1.概述

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是在自然條件下進行的，自然條件中的光，熱、水分等都是氣象因素，又是農(nóng)作物生長發(fā)育的必要條件，農(nóng)民說得好:“土是根，熱是勁，水是命”。農(nóng)作物的種類繁多，特性各異，對光、熱、水的要求不同:作物在生長發(fā)育的各個不同時期對氣象條件的要求也有差異。同時大風(fēng)、暴雨、霜凍、干旱等自然災(zāi)害又是直接影響著農(nóng)作物的珙產(chǎn)。

一直以來，氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測都是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的重要保障，農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測的指標越多，數(shù)據(jù)越詳細，生產(chǎn)過程也會更加精細化，生產(chǎn)效益才更有保證。因此隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和精細化農(nóng)業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的天氣預(yù)報已經(jīng)不能準確的為農(nóng)業(yè)服務(wù)，農(nóng)業(yè)氣象站慢慢登上了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的舞臺，成為了新農(nóng)人必須掌握的設(shè)備。

2.系統(tǒng)簡介

自動氣象站是一種集數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象系統(tǒng)。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游、城市環(huán)境監(jiān)測和其它專業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的用途。

自動氣象站具體由傳感器、數(shù)據(jù)采集儀、通訊系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、整體支架、軟件平臺六部分組成?？赏瑫r監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、PM2.5/PM10等諸多要素；風(fēng)速風(fēng)向傳感等傳感器為氣象專用傳感器，具有高精度高可靠性的特點。系統(tǒng)內(nèi)置大容量FLASH存儲芯片；多種通訊接口可以很方便的與計算機建立有線通訊連接，若選配GPRS無線通訊模塊還可實現(xiàn)氣象設(shè)備與計算機監(jiān)控中心的遠程無線連接。

2.1系統(tǒng)拓撲圖

2.2 產(chǎn)品功能

◆實時監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、PM2.5/PM10等參數(shù)；

◆數(shù)據(jù)采集儀具有數(shù)據(jù)采集、實時時鐘、定時存儲、參數(shù)設(shè)定、參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)掉電保護等功能；

◆漢字液晶鍵盤人機界面，人機界面友好；

◆數(shù)據(jù)瀏覽功能。能提供局域網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、手機數(shù)據(jù)瀏覽等多種數(shù)據(jù)瀏覽途徑供用戶選擇；

◆靈活的系統(tǒng)組網(wǎng)方式。通訊功能支持MODBUS通訊協(xié)議。提供標準有線（485/232/USB）、無線（GPRS/LAN/WIFI）等多種通訊方式供用戶選擇。靈活與計算機組成氣象監(jiān)測系統(tǒng)；

◆可靠供電系統(tǒng)。提供市電、直流和太陽能系統(tǒng)等多種供電方式供用戶選擇；

◆采用全不銹鋼、金屬噴漆支架和野外防護箱，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾；

2.3系統(tǒng)特點

◆電源系統(tǒng)：交流220V、直流12V、太陽能等,根據(jù)用戶需要選配。

◆可靠運行于各種惡劣的野外環(huán)境，低功耗、高穩(wěn)定性、高精度、可無人值守。

◆完善的防雷擊、抗干擾等保護措施。

◆硬件和軟件均采用模塊組合式開放性設(shè)計，可靈活組合使用。

◆監(jiān)測要素可按實際需求選配。模塊化設(shè)計較大的方便了后期設(shè)備的調(diào)試和升級。

◆通訊方式可根據(jù)傳輸距離來按需要選配，為方案提供高性價比。

◆氣象WEB發(fā)布系統(tǒng)可以讓用戶在局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上隨時使用瀏覽氣象站現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù)。

◆客戶端瀏覽：可以通過軟件客戶端，實現(xiàn)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)上查詢、統(tǒng)計氣象站現(xiàn)場氣象數(shù)據(jù)

3系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)設(shè)計目標

根據(jù)客戶需求，提供能夠充分體現(xiàn)和滿足客戶個性化需求的解決方案.

3.2系統(tǒng)設(shè)計原則

1）兼容性原則。

系統(tǒng)提供靈活的設(shè)置，可兼容國內(nèi)外各種傳感設(shè)備，進行數(shù)據(jù)采集與處理，在保證功能的前提下，可以較大限度降低系統(tǒng)成本。

2）易用性原則。

系統(tǒng)使用人員范圍廣，使用人員的計算機水平層次不一，很多地方缺少計算機專業(yè)人員，該系統(tǒng)做到操作簡便，維護簡單，易學(xué)易懂。

3）可靠性原則。

硬件設(shè)計時具備操作與安全保護機制，盡可能減小用戶誤操作導(dǎo)致的錯誤或損失。采用可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采集中心以查詢方式主動調(diào)取采集器數(shù)據(jù)，具備心跳機制，斷線重連機制等，保證各項性能可以長時間穩(wěn)定運行。

