1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии" (ФГБУ "ВНИИСХМ") и Федеральным государственным бюджетным учреждением "Научно-производственное объединение "Тайфун" (ФГБУ "НПО "Тайфун")

2 РАЗРАБОТЧИКИ В.А. Долгий-Трач, канд. геогр. наук (руководитель темы); А.Д. Пасечнюк, канд. геогр. наук (ФГБУ "ВНИИСХМ"); Н.М. Скурихин, Б.В. Солодовников (ФГБУ "НПО "Тайфун")

3 СОГЛАСОВАН с ФГБУ "НПО "Тайфун", УГТР Росгидромета

4 УТВЕРЖДЕН Руководителем Росгидромета А.В. Фроловым 18.11.2011

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН ЦМТР ФГБУ "НПО "Тайфун" за номером РД 52.33.760-2011 от 22.11.2011

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий руководящий документ устанавливает методику измерения срочной максимальной и минимальной температуры почвы (далее - температуры) термометром почвенным АМ-34А ИЛАН.416314.001 ТУ (далее - термометр).

Руководящий документ обязателен для наблюдательных подразделений (НП) Росгидромета, выполняющих измерения температуры почвы термометром, а также осуществляющих контроль и архивацию результатов измерений.

В настоящем руководящем документе приняты следующие термины с соответствующими определениями:

2.1.1 метеорологические сутки: Период времени продолжительностью 24 ч, отсчитываемый от заданного [1] срока в зависимости от часового пояса места расположения НП.

2.1.2 температура максимальная за декаду: Наибольшее значение температуры, выбранное из максимальных значений за сутки, входящих в декаду.

2.1.3 температура максимальная за месяц: Наибольшее значение температуры, выбранное из максимальных значений за сутки, входящих в месяц.

2.1.4 температура минимальная за декаду: Наименьшее значение температуры, выбранное из минимальных значений за сутки, входящих в декаду.

2.1.5 температура минимальная за месяц: Наименьшее значение температуры, выбранное из минимальных значений за сутки, входящих в месяц.

2.1.6 температура максимальная за сутки: Наибольшее значение температуры из 48 срочных измерений за текущие сутки и последнего срочного измерения за предшествующие сутки.

2.1.7 температура минимальная за сутки: Наименьшее значение температуры из 48 срочных измерений за текущие сутки и последнего срочного измерения за предшествующие сутки.

2.1.8 температура срочная: Значение температуры в момент ее измерения.

В настоящем руководящем документе приняты следующие сокращения:

БИР-А - блок измерений и регистрации;

БП - блок питания;

НП - наблюдательное подразделение;

НУ - наблюдательный участок;

ПК - персональный компьютер;

с.-х. - сельскохозяйственный;

УГМС - Управление (межрегиональное, территориальное) по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды;

FTP-сервер - сервер, обеспечивающий обмен файлами в Интернете по протоколу FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов);

SIM-карта - идентификационный модуль абонента (Subscriber Identification Module), применяемый в сетях сотовой связи.

3.1 Термометр рассчитан на размещение в почве и включает следующие составные части:

- БИР-А - блок измерений и регистрации ИЛАН.416314.002-01;

- антенна передающего устройства BY-GSM-05-FME фирмы Samsung;

- 4 датчика температуры (термопреобразователи сопротивления платиновые ТСПТ 300 по ТУ 4211-004-10854341-07) в герметичном исполнении.

3.2 БИР-А представляет собой герметичный бокс, в котором расположены плата контроллера БИР-А и батарейный отсек (8 батарей типа D). Технические характеристики термометра приведены в таблице 1 согласно руководству [2], а схема функционирования термометра - на рисунке 1.

4.1 Пределы допускаемой погрешности (в рабочих условиях эксплуатации) не должны превышать +/- 0,5 °C в диапазоне температур от минус 30 °C до 30 °C.

4.2 Указанные пределы погрешности установлены для БИР-А, температурный режим которого не опускается ниже минус 10 °C.

