簡單、即插即用。
9）設(shè)備主機工業(yè)級設(shè)計，運行穩(wěn)定，設(shè)備在線率98%以上。
四、應(yīng)用場景
該傳感器適用于土壤墑情監(jiān)測、科學試驗、節(jié)水灌溉、溫室大棚、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養(yǎng)、污水處理、精細農(nóng)業(yè)等場合。
五、設(shè)備參數(shù)
| 序號 | 技術(shù)指標 | 技術(shù)參致 | |
| 1 | 土壤酸堿度（PH) | 最程 | 3-9PH |
| 分辨率 | 0.1 | ||
| 精度 | ±0.3PH | ||
| 探針 | 防腐等制電機 | ||
| 2 | 氮磷鉀參數(shù) | 量程 | 1-1999 mg/kg(mg/L) |
| 分辨率 | 1mg/kg(mg/L) | ||
| 精度 | ±2%FS | ||
| 探針 | 不銹鋼 | ||
| 3 | 電導率參數(shù) | 量程 | 0-20000us/cm |
| 分辨率 | 10us/cm | ||
| 精度 | 0-10000us/cm 范圍內(nèi)為±3%; 10000-20000us/cm范圍內(nèi)為±5% | ||
| 探針 | 防腐特制電極 | ||
| 4 | 土壤水分參數(shù) | 量程 | 0-99% |
| 分辨率 | 0.10% | ||
| 精度 | 0-50%內(nèi)±2%，50-99%內(nèi)±3% 〔棕壤，60%，25℃) | ||
| 探針 | 防腐特制電極 | ||
| 5 | 土壤溫度多數(shù) | 最程 | -40～80℃ |
| 分辨率 | 分辨率:0.1℃ | ||
| 精度 | ±0.5℃（25℃） | ||
| 探針 | 防腐特制電極 | ||
| 6 | 電導率溫度補償 | 內(nèi)置溫度補償傳感器，補償范圍0-50℃ | |
| 7 | 傳感器防護等級 | IP68 | |
| 8 | 密封材料 | 黑色阻燃環(huán)氧樹脂 | |
| 9 | 默認線纜長度 | 2米，線纜長度可按要求定制 | |
| 10 | 外形尺寸 | 45*15*123mm | |
| ll | 輸出估號 | RS485(Modbus 協(xié)議) | |
| 12 | 直流供電《默認） | DC4.5-30V | |
| 13 | 功耗 | 0.7W (24V DC供電） | |
| 14 | 工作溫度 | -40℃～+60℃ | |
| 15 | 內(nèi)核芯片耐溫 | 85℃ | |
六、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
1)主機結(jié)構(gòu)
2）傳感器結(jié)構(gòu)
3）整機結(jié)構(gòu)
七、使用方法
由于電極直接測定土壤中的可溶鹽離子的電導率，因此土壤體積含水率需高于約20%時土壤中的可溶離子才能正確反映土壤的電導率。在長期觀測時，灌溉或者降雨后的測量值更接近真實水平。如果進行速測，可先在被測土壤處澆水，待水分充分滲透后進行測量。
如果在較堅硬的地表測量時，應(yīng)先鉆孔（孔徑應(yīng)小于探針直徑），再插入土壤中并將土壓實然后測量；傳感器應(yīng)防止劇烈振動和沖擊，更不能用硬物敲擊。由于傳感器為黑色封裝，在強烈陽光的照射下會使傳感器使急劇升溫（可達50℃以上），為了防止過高溫度對傳感器的溫度測量產(chǎn)生影響，請在田間或野外使用時注意遮陽與防護。
1）速測方法
選定合適的測量地點，避開石塊，確保鋼針不會碰到堅硬的物體，按照所需測量深度拋開表層土，保持下面土壤原有的松緊程度，緊握傳感器垂直插入土壤，插入時不可左右晃動，一個測點的小范圍內(nèi)建議多次測量求平均值。如圖3-1所示。
2）埋地測量法
垂直挖直徑>20cm的坑，在既定的深度將傳感器鋼針水平插入坑壁，將坑填埋嚴實，穩(wěn)定一段時間后，即可進行連續(xù)數(shù)天，數(shù)月乃至更長時間的測量和記錄。如圖3-2
3）注意事項
① 測量時確保傳感器鋼針必須全部插入土壤里，不同的植物選擇不同的深度，確保檢測到接近根系位置的真實數(shù)據(jù)。
② 避免強烈陽光直接照射到傳感器上而導致溫度過高。野外使用注意防雷擊。
③ 精密儀器勿暴力折彎鋼針，勿用力拉拽傳感器引出線，勿摔打或猛烈撞擊傳感器。
④ 傳感器防護等級IP68，可以將傳感器整個泡在水中。
⑤ 由于在空氣中存在射頻電磁輻射，不宜長時間在空氣中處于通電狀態(tài)。
八、設(shè)備調(diào)試
1）準備工作：
準備土壤傳感器、調(diào)試連接線、串口調(diào)試工具及配置軟件。
將設(shè)備調(diào)試線航空頭與傳感器航空接頭相連；另一端綠、黃分別對接USB轉(zhuǎn)485線的485A、485B，棕、黑對應(yīng)DC12V電源的電源正和DNG。
2）接口說明
寬電壓電源輸入4.5~30V均可。485信號線接線時注意A/B兩條線不能接反，總線上多臺設(shè)備間地址不能沖突。
3）接線說明
九、配置軟件安裝及使用
1）軟件選擇
打開資料包，選擇“調(diào)試軟件”---“485參數(shù)配置軟件”，找到
打開即可。
2） 參數(shù)設(shè)置
①、選擇正確的COM口（“我的電腦—屬性—設(shè)備管理器—端口”里面查看COM端口），下圖列舉出幾種不同的485轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動名稱。
③、根據(jù)使用需要修改地址以及波特率，同時可查詢設(shè)備的當前功能狀態(tài)。④、如果測試不成功，請重新檢查設(shè)備接線及485驅(qū)動安裝情況。
十、通訊協(xié)議
1）通訊基本參數(shù)
2）數(shù)據(jù)幀格式定義
采用Modbus-RTU 通訊規(guī)約，格式如下：初始結(jié)構(gòu) ≥4 字節(jié)的時間 地址碼 = 1 字節(jié) 功能碼 = 1 字節(jié) 數(shù)據(jù)區(qū) = N 字節(jié) 錯誤校驗 = 16 位CRC 碼結(jié)束結(jié)構(gòu) ≥4 字節(jié)的時間
地址碼：為變送器的地址，在通訊網(wǎng)絡(luò)中是的（出廠默認0x01）。
功能碼：主機所發(fā)指令功能指示。數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)是具體通訊數(shù)據(jù)，注意16bits數(shù)據(jù)高字節(jié)在前！CRC碼：二字節(jié)的校驗碼。
主機問詢幀結(jié)構(gòu)：
從機應(yīng)答幀結(jié)構(gòu)：
