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农业气象监测系统解决方案
作者:admin    发布日期:2016-11-8     关注次数:     二维码分享

一、 简介

农业气象生态环境监测系统是为农业气象服务而设计的综合气象监测系统。该系统具有气象监测、病害预警等多种功能,对病虫害防治、作物生产和商业及科研分析提供强有力的信息支持。系统可对温度、湿度、露点、光照强度、降雨量、风速、风向、土壤温度、土壤水份、地表温度、CO2浓度、SO2浓度等多种气象要素进行定时自动采集、计算、处理、显示和存储,支持多种网络通讯能力,提高了观测效率。该系统具有性能稳定,监测精度高、无人值守等特点,广泛应用于农田、林场、养殖场等农林生产、科研部门,旨在解决现代农业生产环境监测问题。如图1所示为农业气象监测系统示意图。

西安自动气象站

1 农业气象监测示意图

西安中铭电气是一家专门从事气象环境监测的高新技术企业,根据多年气象环境监测设备制造与系统集成经验,专门为智能农业气象服务系统设计了一套整体解决方案。目前该方案已经在石羊集团渭南养殖中心等得到了应用,系统设计完善、技术成熟。

二、 功能特点

1. 数据自动采集、实时上传;

2. 数据采集器具有数据保存功能,通讯恢复后自动上传历史数据;

3.数据上传到电脑,支持表格(Excel)、曲线图导出,打印等操作;

4. 支持环境参数包含:温度、湿度、露点、光照强度、风速、风向、雨量、土壤温度、土壤水份、大气压强、CO2浓度、SO2浓度等;

5. 系统支持RS232RS458、以太网、光纤、GPRSWiFi等多种通信方式,可以有效接入各种系统。

6. 多种供电模式以适应不同场合不同用户需求:电池、电源适配器、太阳能;

三、 系统组成

智能农业气象数据采集系统,由气象数据采集器、气象传感器、供电系统、不锈钢机箱、避雷装置、气象观测支架、后台气象数据监测软件等部分组成。系统集了新型传感技术、电磁兼容技术、数据处理与信号分析技术、低功耗设计技术、网络通讯技术等,实现了对园区的气温、湿度、土壤温度、土壤湿度、雨量、空气二氧化碳、二氧化硫等信息的实时监测,并将这些环境信息通过有线或无线通讯传输方式传输到专家分析系统(后台)中,专家分析系统可将收集到的信息进行存储、统计及分析,以报表、曲线、统计图等方式显示给用户。如图2为传感器安装示意图。

西安自动气象站

2 传感器安装示意图

3.1 气象采集器

安装在气象观测支架之上,通过自动或实时受控的方式采集接入的温度、湿度、风速、风向、气压、土壤温湿度、雨量、有害气体浓度等气象传感器的数据。具备自动校时、通信网络中断后数据存储功能,通过后台可以设置数据采集间隔等。

西安自动气象站

3 气象采集器图

数据采集器采用低功耗技术设计,选择工业级低功耗ARM处理器,并扩展大容量数据存储用于存储历史数据。系统设计采用外部硬件看门狗、处理器自带看门狗和软件看门狗多重防系统死机设计方案,保证系统在苛刻恶劣环境仍能正常工作。

3.2 空气温湿度传感器

温湿度气压传感器采用进口数字温湿度传感器探头和气压传感器来测量空气中的温度、湿度、气压。传感元件和信号处理集成起来,输出全标定的数字信号。产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件,并在同一芯片上,与14 位的A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此,该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。

防辐射罩采用高科技优质抗紫外线材料制成,可有效阻挡自然条件下的紫外线照射,防止仪器仪表在野外恶劣的条件下快速老化,减小因光线强烈造成的测量误差。 与木质百叶箱相比,轻型百叶箱具有体积小、重量轻、安装方便等优点。轻型百叶箱采用人字形环形塑料盘制成,可以保证空气由任何角度自由通过,并反射来自任何方向的阳光。塑料盘片的配方独特,具有高反射率、低导热性、抗紫外线的功能,可用于极端的气候条件。

西安雨量传感器


图4 温湿度传感器


3.3 光照传感器

西安雨量传感器WXA400光照传感器用来测量光谱范围为0.3-3μm的太阳总辐射,也可用来测量入射到斜面上的太阳辐射,如感应面向下可测量反射辐射,如加遮光环可测量散射辐射。因此,它可广泛应用于太阳能利用、气象、农业、建筑材料老化及大气污染等部门做太阳辐射能量的测量。





5 光照传感器


技术参数:

灵敏度:7-14μVW/m-2

响应时间:<30s

光谱范围:0.33μm

测量范围:0 ~ 2000W/m2

测量精度:<5%

3.4 雨量传感器

翻斗式雨量传感器是一种水文、气象仪器,用以测量自然界降雨量,同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出,以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。

西安雨量传感器承水口收集的雨水,经过上筒(漏斗),注入计量翻斗——翻斗是用工程塑料注射成型的用中间隔板分成两个等容积的三角斗室。它是一个机械双稳态结构,当一个斗室接水时,另一个斗室处于等待状态。当所接雨水容积达到预定值0.4mm时,由于重力作用使自己翻倒,处于等待状态,另一个斗室处于接水工作状态。当其接水量达到预定值时,又自己翻倒,处于等待状态。在翻斗侧壁上装有磁钢,它随翻斗翻动时从干式舌簧管旁扫描,使干式舌簧管通断。即翻斗每翻倒一次,干式舌簧管便接通一次送出一个开关信号(脉冲信号)。

6 雨量传感器

技术参数:

测量范围:0~4mm/min(可在<8mm/min条件下正常工作)

测量误差±3%(测试雨强2mm/min)

率:0.2mm

工作环境:-10~80℃  相对湿度;<95%(40)

承水口径:φ200mm+0.6mm 外刃口角度45度

3.5 地表温度传感器

红外地表温度传感器是一种高精度的红外温度传感器。它可以在野外条件下进行不间断测量,它由一个热电堆(被用来测量表面温度)和一个热敏电阻(被用来测量传感器自身温度)构成.两种温度探头都被放置在一种包裹式铝制导管内,该导管含有一个锗制镜。热电堆和热敏电阻输出的都是毫伏电压信号。测量毫伏电压信号,运用Stefan-Boltzman方程就可以纠正由于传感器自身的温度对测量的目标温度造成的影响。

3.6 土壤温湿度传感器

土壤温度传感器采用进口高精度温敏器件,具有测量精度高、稳定性好等特点。具有体积小巧,安装方便,抗干扰能力强。

土壤湿度传感器采用电磁脉冲原理测量土壤的表观介电常数,从而得到土壤真实水分含量,具有快速准确、精度高、不受土壤中化肥和金属离子的影响等特点。

西安超声波气象传感器 西安超声波气象传感器

7 土壤温度传感器 8 土壤湿度传感器

3.7  CO2浓度传感器

WXA500系列CO2电化学气体传感器具有测量精度高、稳定性好等优点。

技术参数

0~2000 ppm;

±3%FS(25℃)

分辨率:0.1ppm

3.8  SO2浓度传感器

SO2浓度传感器是根据电化学原理,利用被测气体在传感器工作电极和对电极上发生相应的氧化还原反应并释放电荷,通过外电路形成电流,电流大小与气体浓度成正比,从而实现对目标气体的定量测量。

参数:

监测范围:0 20 ppm

最大监测浓度:150ppm

灵敏度:0.4±0.2μA/ppm

分辨率:0.1ppm


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