5.1 Средством измерений температуры и передачи данных на FTP-сервер Интернета служит почвенный термометр АМ-34А (свидетельство RU.C.32.004.A N 36241) с установленной и активированной SIM-картой.

5.2 Прием, обработка и архивация данных осуществляется на базе ПК с операционной системой Windows, имеющего открытый доступ к FTP-серверу Интернета.

5.3 Высота снежного покрова измеряется с помощью стационарной снегомерной деревянной рейки ГРУ-002-04 по ТУ 4312-002-27454137-2003 [1] (далее - снегомерная рейка).

5.4 Для установки термометра в почве и его демонтажа используется следующее вспомогательное оборудование и материалы:

- штыковая лопата;

- почвенный бур с диаметром сверления не менее 20 см (бур может быть заменен штыковой лопатой);

- линейка металлическая (ЛП-200 или другая, аналогичная ей) с миллиметровыми делениями;

- крестовидная отвертка или стальной штырь толщиной от 4,0 до 4,5 мм и длиной от 100 до 150 мм;

- клеенка или полотно размером 100x100 см;

- деревянная рейка толщиной не менее 2 см и длиной от 60 до 80 см.

6.1 Температура почвы измеряется контактными датчиками с встроенными элементами электрического сопротивления, величина которого пропорциональна температуре окружающей среды. Регистрируемое значение сопротивления преобразуется в значение температуры измеряемого объекта и является выходным сигналом прибора. Датчики термометра выполнены на основе микропленочного платинового термометра ТСПТ 300 с номинальным сопротивлением 100 Ом и заключены в герметический корпус из нержавеющей стали.

6.2 Заданная периодичность измерений температуры и записи значений во внутренний блок памяти составляет 30 мин. Измерения проводятся на 20-й и 50-й минутах каждого часа, всего 48 измерений в течение суток.

6.3 Каждые 3 ч (в единые синхронные сроки по [1]) записанная за 3-часовой интервал времени информация передается на FTP-сервер Интернета.

6.4 Передача данных в компьютер потребителя осуществляется автоматически при запуске им ранее установленной сервисной программы "АМ-34А.exe". Программа обращается к FTP-серверу Интернета, проверяет наличие на нем новых поступлений данных за период от предшествующего сеанса связи и копирует их в предусмотренное место (папку) файловой системы компьютера.

7.1 При эксплуатации термометра следует выполнять требования безопасности, установленные в [3].

7.2 Прямой контакт человека с термометром осуществляется только на этапе установки его в почве и демонтаже.

7.3 Напряжение питания термометра безопасно для человека.

Инструкция по типовой установке термометра в почве и его демонтажу приведена в приложении А.

Если термометр устанавливается для измерения температуры на глубине узла кущения озимых зерновых культур или корневой шейки многолетних бобовых трав, то к деревянной рейке, установленной на край ямы Б (рисунок А.1), приставляют металлическую линейку таким образом, чтобы с нижней плоскостью рейки совпадало деление 2,7 см. Под нижний торец линейки подводят датчик и заглубляют в почву по А.3.11. При таком способе установки датчика его продольная ось будет расположена на глубине 3,0 см. Допускается отклонение фактической глубины установки датчика в почве от указанного значения не более +/- 0,5 см.

9.1 Эксплуатация термометра осуществляется посредством использования специальных программных сервисных средств, являющихся его неотъемлемой частью.

9.2 Программное обеспечение позволяет получить в электронном виде или на бумажном носителе в табличном и графическом форматах срочные, средние суточные, максимальные и минимальные значения температуры почвы, синхронно измеренные на различных глубинах (не более четырех). Кроме значений температуры за метеорологические сутки, рассчитываются также декадные и месячные значения.

А.1.1.1 ПК должен иметь доступ к Интернету по выделенному или модемному каналу связи.

А.1.1.2 ПК должен работать под управлением операционной системы (ОС) Windows. Комплектация ПК должна быть уровня PC-II и выше.

