[01392197]多层土壤电阻率与及接地电阻智能监测系统研究与推广应用

一、任务来源 本课题总体任务来自中国气象局2007年的建设计划“雷电监测系统-土壤电阻率自动测量系统研究与示范建设”。成都信息工程学院作为合作研究单位参与了该项目。该项目由重庆市防雷中心作为牵头单位。2007年成都信息工程学院与重庆市防雷中心签定项目研究合作,合作开发研究。 二、项目背景与意义 防雷检测是我国气象部门重要的业务工作,其中防雷接地的检测更是防雷检测中的重点作。目前大部分用于测量土壤电阻率或接地电阻的仪表均需要技术人员到现场进行测量而且单次仅能测得一个土壤电阻率或接地电阻的值;同时这些仪表还不能长期不间断的对多地点多层次的土壤电阻率或多接地装置的接地电阻值进行监测而且对于分层土壤的电阻率值也无法测量。基于此,在三极法的基础上,提出了多层土壤电阻率的测量方法,研制了多层土壤电阻率与接地电阻智能监测系统,研究了分层土壤电阻率的计算与检测方法、研究了三极法与四极法检测的技术原理与误差特征,并在此基础上,形成了软件系统、测试仪器、专利、软件著作权、科技论文、监测数据与研究结论等成果。 三、立项依据 在接地工程设计与施工中,土壤电阻率是一个重要的参数,这是因为土壤电阻率的大小决定了接地系统中接地装置接地电阻的大小,进而影响了接地系统的接地的效果。此外,土壤电阻率参数的重要性还表现在以下几个方面：第一,土壤电阻率会对雷电的高频信号产生衰减,从而改变雷电电磁场的特征进而影响闪电的定位精确。第二,云地闪的雷电流在入地时,由于雷电流总会沿着土壤电阻率较小的地方向下泄流,所以不同深度层次的土壤电阻率会对雷电流的泄放路径产生影响。第三,土壤电阻率是影响地下金属材料腐蚀速度的直接因素,也是判断土壤腐蚀性的重要评价标准之一。第四,土壤电阻率是反映土壤肥力以及土壤电化学性质的重要指标。第五,通过不同深度层次的土壤电阻率数值可以为矿物勘探提供数据支持。因此,准确地测量出不同深度层次土壤的电阻率对气象、电力、地质和农业等部门都是十分重要与必要的。 四、技术原理及性能指标 多层土壤电阻率与接地电阻智能监测系统包括：客户端软件;土壤电阻率（接地电阻）监测仪;串口连接线;GPRS透明传输模块;接地电极和测试线。 多层土壤电阻率与接地电阻智能监测系统填补了国内外在多层土壤电阻率和多点接地电阻自动组网监测系统方面的空白。该系统在传统三极法的基础上提出了多层次土壤电阻率的测量方法,它包括一台或多台土壤电阻率监测仪,即可以单机测量还可以形成一个多站点的土壤电阻率或接地电阻的监测网络。该系统可以对同一地点五个以内不同深度层次的土壤电阻率或不同接地装置的接地电阻进行人工即时测量和自动定时测量,利用串口有线传输方式或GPRS无线传输方式系统还可以长期不间断的自动监测多地点、5分钟至24小时不同采样周期的土壤电阻率或接地电阻的变化规律。此外,通过系统软件客户端还实现了对实时测量数据的传送、显示、保存和发布以及对历史测量数据的查询、统计、分析、打印等操作,可以反演土壤的真实分层。技术指标如下： （1）测量范围：接地电阻0-2000欧姆、接地电压：0-200V （2）测量误差：3% 2 （3）数据采集位数：12位 （4）显示方式：数字显示 （5）控制方法：人工/自动 （6）采样时间间隔：5分钟-24小时可调 （7）测试通道：2通道-1通道作为长期监测记录,另一通道作为随机测试 （8）测试方法：三极法/四极法 （9）供电电源：AC220V 10%（50Hz-60Hz） （10）无线/有线在线监测,可组网测试集中监测; （11）具有软件查询分析功能 （12）数据存储时间≥2年（1小时间隔,1通道数据采样） （13）测量电流：≥100mA 五、技术的创造性与先进性 （1）国际上首次实现了对土壤电阻率或接地装置接地电阻的人工手动测量和无人自动测量。 （2）首次在国际上获得了多年长期不间断的接地电阻与土壤电阻率监测信息。 （3）国际上首次实现了对同一地点多层（5层,可扩展）土壤电阻率或多个（5个,可扩展）接地装置接地电阻的即时测量和定时测量。 （4）国际上首次实现了基于数据中心的分布式多地点的多层土壤电阻率或多个接地装置接地电阻的有线联网监测或无线联网监测。 （5）首次实现了对土壤电阻率监测数据的传送、发布、保存、显示、查询、统计、分析、打印等操作。 （6）在国内首次实现了对土壤分层的算法与软件分析。 本项目监控软件包含土壤分层分析模块,该模块根据所测得的土壤电阻率数据,按照特定算法反演出真实土壤分层模型并计算出土壤参数。