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農業氣象監測系統解決方案
作者:admin    發布日期:2016/11/8     關注次數:     二維碼分享

一、 簡介

農業氣象生態環境監測系統是為農業氣象服務而設計的綜合氣象監測系統。該系統具有氣象監測、病害預警等多種功能,對病蟲害防治、作物生產和商業及科研分析提供強有力的信息支持。系統可對溫度、濕度、露點、光照強度、降雨量、風速、風向、土壤溫度、土壤水份、地表溫度、CO2濃度、SO2濃度等多種氣象要素進行定時自動采集、計算、處理、顯示和存儲,支持多種網絡通訊能力,提高了觀測效率。該系統具有性能穩定,監測精度高、無人值守等特點,廣泛應用于農田、林場、養殖場等農林生產、科研部門,旨在解決現代農業生產環境監測問題。如圖1所示為農業氣象監測系統示意圖。

西安自動氣象站

1 農業氣象監測示意圖

西安中銘電氣是一家專門從事氣象環境監測的高新技術企業,根據多年氣象環境監測設備制造與系統集成經驗,專門為智能農業氣象服務系統設計了一套整體解決方案。目前該方案已經在石羊集團渭南養殖中心等得到了應用,系統設計完善、技術成熟。

二、 功能特點

1. 數據自動采集、實時上傳;

2. 數據采集器具有數據保存功能,通訊恢復后自動上傳歷史數據;

3.數據上傳到電腦,支持表格(Excel)、曲線圖導出,打印等操作;

4. 支持環境參數包含:溫度、濕度、露點、光照強度、風速、風向、雨量、土壤溫度、土壤水份、大氣壓強、CO2濃度、SO2濃度等;

5. 系統支持RS232、RS458、以太網、光纖、GPRS、WiFi等多種通信方式,可以有效接入各種系統。

6. 多種供電模式以適應不同場合不同用戶需求:電池、電源適配器、太陽能;

三、 系統組成

智能農業氣象數據采集系統,由氣象數據采集器、氣象傳感器、供電系統、不銹鋼機箱、避雷裝置、氣象觀測支架、后臺氣象數據監測軟件等部分組成。系統集了新型傳感技術、電磁兼容技術、數據處理與信號分析技術、低功耗設計技術、網絡通訊技術等,實現了對園區的氣溫、濕度、土壤溫度、土壤濕度、雨量、空氣二氧化碳、二氧化硫等信息的實時監測,并將這些環境信息通過有線或無線通訊傳輸方式傳輸到專家分析系統(后臺)中,專家分析系統可將收集到的信息進行存儲、統計及分析,以報表、曲線、統計圖等方式顯示給用戶。如圖2為傳感器安裝示意圖。

西安自動氣象站

2 傳感器安裝示意圖

3.1 氣象采集器

安裝在氣象觀測支架之上,通過自動或實時受控的方式采集接入的溫度、濕度、風速、風向、氣壓、土壤溫濕度、雨量、有害氣體濃度等氣象傳感器的數據。具備自動校時、通信網絡中斷后數據存儲功能,通過后臺可以設置數據采集間隔等。

西安自動氣象站

3 氣象采集器圖

數據采集器采用低功耗技術設計,選擇工業級低功耗ARM處理器,并擴展大容量數據存儲用于存儲歷史數據。系統設計采用外部硬件看門狗、處理器自帶看門狗和軟件看門狗多重防系統死機設計方案,保證系統在苛刻惡劣環境仍能正常工作。

3.2 空氣溫濕度傳感器

溫濕度氣壓傳感器采用進口數字溫濕度傳感器探頭和氣壓傳感器來測量空氣中的溫度、濕度、氣壓。傳感元件和信號處理集成起來,輸出全標定的數字信號。產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件,并在同一芯片上,與14 位的A/D 轉換器以及串行接口電路實現無縫連接。因此,該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、極高的性價比等優點。

