农业农田小气候观测站简介

一、 系统定义与科学内涵

托普云农农业农田小气候观测站是一套针对作物冠层微环境进行原位、连续监测的专用气象观测系统。该系统聚焦于由植被覆盖所引发的近地面大气物理特性的改变，旨在捕捉田间尺度上光、温、水、气、热等环境因子在时空尺度上的精细变化，为作物生理生态响应与农田微气候互馈机制研究提供高分辨率的边界层数据支撑。

二、 核心功能架构解析

1、可配置传感器多：该系统可采集土壤墒情(4层)，土壤温度（4层)，空气温度，空气相对湿度，光照强度，风向，风速，降水量，负氧离子，PM2.5，生态景区/林木及农作物苗情图片等，传感器采用无线传输方式，安装维护更方便。

2、海拔及防盗定位功能：可测海拔高度，自动获取海拔参数和内置北斗、GPS、伽利略等多种定位系统。

3、故障报警功能：具有电池电量、太阳能电压、移位报警、震动报警等功能。

4、设备远程控制：智能气象监测仪可远程设置采集时间间隔、联网模式、地理信息、査看设备电量、设备进行重启与恢复、传感器在线校准。

5、数据查看多样化：智能气象监测仪可通过手机APP和云平台随时查看数据和曲线图，数据可和云平台其他设备数据关联分析，历史数据不丢失。

6、支持多网络通讯：系统支持4G\5G\GPRS\NB\CDMA\4G\5G等方式。

7、数据采集频率可设置：主机可通过云平台远程自由设定采集、存储和发送时间间隔。

8、传感器通讯接口可兼容：可兼容RS485与LORA两种传感器通讯接口。

9、超声波传感器：配置超声波风速风向传感器，无启动风速限制，可零风速工作，360°无角度限制，可同时获得风速风向数值。

10、带负氧离子传感器：水平式探头安装方式，更易让负氧离子吸入，促使测量数据更准、更快。

11、带PM2.5传感器：能够充分得到空气中0.3～10微米悬浮颗粒物浓度，有迅速检测、数据可靠等优点，数字化输出，集成度高, 确保产品具可靠性与长期稳定性；

12、带苗情摄像头：可高清观察植物实际生长情况。

13、可选配一体化LED屏：可配置P5户外单色显示屏，支持实时现场显示传感器数据，并可远程设置开关和工作时段。

14、软件平台可进行作物种类识别、冠层覆盖率识别根系分析等多维度分析。

15、数据可接入全国农作物重大病虫害数字化监测预警系统、全国土壤墒情监测系统。

16、可提供历史至未来5天的参考蒸发蒸腾量、天气预测、全年气候分析。

软件功能：

1、带数智农业云管理平台包含B/S架构，可将所有便携式设备及在线设备数据进行汇总分析，数据集中展示分析，查看操作方式包括网页端及手机端（安卓及苹果系统均可用）。

2、平台支持设备数据在云端自由存储，提供足够容量可长期保存，确保数据不丢失；

3、显示每种参数过程曲线趋势，最大值、最小值、平均值显示查看，放大、缩小功能。

4、数据可上传至管理云平台。平台上可以实现多个传感器数据按自定义时间段进行对比分析和数据列表的互相切换，数据和对比分析图表可下载，可打印。

5、用户可为设备配置传感器报警条件，预置若干常用的林木作物的报警配置，可按林木不同生长阶段对传感器数据上下限值进行设定，超出预设值后会自动报警与提示。

6、平台支持设备数据云端存储，提供足够容量可长期保存。

7、平台为设备数据提供曲线与表格等报表形式，且数据可导出与导入。

8、数据评价：可以设置高低超限值，可自动进行数据预警分析。

9、数据校准：系统支持对传感器的数据进行多元参数修订，可针对线性变化参数进行偏移量修正，确保统一多个环境中同一类型的数据的偏移设置。

10、林木苗情监测：系统按照默认设置图像采集时间点按时自动发送命令远程拍照，自动展示最新林木苗情图片，支持用户远程打开摄像头，实现视频实时查看功能。

11、林木苗情分析：系统可对林木苗情监测的图片按用户自定义时间段筛选，实现对林木苗情动态展示苗情生长状况，同时系统自动识别出当前图片中的冠层覆盖度，可支持用户或专家对苗情图片进行评价和记录。

12、设备管理：管理平台软件对系统有进行远程管理的功能，可支持用户自定义设定数据采集间隔和数据上传间隔，系统对物联网设备远程管理故障报警的信息。

13、管理平台软件可在线升级。

三、 典型科研与应用场景

本设备主要服务于以下农业科学与生产管理领域：

作物逆境生理研究：监测高温、干旱、高湿等天气下的冠层微气候变化，解析作物胁迫响应的环境驱动机制。

病虫害预测预报：通过监测冠层内温湿度持续时间（如露时数），构建病虫害发生发展的气象模型，指导精准施药。

农田碳氮水循环：为涡度相关系统或大孔径闪烁仪提供配套的微气象背景数据，闭合农田水热碳通量收支。

智慧农情决策：实时监测喷灌或滴灌后的冠层温湿度响应，优化灌溉制度与施肥策略。

四、 选型与技术评估要点

在部署农业农田小气候观测站时，应重点考察以下非量化指标：

冠层代表性：确认观测塔的安装位置是否处于地块中央，且远离林带、沟渠等障碍物，以避免平流干扰导致的观测失真。

传感器互扰效应：检查温湿度传感器与辐射传感器之间的物理间距，防止因热岛效应或辐射加热导致的交叉敏感性误差。

维护性设计：评估传感器探头的易拆卸性与防生物附着能力，确保在作物生长季密集的维护周期内，设备能快速清洁与校准。

结语

托普云农农业农田小气候观测站通过精细化的微环境感知，将农业生产从“看天吃饭"推向“知天而作"，是现代农业科技园区与田间试验站的标配观测基础设施。

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