托普云農(nóng)微型自動(dòng)氣象站（典型代表TP-WMS-1P/1L小型自動(dòng)氣象站及微型節(jié)點(diǎn)站）是由浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司研制的分布式農(nóng)田小氣候原位觀測設(shè)備。該系統(tǒng)基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）多要素傳感融合、低功耗邊緣計(jì)算與低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）無線組網(wǎng)技術(shù)，同步采集近地大氣參數(shù)（氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速風(fēng)向、降水量、光照強(qiáng)度、大氣壓）與土壤剖面參數(shù)（多層溫度、體積含水量、電導(dǎo)率），以分鐘級(jí)高頻將地塊尺度微氣象數(shù)據(jù)上傳至數(shù)字農(nóng)業(yè)云平臺(tái)，彌補(bǔ)國家基本氣象站公里級(jí)空間分辨率與田間作物冠層微環(huán)境之間的觀測斷層，為作物生長模型（WOFOST/DSSAT）、Penman–Monteith蒸散模型（ET?）、病蟲害預(yù)測模型及微氣候—產(chǎn)量關(guān)聯(lián)分析提供高時(shí)空分辨率的地面真值數(shù)據(jù)集。

一、系統(tǒng)架構(gòu)與立體感知層

系統(tǒng)采用"感知節(jié)點(diǎn)—網(wǎng)關(guān)—云平臺(tái)"三層物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，野外采集端由以下模塊集成：

大氣環(huán)境傳感陣列：防輻射百葉箱內(nèi)高精度Pt100或NTC熱敏元件測空氣溫濕度；超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器（無機(jī)械軸承、零啟動(dòng)風(fēng)速、360°全向測量）測定水平風(fēng)矢量；翻斗式雨量計(jì)計(jì)量液態(tài)降水量；硅光電二極管或全光譜輻射傳感器測定光照強(qiáng)度與光合有效輻射（PAR，400–700 nm）；壓電/電容式氣壓傳感器測定大氣壓；可選擴(kuò)展CO?濃度、紫外輻射及負(fù)氧離子傳感器。

土壤剖面多參數(shù)監(jiān)測單元：通過非金屬式FDR（頻域反射）或多參數(shù)一體傳感器配合PVC導(dǎo)管，同步采集0–100 cm深度內(nèi)多層級(jí)（通常4層：0–20 cm、20–40 cm、40–60 cm、60–100 cm）土壤體積含水量（VWC）、土壤溫度，可選擴(kuò)展土壤電導(dǎo)率（EC）及土壤氧氣含量，表征根系活躍區(qū)水熱—鹽分動(dòng)態(tài)。

苗情視覺感知單元（選配）：集成CMOS高清定焦攝像頭（支持定時(shí)抓拍或視頻流），采集苗情圖像上傳云端，結(jié)合AI算法識(shí)別冠層覆蓋度、葉色及物候階段，實(shí)現(xiàn)氣象數(shù)據(jù)與作物表型時(shí)空關(guān)聯(lián)。

數(shù)據(jù)采集與控制主機(jī)：內(nèi)置低功耗微處理器與邊緣計(jì)算模塊，負(fù)責(zé)多通道傳感器輪詢采集、信號(hào)線性化、異常值濾波（3σ準(zhǔn)則）、本地存儲(chǔ)（TF卡，支持多年數(shù)據(jù)留存）及通信協(xié)議封裝；支持遠(yuǎn)程修改采樣頻率、校準(zhǔn)系數(shù)及固件OTA升級(jí)。

供能與防護(hù)結(jié)構(gòu)：太陽能光伏板配合免維護(hù)磷酸鐵鋰/鋰電池組構(gòu)成雙供電系統(tǒng)（支持連續(xù)陰雨天長期運(yùn)行）；整體立柱與機(jī)箱達(dá)IP65及以上防護(hù)等級(jí)，具備防雷擊、抗強(qiáng)風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適應(yīng)野外長期無人值守。

二、測量原理與信號(hào)解算

溫濕度與氣壓：空氣溫度由Pt100或NTC熱敏電阻四點(diǎn)校準(zhǔn)測量；相對(duì)濕度由高分子薄膜電容式濕敏元件檢測介電常數(shù)變化解算；大氣壓由壓阻式MEMS傳感器經(jīng)溫度補(bǔ)償輸出。

風(fēng)速風(fēng)向（超聲波原理）：成對(duì)正交布置超聲波換能器交替發(fā)射與接收40 kHz超聲波脈沖，依據(jù)順風(fēng)與逆風(fēng)傳播時(shí)間差Δt解算水平風(fēng)速分量及合成風(fēng)向角，消除機(jī)械軸承摩擦與啟動(dòng)風(fēng)速死區(qū)。