防輻射罩采用高科技優質抗紫外線材料制成,可有效阻擋自然條件下的紫外線照射,防止儀器儀表在野外惡劣的條件下快速老化,減小因光線強烈造成的測量誤差。 與木質百葉箱相比,輕型百葉箱具有體積小、重量輕、安裝方便等優點。輕型百葉箱采用人字形環形塑料盤制成,可以保證空氣由任何角度自由通過,并反射來自任何方向的陽光。塑料盤片的配方獨特,具有高反射率、低導熱性、抗紫外線的功能,可用于極端的氣候條件。

西安雨量傳感器


圖4 溫濕度傳感器


3.3 光照傳感器

西安雨量傳感器WXA400光照傳感器用來測量光譜范圍為0.3-3μm的太陽總輻射,也可用來測量入射到斜面上的太陽輻射,如感應面向下可測量反射輻射,如加遮光環可測量散射輻射。因此,它可廣泛應用于太陽能利用、氣象、農業、建筑材料老化及大氣污染等部門做太陽輻射能量的測量。





5 光照傳感器


技術參數:

靈敏度:7-14μVW/m-2

響應時間:<30s

光譜范圍:0.33μm

測量范圍:0 ~ 2000W/m2

測量精度:<5%

3.4 雨量傳感器

翻斗式雨量傳感器是一種水文、氣象儀器,用以測量自然界降雨量,同時將降雨量轉換為以開關量形式表示的數字信息量輸出,以滿足信息傳輸、處理、記錄和顯示等的需要。

西安雨量傳感器承水口收集的雨水,經過上筒(漏斗),注入計量翻斗——翻斗是用工程塑料注射成型的用中間隔板分成兩個等容積的三角斗室。它是一個機械雙穩態結構,當一個斗室接水時,另一個斗室處于等待狀態。當所接雨水容積達到預定值0.4mm時,由于重力作用使自己翻倒,處于等待狀態,另一個斗室處于接水工作狀態。當其接水量達到預定值時,又自己翻倒,處于等待狀態。在翻斗側壁上裝有磁鋼,它隨翻斗翻動時從干式舌簧管旁掃描,使干式舌簧管通斷。即翻斗每翻倒一次,干式舌簧管便接通一次送出一個開關信號(脈沖信號)。

6 雨量傳感器

技術參數:

測量范圍:0~4mm/min(可在<8mm/min條件下正常工作)

測量誤差±3%(測試雨強2mm/min)

率:0.2mm

工作環境:-10~80℃  相對濕度;<95%(40)

承水口徑:φ200mm+0.6mm 外刃口角度45度

3.5 地表溫度傳感器

紅外地表溫度傳感器是一種高精度的紅外溫度傳感器。它可以在野外條件下進行不間斷測量,它由一個熱電堆(被用來測量表面溫度)和一個熱敏電阻(被用來測量傳感器自身溫度)構成.兩種溫度探頭都被放置在一種包裹式鋁制導管內,該導管含有一個鍺制鏡。熱電堆和熱敏電阻輸出的都是毫伏電壓信號。測量毫伏電壓信號,運用Stefan-Boltzman方程就可以糾正由于傳感器自身的溫度對測量的目標溫度造成的影響。

3.6 土壤溫濕度傳感器

土壤溫度傳感器采用進口高精度溫敏器件,具有測量精度高、穩定性好等特點。具有體積小巧,安裝方便,抗干擾能力強。

土壤濕度傳感器采用電磁脈沖原理測量土壤的表觀介電常數,從而得到土壤真實水分含量,具有快速準確、精度高、不受土壤中化肥和金屬離子的影響等特點。

西安超聲波氣象傳感器 西安超聲波氣象傳感器

7 土壤溫度傳感器 8 土壤濕度傳感器

3.7  CO2濃度傳感器

WXA500系列CO2電化學氣體傳感器具有測量精度高、穩定性好等優點。

技術參數

0~2000 ppm;

±3%FS(25℃)

分辨率:0.1ppm

3.8  SO2濃度傳感器

SO2濃度傳感器是根據電化學原理,利用被測氣體在傳感器工作電極和對電極上發生相應的氧化還原反應并釋放電荷,通過外電路形成電流,電流大小與氣體濃度成正比,從而實現對目標氣體的定量測量。

參數:

監測范圍:0 20 ppm

最大監測濃度:150ppm

靈敏度:0.4±0.2μA/ppm

分辨率:0.1ppm


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