Цифровая система датчиков температуры для многоточечного мониторинга температурного профиля.

Он Цифровой датчик температуры JW-S1S(Z4) Предназначен для непрерывного многоточечного измерения температуры на различной глубине или в разных положениях.

с возможностью до 36 индивидуально идентифицируемых температурных узлов, диапазон измерений от -55°C до 85°C, типичная точность ±0,2°C, водонепроницаемая конструкция IP68 и опционально. SDI-12 или RS485 Modbus RTU Для обеспечения связи между датчиками, цепочка датчиков подходит для долговременного мониторинга температурного профиля в следующих условиях:

• Вечная мерзлота и мерзлая земля
• Почвенные профили
• Озера и водохранилища
• Океаны и прибрежные воды
• Дорожные полотна и насыпи
• Скважины
• Осадок
• Геотехнические сооружения
• станции экологических исследований

В отличие от обычного одноточечного датчика температуры, цепочка датчиков температуры измеряет температуру в нескольких точках вдоль одного армированного кабеля, что позволяет пользователям наблюдать за изменением температуры в зависимости от глубины или расстояния.

Что такое цифровая цепочка датчиков температуры?

A цифровая цепочка датчиков температуры Это многоточечная система измерения температуры, в которой несколько датчиков температуры распределены вдоль одного кабеля.

Вместо установки множества независимых температурных датчиков с отдельными кабелями, одна цепочка датчиков может собирать данные о температуре с разных глубин или точек по одной линии связи.

Например, вертикально установленная температурная цепочка может включать узлы в следующих точках:

• 0,5 м
• 1 м
• 2 м
• 3 м
• 5 м
• 10 м

Полученные данные дают температурный профиль а не только одно значение температуры.

Это особенно полезно в тех случаях, когда изменения температуры с глубиной имеют большее значение, чем просто температура поверхности.

Типичные примеры включают:

• Мониторинг активного слоя вечной мерзлоты
• Термопрофилирование почвы
• Термическая стратификация озера
• Градиенты температуры пласта
• Наблюдение за температурой в скважине
• Мониторинг замерзания и оттаивания дорожного полотна

Как работает многоточечный мониторинг температурного профиля?

Прибор JW-S1S(Z4) содержит несколько цифровых датчиков температуры, установленных в заранее определенных местах вдоль усиленного кабеля.

Каждый узел измеряет температуру в своей точке.

Процесс мониторинга можно кратко описать следующим образом:

Температурные узлы → Цифровая связь → Регистратор данных / RTU → Сеть → Платформа мониторинга

Система сбора данных считывает значение температуры, связанное с каждым узлом, и восстанавливает распределение температуры вдоль цепочки датчиков.

При вертикальном развертывании это позволяет получить профиль зависимости температуры от глубины.

При горизонтальном размещении он может предоставлять профиль зависимости температуры от расстояния.

Такой подход позволяет наблюдать:

• Тепловые градиенты
• Границы замерзания-оттаивания
• Температурные инверсионные слои
• Изменения температуры почвы
• Стратификация водной толщи
• Долгосрочные сезонные тенденции

Почему следует использовать цепочку датчиков температуры вместо нескольких независимых датчиков?

В проекте, требующем измерения температуры на десяти или двадцати глубинах, теоретически можно использовать такое же количество независимых датчиков.

Однако это часто означает следующее:

• Больше кабелей
• Дополнительная проводка
• Больше разъемов
• Больше каналов сбора данных
• Дополнительные работы по монтажу
• Больше потенциальных точек отказа

Сенсорная цепочка объединяет несколько точек измерения температуры в единую интегрированную систему.

Основные преимущества

Упрощенная схема подключения проводов на месте установки.

Несколько измерительных узлов используют одну цепочку датчиков и одно коммуникационное соединение.

Упрощенное управление глубиной

Каждый узел может соответствовать заранее определенной глубине мониторинга.

Сниженная сложность установки

Один кабель проще проложить в скважине, грунтовом профиле, водоеме или насыпи, чем множество отдельных кабелей.

Последовательная структура данных

Измерения с разных глубин могут быть собраны через один коммуникационный интерфейс.

Упрощенное расширение системы

Строку можно настроить в соответствии с требуемым количеством узлов и интервалом глубины.