А.1.1.3 Просмотр информации на сайте осуществляется с помощью стандартной программы Internet Explorer (или аналогичной), входящей в состав ОС Windows.

А.1.2.1 Сервисное программное обеспечение (далее - СПО) функционирует в ОС Windows и устанавливается на ПК комплектации уровня PC-II и выше.

А.1.2.2 ПК должен иметь доступ к FTP-серверу Интернета по выделенному или модемному каналу связи.

А.1.2.3 Для установки СПО и формирования рабочей среды в файловой системе компьютера запускается программа-установщик Setup_АМ-34А.exe <1> и выполняются предусмотренные ею действия.

--------------------------------

<1> Входит в комплект поставки термометра.

А.1.2.4 В процессе установки пользователь задает место формирования рабочей папки, в которой размещаются используемые служебные программные средства и накапливаются поступающие с FTP-сервера данные измерений. По умолчанию рабочая папка создается на C:\Program Files\ с именем Tabl_АМ-34А.

А.1.2.5 Программа-установщик создает на рабочем столе монитора ярлык для запуска управляющей программы термометра.

А.1.2.6 Сформированная в процессе установки СПО рабочая папка Tabl_АМ-34А включает следующее:

- служебную папку Blocks, в которой содержится служебный файл t_baza.txt;

- базу исходных данных, поступающих с FTP-сервера. В нее рекомендуется также записывать архивные файлы arhiv *.txt;

- Tabl_АМ-34А.exe - исполняемый модуль СПО термометра;

- Uninstal.exe - исполняемый модуль для удаления СПО и служебных файлов из компьютера;

- Dat... .txt - служебный файл (или несколько), содержащий описание места установки термометра и его реквизиты;

- dir.txt - служебный файл - описание местоположения в файловой системе ПК базы данных t_baza.txt;

- dir_arhiv.txt - служебный файл - описание местоположения в файловой системе ПК архивных файлов arhiv... .txt;

- Install_F_АМ34А.iip и snow.txt - служебные файлы.

А.1.2.7 Все служебные файлы не предназначены для прямого редактирования, которое может привести к сбоям в работе СПО термометра.

А.2.1 Открыть крышку корпуса. Установить 8 батарей типа D, соблюдая требуемую полюсность укладки. Срок годности устанавливаемых батарей должен иметь запас не менее 1 года, а выходное напряжение соответствовать предусмотренному номиналу [2].

А.2.2 Установить в специальное гнездо SIM-карту <2>. На устанавливаемой в термометр SIM-карте должен быть снят запрос PIN-кода. Процедура выполняется с помощью сотового телефона. На счету устанавливаемой SIM-карты рекомендуется иметь около 100 рублей.

--------------------------------

<2> Разработчик рекомендует в качестве оператора связи использовать подразделение МТС своего субъекта РФ ввиду наличия на сайте этого оператора полезного сервиса, позволяющего контролировать состояние счета SIM-карты в удаленном бесконтактном режиме.

А.2.3 На верхней плате БИР-А установить переключатель "12В" в состояние "ВКЛ." и нажать кнопку "ПУСК".

А.2.4 Для проверки состоявшейся передачи открыть через 5 минут сайт www.postn72.obninsk.ru и проверить наличие данных в таблице термометров АМ-34А либо запустить программу АМ-34А, открыть опцию "Данные - Данные измерений". Наличие поступивших данных в таблице означает корректность установки SIM-карты, а также подтверждает наличие связи ПК с FTP-сервером Интернета. Если данные не поступили, следует проверить наличие доступа ПК к FTP-серверу и переустановить SIM-карту, затем снова выполнить действия по А.2.3.

А.2.5 После подтверждения наличия связи термометра с FTP-сервером закрыть крышку корпуса БИР-А.

А.2.6 Для проверки показаний датчиков их следует собрать в пучок, схватив резинкой, и поместить в сосуд емкостью не менее 1 л, наполненный на 4/5 колотым льдом. Датчики должны быть окружены льдом по сторонам не менее чем на 3 см, а сверху и снизу - не менее чем на 1 см. После того, как лед подтает и в сосуде соберется талая вода, полностью покрывающая датчики, выждать еще 5 мин и выполнить действия, указанные в А.2.3 и А.2.4. Измеренные значения должны быть равны (0,0 +/- 0,1) °C.

