多参数地质灾害多土壤含水率-倾角计传感器

设备全部实现数字化传感、采集、嵌入式处理、无线传输。核心含水率传感器基于频率介电反射 (FDR) 测量原理，根据发出的电磁波在不同介电系数物质中的频率变化，测得各土层的含水率；利用内置高精度数字温度传感器，测量各土层温度；利用高精度重力场加速度计测量地下各节点倾角及位移的变化。

设计本着高集成度一体化杆体（All in one rod）的理念，施工简单，只需一个深层钻孔即可实现多种传感，对山体破坏小，经济实用。根据不同地区边坡稳定性监控需求和实际岩土层情况，每套设备可以灵活联不同探头数目构成一根多点深度探测杆，如每米配置1-2个探测点。

CISS具有如下特点：

- 可拆卸、灵活配置联、深支持地下10米检测
- 多种传感数据同时采集，可监测多层土壤含水率、倾角位移及温度变化
- 全集成，供电、数据采集、传输一体
- 杆体管径40mm，对环境破坏小，安装简便
- 低功耗设计，内置电池，免太阳能和其他外供电，使用寿命长

典型的一体化多节点土壤含水率-倾角计探测深度组合参见下表。

不同设备长度配置的探头数及探头位置

注：设备长度0.3-10米可选，在1米3节点基础上，每增加1米，探测节点数增加2个。

一体化多节点土壤含水率-倾角计多传感节点通过RS485总线连接到顶部的采集板卡并通过NBIOT/BLE网关无线传输到云平台，进行监测、分析；传感采集及数据上传频率可以根据实际需求动态配置不同土壤参数、采用及无线间隔、设备信息，满足不同地质灾害监测的需求。

典型系统架构如下图所示。 一个山坡可根据山体构造配置多根一体化多节点土壤含水率-倾角计（内置多节点的含水率、倾角、温度传感），一个雨量计、一个报警喇叭等， 若本地无线NBIOT信号弱，可考虑增配4G/蓝牙网关。

多参数地质灾害系统构成图

产品特点

-可拆卸、灵活配置联、易安装的传感器结构设计

本多节点节状传感器（简称“节状”）与市面上现有管式传感器（简称“管式”）、传统针式传感器（简称“针状”）性能对比如下。

由表可见，管式传感器只解决了针式传感器无法监测多岩土层含水率的问题，在各项监测指标上和针式传感器基本相同。本一体化多节点土壤含水率-倾角计产品各项指标均优于上述两种传感器。

技术参数

1、测量范围：深度1-9米多节点深土层
含水率：0～100%
温度：-40℃~85℃
倾角计：-90°~+90°，X/Y/Z 三轴
2、典型精度：含水率：±2%，分辨率 0.1%
温度：±0.5℃，分辨率 0.004℃
倾角计：±0.1°，分辨率：0.002º，线性：±0.1%
3、输出参数：各层深度的含水率、温度、降雨强度、倾斜角度，设备电量、位置变化信息
4、免现场标定，支持传感参数、算法远程升
5、传感采样间隔：1min～1h（可配置）；无线上传间隔：5min～24h（可配置）
6、输出信号： RS485/NB-IOT/蓝牙/Cat-1
7、定位防盗功能：支持追踪设备位置发送到后台服务器，并通知设备管理人
8、工作温度范围：-20℃~85℃
9、防护等：IP68防水，化工PVC-U外壳
10、供电方式：CISS-NB通信产品为网关内置电池供电，包含过压或欠压保护，满足连续工作3年，支持电压5V~7.5V。
CISS-RS485通信产品支持7V-28V供电。
11、外形尺寸：地下部分长1-9米，直径40mm杆状多节点联
地上通信部分长0.30米，直径63mm 圆柱状无线收发器

结构介绍

一体化多节点土壤含水率-倾角计（地灾监测版）采用节状多联结构，包括无线采集传输机头、若干组1.25m的探头组杆、25cm和75cm的联转接头。

下图以5米7节点杆为例， 三组探头组杆包含了1-7号传感探头。

其中，探头组1包含1-3号探头，分别测量0.5m、1m和1.5m处深度的土壤温湿度；
探头组2包含4号和5号探头，分别测量2m和3m处深度的土壤温湿度；
探头组3包含6号和7号探头，分别测量4m和5m深度的土壤温湿度。

完整一体化多节点土壤含水率-倾角计拼装完成后，总长度约为5.4m。其中地上部分0.3m（即0.36m无线采集头地表露出部分），地下部分5.10m。

5米7节点杆体结构

实测数据如下图所示， 结果可在网上导出excel 报表。