Технические характеристики

SDI-12 против RS485 Modbus RTU: какой выход выбрать?

Модель JW-S1S(Z4) доступна в двух вариантах исполнения. СДИ-12 или RS485 Modbus RTU коммуникация.

Оба варианта поддерживают цифровой мониторинг температурного профиля, но обычно используются в разных системных средах.

Версия SDI-12

SDI-12 широко используется в системах экологического и гидрометеорологического мониторинга.

Он особенно подходит для:

• Гидрологические станции
• Метеорологические регистраторы данных
• Удаленные научные станции
• мониторинг вечной мерзлоты
• Мониторинг водохранилищ
• маломощные полевые системы
• Экологические станции, работающие на солнечной энергии

К типичным преимуществам относятся:

• Низкое энергопотребление
• Простая полевая проводка
• Совместимость со многими регистраторами экологических данных.
• Цифровая адресация
• Длительная работа без присмотра

Версия RS485 Modbus RTU

Протокол RS485 Modbus RTU более распространен в системах промышленной автоматизации и мониторинга Интернета вещей.

Подходит для:

• RTU
• ПЛК-системы
• IoT-шлюзы
• Контроллеры экологического мониторинга
• Промышленные сети мониторинга
• Умное сельское хозяйство
• Геотехнический мониторинг

К типичным преимуществам относятся:

• Стандартная интеграция Modbus
• Совместимость с промышленными системами управления.
• Простое подключение к шлюзам
• Централизованный удаленный мониторинг
• Гибкая интеграция с облачными сервисами

Краткое руководство по выбору

Окончательный выбор должен зависеть от существующего регистратора данных, системы электропитания, архитектуры связи и требований к интеграции.

Мониторинг температурного профиля вечной мерзлоты

Температура вечной мерзлоты тесно связана с тепловыми условиями грунта и процессами замерзания и оттаивания.

Многоточечная система датчиков температуры может быть установлена вертикально в мерзлом грунте или скважине для регистрации температуры на различной глубине.

Типичные задачи мониторинга включают:

• Наблюдение за глубиной активного слоя
• Изменения температуры замерзшей земли
• Анализ циклов замораживания-оттаивания
• Сезонные колебания температуры
• Долгосрочный мониторинг деградации вечной мерзлоты
• исследования инфраструктуры холодных регионов

Типичная конфигурация

Профиль мониторинга вечной мерзлоты может содержать узлы на различной глубине, например:

0,5 м → 1 м → 2 м → 3 м → 5 м → 10 м → более глубокие слои

Фактическое расстояние между узлами следует определять в соответствии с ожидаемыми температурными градиентами и целями проекта.

Типичные проекты включают в себя:

• Станции наблюдения за вечной мерзлотой
• Полярные исследования
• Альпийские исследования
• Автомагистрали холодных регионов
• Железные дороги
• Трубопроводы
• Основы

Мониторинг температурного профиля озер и водохранилищ

Температура воды может значительно меняться в зависимости от глубины.

Однократное измерение температуры поверхности не позволяет определить тепловую структуру всего водного столба.

Вертикально развернутая цепочка датчиков температуры позволяет проводить непрерывные измерения на нескольких глубинах.

Это полезно для учёбы:

• Термическая стратификация
• Развитие термоклина
• Сезонная смена
• Градиенты температуры пласта
• Условия водной среды обитания
• Гидрологические процессы

Типичная архитектура мониторинга

Кабель с датчиками температуры → SDI-12 / RS485 → Регистратор данных → 4G / LoRaWAN / Ethernet → Облачная платформа

В установках, устанавливаемых на буях, цепочка датчиков температуры может быть подвешена вертикально ниже буя.

Для стационарных станций мониторинга их можно установить рядом с:

• Водозаборы водохранилищ
• Плотины
• Смотровые башни
• исследовательские станции озера
• Прибрежные платформы

Мониторинг температуры океанских и прибрежных вод

Водонепроницаемый температурный датчик IP68 также может использоваться для измерения температуры в толще воды в прибрежных и морских условиях, где требуются измерения на нескольких глубинах.