А.2.7 Полное тестирование термометра выполняется изготовителем или уполномоченным специалистом с помощью программы АМ-34-test.exe и специального оборудования, не входящего в комплект поставки термометра. Данную процедуру рекомендуется проводить при поверке датчиков термометра.

А.3.1 Схема установки термометра АМ-34А в почву на НУ представлена на рисунке А.1.

А.3.2 Перед установкой термометра в почву необходимо проверить в месте установки наличие сотовой связи прибора с FTP-сервером Интернета. Для этого следует выполнить действия по А.2.3 и убедиться, что такая связь существует.

А.3.3 Для скрытной установки термометра выкапываются две ямы (А и Б). Расстояние между ними - не более 4 м. Между ямами прокапывается канавка глубиной около 10 см для укладки кабелей датчиков.

А.3.4 В яме А закладываются БИР-А и антенна, а в Б - датчики. Важно, чтобы обе ямы не находились в зоне постоянных или временных проходов (дорожек). Расположение места установки термометра выбирается с расчетом наименьшего, насколько это возможно, риска случайного повреждения его с.-х. техникой или вследствие других причин.

А.3.5 Минимальные габариты ямы А (для БИР-А и антенны), см: длина ... 40, ширина ... 25, глубина ... 50. Допускается увеличение глубины до 70 см.

А.3.6 В яму А укладывается БИР-А, который рекомендуется накрывать сверху цельным пластиковым пакетом (защитным колпаком), предназначенным для его защиты от грязи.

А.3.7 Антенна термометра, смонтированная в защитной трубе, устанавливается в этой же яме А. Она должна выступать над поверхностью почвы от 30 до 60 см. Для маскировки под указатель к защитной трубе может быть прикреплена табличка с соответствующей надписью, например "осторожно кабель", "опытное поле" и т.п.

А.3.8 Сбоку от БИР-А в яму А укладываются оставшиеся неразвернутыми части кабелей датчиков. Яма А закапывается в последнюю очередь после укладки кабелей и закапывания ямы Б и канавки.

А.3.9 Размер ямы Б (для установки датчиков) должен быть минимальным с учетом доступности закладки датчиков на заданную глубину. Глубина ямы определяется из расчета максимальной глубины закладки датчиков плюс 5 см. Рекомендуется для выкапывания ямы Б использовать садовый бур диаметром от 18 до 20 см. Вынимаемая почва должна послойно укладываться на расстеленную для этой цели клеенку (пленку) и после установки датчиков размещаться на свои места. Схема закладки датчиков представлена на рисунке А.2.

H - глубина ямы Б; h₁, h₂, h₃, h₄ - глубина установки датчиков

А.3.10 Для повышения точности разметки глубины установки датчиков на краю ямы устанавливается рейка (брусок) длиной от 60 до 80 см, нижняя сторона которой и принимается за нулевой уровень почвы. Отсчет глубины ведется от этого уровня, при этом на требуемой глубине должна располагаться продольная ось датчика.

А.3.11 Датчик вдавливается в почву параллельно ее поверхности на всю длину его стальной части. Усилия при вдавливании не должны быть чрезмерными. В плотных почвах под датчики рекомендуется делать предварительные каналы диаметром от 4,0 до 4,5 мм с помощью подходящего металлического штыря. Подходящим инструментом для этой цели может быть крестовидная отвертка.

А.3.12 После установки датчиков яма Б послойно засыпается почвой в последовательности, противоположной выкапыванию. При необходимости каждый слой утрамбовывается с тем, чтобы максимально восстановить исходное сложение почвенных горизонтов в яме. Особое внимание должно быть направлено на сохранность датчиков и кабелей.

