無(wú)線氣象站系統(tǒng),是針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中憑經(jīng)驗(yàn)、靠天吃飯的狀態(tài),提出的一套靠科技、靠數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增量的有效解決方案。
農(nóng)業(yè)的大特點(diǎn)之一,就是它的生產(chǎn)過(guò)程是在自然條件下進(jìn)行的,作物生長(zhǎng)發(fā)育的全過(guò)程要受到氣象、土壤、地形、植被等自然條件的影響。其中氣候是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要自然因素,氣候環(huán)境為農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育提供光、溫、水、氣等能量和物質(zhì)資源,因此糧食產(chǎn)量的高低及品質(zhì)的優(yōu)劣在很大程度上是受氣候條件綜合影響的。
所以,任何地方的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都應(yīng)考慮氣象因素,注意利用有利的條件,避免和克服不利氣象因子的影響,做到因地制宜和因時(shí)制宜,才能奪取高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)依靠的是人工對(duì)環(huán)境信息的感知,對(duì)作物生長(zhǎng)的環(huán)境無(wú)法量化,因而難以將作物生長(zhǎng)的至優(yōu)條件總結(jié)出來(lái),更加難以復(fù)制;此外,人工無(wú)法實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)管理,難以實(shí)時(shí)地掌握作物生長(zhǎng)條件。
無(wú)線氣象站系統(tǒng),針對(duì)農(nóng)業(yè)氣候觀測(cè)中,農(nóng)林農(nóng)田種植分布廣、監(jiān)測(cè)點(diǎn)多、布線和供電困難,溫室棚內(nèi)氣候要求精度高、畜禽舍內(nèi)環(huán)境因素復(fù)雜等特點(diǎn),以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)圖像遠(yuǎn)程管理為切入點(diǎn),采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建統(tǒng)一便捷的信息交互平臺(tái)。
其設(shè)計(jì)研發(fā)采用了先進(jìn)的微電腦技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù),利用覆蓋面廣的GPRS或4G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù),利用智能人機(jī)界面和電腦、手機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)功能,從而達(dá)到遠(yuǎn)程無(wú)線隨時(shí)隨地的農(nóng)業(yè)氣候監(jiān)測(cè)。
無(wú)線氣象站系統(tǒng),主要由下位機(jī)采集系統(tǒng)、上位機(jī)軟件應(yīng)用平臺(tái)及輔助擴(kuò)展部分組成。
無(wú)線氣象站系統(tǒng)可對(duì)常規(guī)氣象因子(大氣溫度,環(huán)境濕度,平均風(fēng)速風(fēng)向,瞬時(shí)風(fēng)速風(fēng)向,降水量,光照時(shí)數(shù),太陽(yáng)直接輻射,露點(diǎn)溫度,土壤溫度,土壤熱通量,土壤水分,葉面濕度)進(jìn)行直接測(cè)量,還可以測(cè)量水面蒸發(fā),太陽(yáng)光合有效輻射等多種要素。
以環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)控、對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理。以下對(duì)應(yīng)用廣泛的監(jiān)測(cè)參數(shù)做具體說(shuō)明。
(1)溫濕度監(jiān)測(cè)
通過(guò)溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣溫濕度、地表溫濕度、土壤溫濕度等,并能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析運(yùn)算、控制、存儲(chǔ)、發(fā)送等。
(2)光照度監(jiān)測(cè)
通過(guò)光感和光敏傳感器監(jiān)測(cè)記錄光線的強(qiáng)度,通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端。
(3)CO2、O2濃度監(jiān)測(cè)
在監(jiān)測(cè)地部署二氧化碳濃度傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)二氧化碳的含量,當(dāng)濃度超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定闕值范圍時(shí),通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端,由相關(guān)工作人員做出相應(yīng)調(diào)整。
(4)風(fēng)速、風(fēng)向監(jiān)測(cè)
由風(fēng)力推動(dòng)垂直于水平面的圓形杯口帶動(dòng)鉛直軸轉(zhuǎn)動(dòng),由于單位時(shí)間內(nèi)該軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與風(fēng)速有關(guān),可由轉(zhuǎn)數(shù)的多少,測(cè)定風(fēng)速。風(fēng)速、風(fēng)向的監(jiān)測(cè)采用氣象的傳感器,具有高精度高可靠性的特點(diǎn)。
利用風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器,自動(dòng)測(cè)量即時(shí)風(fēng)速、風(fēng)向,與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比具有精度高、量程寬、輸入線電阻高、觀測(cè)方便、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)顯示屏實(shí)時(shí)顯示風(fēng)速、風(fēng)向等級(jí),同時(shí)具有聲音報(bào)警功能,在設(shè)置運(yùn)行時(shí),窗口顯示的是風(fēng)速報(bào)警控制值,加、減可以設(shè)置報(bào)警值,當(dāng)超過(guò)預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí),發(fā)出控制命令(切斷設(shè)備電源,使設(shè)備停止工作)進(jìn)行聲光報(bào)警。
(5)雨量監(jiān)測(cè)
采用雨量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)降雨雨量的檢測(cè)、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警。雨量記錄計(jì)體積小巧,操作簡(jiǎn)單,承雨口采用不銹鋼整體沖壓而成,光潔度高,防銹能力強(qiáng),外關(guān)質(zhì)量佳,滯水產(chǎn)生的誤差小。
可以全程跟蹤記錄雨量數(shù)據(jù),記錄時(shí)間長(zhǎng),存儲(chǔ)容量大,儀器可脫開計(jì)算機(jī)獨(dú)立工作,軟件功能強(qiáng)大,數(shù)據(jù)查看方便,隨時(shí)可以將記錄中數(shù)據(jù)導(dǎo)出到計(jì)算機(jī)中,并可以存儲(chǔ)為EXCEL表格文件,生成數(shù)據(jù)曲線,以供其它分析軟件進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
(6)太陽(yáng)輻射監(jiān)測(cè)
將接收到的太陽(yáng)輻射能以小的損失轉(zhuǎn)變成其他形式能量,如熱能、電能,以便進(jìn)行測(cè)量。監(jiān)測(cè)太陽(yáng)輻射的收支數(shù)據(jù),即有助于農(nóng)業(yè)氣象學(xué)和生態(tài)學(xué)研究,同時(shí)也對(duì)蒸發(fā)、植物的蒸騰,水循環(huán)研究具有及其重要參考價(jià)值。
(7)水面蒸發(fā)監(jiān)測(cè)
水資源供應(yīng)是農(nóng)田作物生長(zhǎng)的核心條件,維持水分持續(xù)供應(yīng)是保障農(nóng)作物成活率的關(guān)鍵要素。受到自然環(huán)境的影響,農(nóng)田土壤中水分常出現(xiàn)異常蒸發(fā)現(xiàn)象,大大降低了土壤水分含量,對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)造成不利影響。
因此有必要對(duì)水面蒸發(fā)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。水面蒸發(fā)監(jiān)測(cè)是利用蒸發(fā)傳感器觀測(cè)水面蒸發(fā)在不同時(shí)間段的變化規(guī)律,實(shí)時(shí)掌握農(nóng)業(yè)環(huán)境中的水面蒸發(fā)數(shù)據(jù)。