Типичные области применения включают:

• прибрежные исследования
• Морской экологический мониторинг
• аквакультура
• Экологический мониторинг порта
• Исследования водной толщи
• Океанографические исследования

При проектировании системы для использования в морских условиях следует учитывать монтажное оборудование, защиту кабелей, условия биологического обрастания и воздействие коррозии.

Мониторинг профиля температуры почвы

Температура почвы влияет на многие физические и биологические процессы.

Многоуровневая система измерения температуры позволяет отслеживать изменения температуры по всему почвенному профилю, а не только на поверхности.

Типичные области применения включают:

• сельскохозяйственные исследования
• Мониторинг корневой зоны сельскохозяйственных культур
• Умное земледелие
• Экологические исследования
• почвоведение
• эксперименты в теплице
• Исследования теплопередачи в грунте

Обычно глубина мониторинга включает в себя:

• 5 см
• 10 см
• 20 см
• 40 см
• 60 см
• 100 см

Выбор фактической глубины посадки зависит от глубины залегания корней растений, типа почвы, целей эксперимента и местных условий окружающей среды.

Для проектов, требующих одновременного измерения влажности и температуры почвы, JW-IoT также предлагает многослойные датчики для мониторинга почвы.

Мониторинг температуры дорожного полотна и железнодорожных путей

Температура оказывает существенное влияние на процессы замерзания и оттаивания в дорожном полотне, железнодорожных насыпях и других сооружениях холодных регионов.

Сенсорная цепочка может быть встроена вертикально или горизонтально для мониторинга распределения внутренней температуры.

Типичные области применения включают:

• Полотно автомагистралей
• Железнодорожные насыпи
• фундаменты аэропорта
• Склоны
• туннельные сооружения
• Фундамент из мерзлой почвы

Данные температурного профиля могут помочь в оценке:

• глубина проникновения мороза
• Границы замерзания-оттаивания
• Риск пучения грунта
• Термическая деформация
• Сезонные структурные изменения

Мониторинг температуры в скважинах и геотехнических условиях

Датчики температуры также могут размещаться внутри скважин или встраиваться в геотехнические сооружения.

Типичные области применения включают:

• Температурные профили скважины
• Мониторинг фундамента
• Насыпи
• Плотины
• Склоны
• Подземные сооружения
• Геотермальные исследования

Настраиваемое расстояние между узлами позволяет увеличить плотность измерений в местах с более выраженными температурными градиентами.

Научные исследования и долгосрочный мониторинг окружающей среды

Благодаря высокому разрешению измерений, настраиваемым интервалам дискретизации, возможности индивидуальной идентификации узлов и связи по протоколам SDI-12 или RS485, прибор JW-S1S(Z4) подходит для проведения экологических исследований в автоматическом режиме.

К потенциальным пользователям относятся:

• Университеты
• Научно-исследовательские институты
• гидрологические агентства
• Метеорологические организации
• Агентства экологического мониторинга
• Геотехнические лаборатории
• сети климатических наблюдений

Датчик может поддерживать долговременные наборы данных для:

• Исследования климата
• Исследования тепловых свойств почвы
• Гидрология
• наука о вечной мерзлоте
• Лимнология
• Геотехнические исследования
• Мониторинг экосистем

Как определить расстояние между температурными узлами

Расстояние между узлами — одно из важнейших решений при конфигурации цепочки датчиков температуры.

Универсального расстояния, подходящего для каждого проекта, не существует.

Правильный дизайн зависит от того, где ожидаются изменения температуры.

В местах с резкими перепадами температуры следует располагать светильники на меньшем расстоянии друг от друга.

Примеры включают:

• Вблизи поверхности земли
• Вблизи границы замерзания-оттаивания
• Вблизи термоклина
• Корневые зоны
• Структурные интерфейсы

В местах с более стабильной температурой используйте большее расстояние между растениями.

В более глубоких слоях почвы или воды может потребоваться меньше точек измерения, если температура изменяется медленно.

Пример: Вечная мерзлота

В рамках проекта может использоваться более плотное расположение элементов вблизи активного слоя и более плотное расположение на большей глубине.

Пример: Озеро

Вблизи предполагаемой глубины термоклина можно разместить дополнительные узлы.

Пример: Сельское хозяйство

Глубина измерения может соответствовать корневой зоне сельскохозяйственных культур.