А.3.13 Репрезентативность работы термометра в значительной мере зависит от качественной укладки почвы в яму Б, обеспечивающей относительно быстрое восстановление характерного гидротермического режима почвы в зоне размещения датчиков.

А.3.14 После закапывания ямы Б выполняется укладка кабелей датчиков в канавку между ямами А и Б. Остаток кабелей укладывается в яму А, после чего она и канавка закапываются. Особой тщательности укладки почвы в этом случае не требуется. Важно, чтобы в процессе работы не повредились провода или блоки термометра. Рекомендуется, чтобы защитная труба антенны располагалась по горизонтали посредине установленного защитного колпака блока БИР-А - это послужит надежным ориентиром для последующего демонтажа термометра.

А.3.15 В результате установки термометра в почве над ее поверхностью остается только антенна в защитной трубке.

А.3.16 В случае проведения в месте установки термометра с.-х. работ, которые могут его повредить, рекомендуется:

- пометить место установки термометра цветной лентой и предупредить механизатора о необходимости объезда места его установки;

- при невозможности осуществления этого мероприятия провести частичный или полный демонтаж прибора с последующей повторной установкой, если это предусмотрено программой наблюдений.

А.3.17 На протяжении всего периода наблюдений должна обеспечиваться однородность подстилающей поверхности в радиусе от 1,0 до 1,5 м от места закладки датчиков.

А.3.18 Для контроля высоты снежного покрова одновременно с установкой термометра устанавливают снегомерную рейку (по 5.3). Установку выполняют согласно Наставлению [4] (приложение 29).

А.4.1 Демонтаж прибора может быть полным или частичным. Полный демонтаж производится при завершении предусмотренной программы наблюдений или из-за проведения с.-х. работ на поле: вспашки, культивации, боронования и т.п. Частичный демонтаж может применяться, например, в случае необходимости замены элементов питания или при проведении в месте размещения термометра работ на поверхности почвы, не связанных с нарушением ее поверхностного сложения: скашивания травостоя, некорневой подкормки и т.п.

А.4.2 Частичный демонтаж термометра ограничивается выкапыванием антенны и временной ее укладкой в горизонтальном положении в ранее подготовленную канавку глубиной около 10 см. Следует проконтролировать, чтобы используемая при проведении работ техника не наезжала колесами или траками непосредственно на места прикопки датчиков и блоков термометра. Если это невозможно обеспечить, термометр следует выкопать полностью.

А.4.3 Для замены элементов питания яма А полностью раскапывается и вынимается БИР-А. Замена батарей и последующее закрытие крышки с герметизацией соединения выполняются в соответствии с А.2.1 и А.2.6. После завершения этих операций и перед повторным закапыванием термометра в почву необходимо проверить наличие связи с FTP-сервером в соответствии с А.2.3 и А.2.4, созвонившись по сотовой связи с оператором, находящимся у компьютера.

А.4.4 Полный демонтаж термометра осуществляется в следующей последовательности:

- сначала раскапывается яма А, в которой размещены БИР-А и антенна передающего устройства;

- затем постепенно раскапываются кабели датчиков до того места, где они начнут уходить вглубь, что обозначает край ямы с датчиками, поскольку это предусмотрено схемой укладки датчиков и кабелей (см. рисунок А.1);

- последней раскапывается яма Б с датчиками, соблюдая осторожность, чтобы не повредить ни сами датчики, ни кабели.

А.4.5 Все вышеперечисленные работы должны выполняться в сухую погоду.

А.4.6 После извлечения термометра из почвы его следует очистить от остатков грязи (допускается промывка под струей воды) и поставить на просушку в помещении до полного высыхания поверхностей.

А.4.7 Хранение термометра может осуществляться только с вынутыми из БП батареями. Батареи следует вынимать из корпуса, если срок предполагаемого хранения составляет более 1 мес.

А.4.8 При хранении термометр не должен подвергаться воздействию прямых солнечных лучей. Датчики при хранении следует собрать в пучок и обернуть защитным материалом, препятствующим механическому воздействию на них.