降水（翻斗原理）：雨水經(jīng)承水口注入雙室翻斗，每完成一次翻轉(zhuǎn)觸發(fā)磁簧開關(guān)計(jì)數(shù)，單位計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)固定容積水量，換算單位時(shí)間降雨強(qiáng)度與累計(jì)降水量。

土壤水分（FDR原理）：探頭環(huán)形電極發(fā)射高頻電磁波，測量周圍介質(zhì)介電常數(shù)ε，經(jīng)Topp經(jīng)驗(yàn)公式或標(biāo)定曲線轉(zhuǎn)換為土壤體積含水量；土壤溫度由內(nèi)置熱敏元件同步測得。

輻射（光電/熱電堆）：硅光電池或熱電堆探測器響應(yīng)PAR或全太陽光譜輻射通量密度，經(jīng)光譜響應(yīng)校正輸出輻照度值。

三、核心功能

1、帶太陽能，采集數(shù)據(jù)多：可連接32種傳感器。

2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大：可緩存約50萬條數(shù)據(jù)。

3、設(shè)備支持5G/4G/GPRS/CDMA/NBIOT/GSM/網(wǎng)線等任意方式，上傳測量數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程設(shè)置功能。

4、功耗小，用時(shí)長：支持太陽能及220V供電，內(nèi)置充電鋰電池，一次充滿，使用時(shí)間不小于200天。

5、帶GPS功能：實(shí)時(shí)采集GPS信息，設(shè)備信息上傳到本系統(tǒng)地圖中。

6、異常報(bào)警：通過手機(jī)/Web端/LED燈/語音提示，提醒用戶處理異常情況。

7、流量管理：可將每月剩余流量儲(chǔ)存起來，分配到其他設(shè)備中。

8、使用簡單：二維碼掃描注冊(cè)即可使用。

軟件功能：

自帶儀器云管理平臺(tái)：可實(shí)時(shí)通過電腦或手機(jī)在線查看歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)各項(xiàng)值，遠(yuǎn)程控制傳感器各項(xiàng)功能。

設(shè)備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：提供足夠容量可長期保存。

數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)：可設(shè)置高低限值，可自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)警分析，預(yù)置若干常用的農(nóng)作物的報(bào)警配置。

四、典型科研與應(yīng)用場景

農(nóng)田小氣候與微環(huán)境研究：網(wǎng)格化布設(shè)獲取田塊尺度溫濕風(fēng)光的精細(xì)空間異質(zhì)性，服務(wù)于冠層能量平衡、邊界層湍流及微氣象學(xué)參數(shù)化方案驗(yàn)證。

作物模型校準(zhǔn)與驗(yàn)證：為WOFOST、DSSAT等作物生長模型及Penman–Monteith蒸散模型提供本地化氣象驅(qū)動(dòng)變量，提高區(qū)域產(chǎn)量與水分利用模擬精度。

病蟲害發(fā)生預(yù)測：結(jié)合冠層相對(duì)濕度、葉面濕潤持續(xù)時(shí)間與積溫?cái)?shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)稻瘟病、小麥銹病、晚疫病等病害預(yù)測模型，支撐植保預(yù)警。

農(nóng)林生態(tài)與氣候適應(yīng)：長期連續(xù)監(jiān)測為作物需熱量（積溫）、需冷量及物候期與氣候變暖關(guān)聯(lián)分析積累基礎(chǔ)觀測資料；適用于高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、國家農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站、智慧果園及種質(zhì)資源基地、育種小區(qū)微環(huán)境對(duì)照監(jiān)測。

五、學(xué)術(shù)價(jià)值評(píng)述

托普云農(nóng)微型自動(dòng)氣象站將農(nóng)業(yè)氣象觀測由傳統(tǒng)區(qū)域孤立站點(diǎn)推進(jìn)至地塊級(jí)分布式物聯(lián)網(wǎng)連續(xù)監(jiān)測層面，通過MEMS多要素傳感融合、超聲波無慣性風(fēng)場測量、分層土壤原位傳感與云端智能分析的國產(chǎn)化整合，使田間微氣候數(shù)據(jù)具備時(shí)空連續(xù)性、跨站點(diǎn)可比性及與農(nóng)藝模型的耦合能力。其微型化、低功耗、易網(wǎng)格化部署的特性特別適合育種試驗(yàn)小區(qū)微環(huán)境對(duì)照、坡地果園微氣候差異捕捉及長期生態(tài)定位研究，是農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、作物生理學(xué)及氣候—作物互作（C×E）研究中重要的地面基準(zhǔn)觀測節(jié)點(diǎn)。

浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)供應(yīng)（銷售）微型氣象站，廠家直銷，歡迎新老用戶了解咨詢！