4）安全性原則。

系統(tǒng)的用戶根據(jù)業(yè)務(wù)的需要，具有不同的安全級別及操作權(quán)限，系統(tǒng)能充分發(fā)揮操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件三層安全保證措施，以保證數(shù)據(jù)的安全性。

5）易二次開發(fā)、易維護性原則。

采用封裝技巧，建立穩(wěn)定的底層工具，核心技術(shù)文檔隨系統(tǒng)發(fā)布等手段，使具有基本技術(shù)水平的系統(tǒng)維護人員可以在一定程度上對系統(tǒng)進行較復(fù)雜的維護及一般性擴充。

6）環(huán)保節(jié)能原則。

采用無污染優(yōu)化的電源管理設(shè)備，可控的系統(tǒng)功耗。高效節(jié)能，以較小的太陽能電源系統(tǒng)即可實現(xiàn)應(yīng)有功能。

4.產(chǎn)品配置

4.1風(fēng)速傳感器DX-FS-1

測量范圍：□ 0～45m/s

          □ 0～70m/s

準 確 度：±(0.3+0.03V)m/s （V:風(fēng)速）

分 辨 率：0.1m/s

啟動風(fēng)速：≤0.5m/s

4.2風(fēng)向傳感器DX-FX-1

測量范圍：0～360°

準 確 度：±2°

啟動風(fēng)速：≤0.5m/s

線纜等級：額定電壓：300V 溫度等級：80℃

4.3翻斗式雨量計JD05

雨量計筒直徑： Φ200mm

分辨率 ：0.2mm/0.5mm（可選）

刃口銳角： 40°～45°

輸出方式： 脈沖型

4.4大氣溫濕壓一體傳感器DX-THP-1

溫度                濕度

測量范圍： -50～100℃          0～100%RH

準 確 度： ±0.5℃                ±3%RH

分 辨 率： 0.1℃                 0.1%RH

氣壓                

測量范圍： 500～1100hPa        

準 確 度： ±1hPa            

分 辨 率： 0.1hPa            

4.5  PM2.5/PM10一體化傳感器 DX-PM-1

1、測量范圍：

PM2.5: 0.0-999.9μg/m3

PM10 : 0.0-1999.9μg/m3

2、相對誤差：

±15%和±10μg/m3的最大誤差（25℃,50%RH）

3、最小檢測粒子：

0.3μm直徑

4.6水溫傳感器DX-WT-1

測量范圍：-50～100℃

             -20～50℃

  準 確 度： ±0.5℃

  儀器線長：標配：10米

  負載能力：電流型輸出阻抗≤300Ω

             電壓型輸出阻抗≥1KΩ

4.7遙測終端機DX-RTU-1

1.硬件配置：2路RS485接口，1路TTL串口（可用作IO接口，外接單總線溫濕度傳感器，控制繼電器等），SDI接口，1路IO接口，1路脈沖輸入接口，1路脈沖雨量計接口，2路模擬量4-20mA接口，1路以太網(wǎng)接口（可外接多種轉(zhuǎn)換模塊），2路12V可控電源輸出，1路5V可控電源輸出。

2.存儲容量：16M，支持最大256G TF卡。

3.供電電壓：6-24V。

4.通信功能：支持GPRS，短消息，衛(wèi)星，433，以太網(wǎng)等多種通信方式。

4.8供電系統(tǒng)

現(xiàn)場根據(jù)情況選擇供電系統(tǒng)，常見的有市電供電系統(tǒng)和太陽能供電系統(tǒng)。一般供電系統(tǒng)配備了一套太陽能電池組（12V/38AH），配合多種太陽能板（40W/100W）及太陽能充電控制器（13.8V-10A）以及蓄電池。即使在陰雨天，整體系統(tǒng)仍能正常工作。

太陽能板采用單晶硅太陽能基板，安裝于立桿頂端，可以充分吸收太陽能，從而為系統(tǒng)供電。蓄電池采用鉛酸免維護蓄電池，具有高能、故障率低的特點。蓄電池可安裝在立桿上，也可埋在立桿旁的地下。系統(tǒng)電路連接可選擇地下接線或者從立桿頂端接線。

4.9云平臺

平臺功能：可以將遙測終端機采集到的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器上，主要用于展示各個站點的風(fēng)速，風(fēng)向，雨量，大氣溫濕壓，水位，流量等信息。

其功能為：站點的管理，全部站點實時數(shù)據(jù)的查看，單個站點的實時數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)、報表、曲線、歷史圖形、站點圖片抓拍、站點視頻、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、EXCLE 報表、GIS 地理信息數(shù)據(jù)、單站多數(shù)據(jù)對比，多站數(shù)據(jù)對比，預(yù)警預(yù)報。