přednáška

Automatizace
hydropedologických
měření
Michal Sněhota, B680
Martin Šanda, B673
Proč, co a jak měřit
hydropedologii – Terén
přednáška 1
Náplň předmětu v roce 2008
1. Co a jak měřit v hydropedologii I. (terén)
2. Co a jak měřit v hydropedologii II. (laboratoř)
3. Praktické ukázky měřících technik v laboratoři
4. Výklad a cvičení v laboratoři – měřící techniky
5. Výklad a cvičení v laboratoři – programování záznamové
jednotky
6. Cvičení v laboratoři – experimenty
7. Cvičení v laboratoři – experimenty (pouze skupina A)
8. Cvičení v laboratoři – experimenty (pouze skupina B)
9. Terénní akce
10. Náhradní cvičení pro studenty neúčastnící se terénní akce
11. Náhradní cvičení pro studenty neúčastnící se terénní akce
12. Zápočtový test
Měření v hydropedologii a příbuzných oborech = zjišťování stavových veličin
(např. vlhkosti, teploty atd.) nebo měření různých charakteristik (např.
hydraulická vodivost)
Proč měřit?
• sledování projevů přírodního prostředí, složek hydrologického cyklu za
účelem vědeckého zkoumání (posouvání hranic poznání) nebo v rámci
různých aplikací v oblastech: zemědělství, stavebnictví, zásobování vodou,
sanačních technologií atd..
• snaha o popis charakteru jevů v mnoha měřítcích (mikro – mezi zrny ..
makro – v krajině) – dynamika proudění vody, stav vlhkosti, průběh srážek,
teplota, tlak, odtok vody z prostředí….)
• konktrétním příkladem použití měřících technik v hydropedologii jsou např.
systémy včasného varování před povodní (počáteční vlhkost půdy na
počátku srážky je významný faktor vzniku velkých vod)
Co měřit v hydropedologii ?
Manuální tenzometrická měření
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
1.5.2002 31.5.2002 1.7.2002 31.7.2002 31.8.2002 30.9.2002
ce
l
k
o
vý t
l
a
k
vzt
a
ž
e
n
ý k p
o
v
r
c
h
u
(
c
m
)







.
T4 T5 T6
Automatická tenzometrická měření
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
1.5.2002 31.5.2002 30.6.2002 31.7.2002 30.8.2002 30.9.2002
h
y
d
r
a
u
l
i
cká
v
ýška
vz
h
l
e
d
e
m
k
t
e
r
é
n
u

(
c
m
)
.
T4 - 23 cm
T5 - 39 cm
T6 - 73 cm
Proč měřit automaticky?
Ruční měření
nevystihnou
podstatu
sledovaného
jevu
probíhajícího
v čase
Proč měřit automaticky?
Ruční měření:
nevýhody
-nevystihnou podstatu sledovaného jevu
-subjektivní lidský faktor
-mnohdy neopakovatelnost měření na přesně stejném
místě
-náročnost na cenu lidské zdroje (zvyšuje se) (např. 1
měření za den, týden) – během pracovní doby, ve dne,
když neprší atp...subjektivní výběr měřeného období
výhody:
-možnost sledování více lokalit (zvláště v terénu)
-obvykle levnější technika
-vyšší operativnost - přenositelnost v prostoru
Automatická měření – výhody
•kontinuální záznam (obvykle 1,5,10 min data v
terénu; 1 s, 10 s, 1 min v laboratoři)
•vystihnou detailně podstatu sledovaného jevu
•vyloučen subjektivní lidský faktor
•opakovatelnost měření na přesně stejném místě
•měření za každého počasí, “ve dne v noci”, v
zamčené laboratoři – neustále např. řadu dní za
sebou atp.
•data on-line, sledování jevů z počítače “doma”
Proč měřit automaticky?
Automatická měření - nevýhody
•vysoká počáteční cena - investice do techniky
•náročnost ovládání, programování, instalace, kalibrace
•nežádoucí ovlivnění měřeného jevu (teplota prostředí,
geoproudy, interní výpadky čidel)
•omezení počtu prostorových měření – nízká prostorová
operativnost
•zabezpečení techniky (v terénu), údržba techniky
•výměna, zastarávání přístrojů, vnější klimatické vlivy
•potřeba elektrické energie (limitovanost instalace),
nedostatek energie ze solárního panelu u složitých
systémů a určitých aplikací (vyhřívání čidel, přístrojů)
Proč měřit automaticky?
mechanická
např. limnigraf, hladinoměr do vrtu
s hodinovým strojkem se záznamem na papír
digitální
-jedno, víceúčelové záznamníky (dataloggery)
ovládající sady čidel
Automatizace měření
Campbell Scientific Fiedler-Mágr
... automatická digitální měření
mohou být poměrně spletitá.......
sledovaný jev - průtok
(nepřímo: měření výšky hladiny)
specifické čidlo (tlak vody, ultrazvuk)
převod měřené veličiny (tlaku,
vzdálenosti – na “elektri