JW-IoT позволяет настраивать количество узлов, глубину залегания и длину кабеля в соответствии с требованиями проекта.

Последовательное использование датчиков температуры против использования одного точечного датчика температуры

Если требуется измерение только в одной точке, то обычный температурный датчик может оказаться более экономичным вариантом.

Для проектов, требующих измерения температуры на разных глубинах, цифровая система датчиков температуры обычно обеспечивает более удобную архитектуру мониторинга.

Датчик температуры из нержавеющей стали для мониторинга воды, почвы и воздуха.

Создание системы дистанционного мониторинга температурного профиля

Сенсорная цепочка может быть интегрирована в полноценную архитектуру удаленного мониторинга.

Типичная система включает в себя:

Последовательность датчиков температуры
↓
SDI-12 или RS485 Modbus RTU
↓
Регистратор данных / RTU
↓
4G / LoRaWAN / Ethernet
↓
Облачная платформа
↓
Панель мониторинга температурного профиля

Платформу можно настроить для отображения следующих данных:

• Текущая температура в каждом узле
• Кривые зависимости температуры от глубины
• Исторические тенденции
• Суточные и сезонные колебания
• Минимальная и максимальная температура
• Состояние связи устройства
• Пороги срабатывания сигнализации

Данная архитектура может использоваться в сетях экологического, гидрологического, геотехнического, сельскохозяйственного и научного мониторинга.

Изучите интеллектуальные решения для мониторинга водных ресурсов и окружающей среды.

Изучите решения для мониторинга промышленного интернета вещей.

Рекомендации по установке

Правильная установка оборудования имеет решающее значение для получения репрезентативных данных о температуре.

Обеспечьте хороший тепловой контакт.

Каждый узел должен находиться в тесном контакте с окружающей почвой, водой, осадочными породами или строительными материалами.

Воздушные зазоры могут замедлять температурный отклик и приводить к получению нерепрезентативных показаний.

Запись глубины узлов

После развертывания задокументируйте точную глубину или положение каждого узла.

Избегайте резких изгибов кабеля.

Не следует резко сгибать, скручивать или чрезмерно натягивать армированный кабель.

Защита от механических повреждений

В местах, где кабель может подвергаться воздействию следующих факторов, используйте защитные кабелепроводы или монтажные конструкции.

• Транспортные средства
• Машины и оборудование
• Камни
• Движение льда
• Животные
• Строительная деятельность

Проверка связи перед окончательной установкой

Проверять:

• Власть
• Коммуникация
• Адресация узлов
• Показания температуры

перед засыпкой скважины, закрытием сооружения или завершением окончательного развертывания.

Рассмотрите возможность установки защиты от скачков напряжения.

При наружной установке оборудования в регионах, подверженных ударам молний, следует использовать соответствующие средства заземления и защиты от перенапряжения.

Как выбрать цепочку датчиков температуры для вашего проекта

Для получения соответствующей конфигурации предоставьте следующую информацию:

1. Приложение
2. Общая глубина или длина мониторинга
3. Количество температурных узлов
4. Требуемое расстояние между узлами
5. Диапазон температур
6. Выход SDI-12 или RS485
7. Длина кабеля
8. Средство установки
9. Регистратор данных или модель RTU
10. Источник питания
11. Метод коммуникации
12. Требования к платформе или API

Например:

Приложение: мониторинг вечной мерзлоты
Общая глубина: 20 м
Узлы: 15
Расстояние: 0,5–2 м, изготовлено на заказ
Выход: СДИ-12
Власть: Солнечная электростанция
Коммуникация: 4G
Данные: Платформа облачного мониторинга

Предоставление этой информации помогает снизить количество ошибок при настройке перед оформлением заказа.

Настройте систему мониторинга температурного профиля.

Планируете проект по мониторингу вечной мерзлоты, почвы, озер, водохранилищ, дорожного полотна, скважин или температуры окружающей среды?

Отправьте нам:

• Приложение
• Глубина мониторинга
• Количество узлов
• Расстояние между узлами
• Результат коммуникации
• Длина кабеля
• Среда установки
• Требования к регистратору данных
• Требования к платформе

Компания JW-IoT может порекомендовать подходящую конфигурацию цепочки цифровых датчиков температуры и архитектуру мониторинга.

Свяжитесь с JW-IoT