一、温湿度监测设备
(一)大气温度传感器
作为监测农田温度的核心设备,其采用高精度热敏电阻作为感应元件,测量范围可达 - 50~100℃,分辨率达 0.1℃,准确度控制在 ±0.5℃。工作时通过感知空气温度变化,将温度信号转化为电信号,再经处理单元转换为数字信号。在农业场景中,该设备可实时监测作物冠层、地表及不同高度层的空气温度,为温室大棚通风、加热设备的启停提供数据支撑,确保作物处于适宜生长温度区间。
(二)大气湿度传感器
以高分子薄膜湿敏电容为感应部件,测量范围覆盖 0~100% RH,分辨率 0.1% RH,准确度 ±5%。其基于湿敏电容随环境湿度变化而电容值改变的原理工作,能精准监测农田空气湿度。在病害防治中,当监测到湿度达到黄瓜霜霉病等病害的易发阈值时,可及时触发通风降湿措施,降低病害流行风险。
二、风速风向监测设备
(一)风速传感器
采用三风杯结构,风杯选用碳纤维材料,启动风速≤0.5m/s,测量范围 0~45m/s,分辨率 0.1m/s,准确度 ±(0.3+0.03V) m/s(V 为风速)。风杯受风力驱动旋转,内置信号处理单元将转速转化为电信号。在农业生产中,该设备为无人机植保作业提供风速数据,通过实时监测风速,可调整无人机飞行速度与喷药量,避免农药漂移并保证喷洒均匀性。
(二)风向传感器
内部配置精密电位器,搭配低惯性轻金属风向标,测量范围 0~360°,分辨率 1°,准确度 ±3°。风向标随风向转动,通过电位器将方向信号转化为电信号。在病虫害预警中,结合风向数据可判断蚜虫、稻飞虱等迁飞性害虫的传播方向,辅助确定防治区域,提高预警准确性。
三、降雨量监测设备
(一)翻斗式雨量传感器
严格遵循 SL61-2003 等国家标准设计,承水口径Ф200±0.6mm,外刃口角度 45 度,测量范围 0~999.9mm,降雨强度≤4mm/min,分辨率 0.2mm,准确度 ±4%(室内静测,雨强 2mm/min)。工作时雨水经承水器流入翻斗,当水量积聚至设定值时翻斗翻转,发出脉冲信号,通过计数实现降雨量计量。在农田管理中,该设备为灌溉决策提供依据:降雨不足时,可根据数据确定灌溉时间与水量;暴雨来临前,可提前部署排水措施,防止农田积水。
四、数据采集与传输系统
(一)数据采集仪
集成数据采集、存储、传输与管理功能,支持 2 路 RS485、3 路开关量输入等多种硬件接口,可连接温湿度、风速风向等各类传感器。设备内置 16M FLASH 与 512M TF 存储卡(最大支持 256G),按 1 分钟 / 条的存储频率可保存≥3 年数据。传输方式灵活,支持 GPRS、GSM、有线以太网等,可将采集数据实时传输至远程监控中心,满足无人值守监测需求。
(二)GPRS 无线通讯模块
基于 GPRS/CDMA 1x 网络平台,具备 RS232/485 等接口,支持 TCP/IP、UDP 协议及域名访问,适应野外恶劣环境。该模块功耗低(待机状态 80mA@+5VDC),支持 “永远在线” 模式,无需布线即可实现数据远程传输,尤其适用于偏远农田的气象数据实时回传。
五、供电与辅助设备
(一)供电系统
提供市电、直流、太阳能等多种供电方式。太阳能系统由太阳能电池板、支撑架、蓄电池及控制器组成,通过光能转化为电能并存储于蓄电池,为设备提供持续电力,解决偏远地区无市电供应的难题,确保监测系统 24 小时运行。
(二)辅助设备
防护箱:野外专用防护箱具备防湿防潮功能,内部安装采集仪、蓄电池等设备,可抵御雨水、灰尘及极端温度,保护核心部件稳定工作。
气象站支架:采用钢质材料并经抗腐蚀处理,安装高度符合国家标准,可承载传感器、防护箱及太阳能设备,抗风能力强,适用于野外无人值守站点的长期使用。
农业气象监测设备通过多维度实时监测,为精准农业提供数据支撑,推动灌溉、施肥、病虫害防治等环节的科学化管理。随着技术进步,设备将向智能化、集成化方向发展,进一步提升农业生产的效率与稳定性。
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