一、系統定義與農氣學定位

托普云農TP-WMS系列農業小氣候觀測站（農林小氣候監測系統/無線農業氣象綜合監測站）是一套依據WMO及農業氣象觀測規范設計的無人值守自動監測系統。通過冠層高度大氣參數與根系區土壤剖面參數的立體同步采集，填補國家基本氣象站公里級空間分辨率與田塊微環境間的觀測斷層，為Penman–Monteith蒸散量（ET?）計算、病蟲害發生期預測、干熱風/晚霜凍預警及精準農事窗口期判定提供連續量化數據集。

二、硬件系統構成（端—邊—云架構）

大氣環境傳感陣列：防輻射百葉箱內鉑電阻或NTC元件測定空氣溫濕度；超聲波風速風向傳感器（無機械軸承、零啟動風速）測水平風矢量；翻斗式雨量計計量液態降水量；硅光電二極管或全光譜傳感器測光照強度與光合有效輻射（PAR，400–700 nm）；可選配壓電/電容式氣壓傳感器、CO?濃度傳感器、紫外輻射及負氧離子傳感器。

土壤剖面多參數單元：采用非金屬FDR（頻域反射）或多參數一體探頭，配合PVC埋設導管，同步采集0–100 cm深度內多層（通常4層：0–20/20–40/40–60/60–100 cm）土壤體積含水量（VWC）、土壤溫度，可選擴展土壤電導率（EC）及土壤熱通量，表征根系活躍區水熱—鹽分動態。

數據采集與邊緣終端：低功耗嵌入式采集器對原始信號進行A/D轉換、滑動平均濾波與3σ準則異常值剔除；內置大容量TF卡本地存儲（可達數年）；支持遠程寫入傳感器標定系數、固件OTA升級及故障自診斷。

通信與供電系統：內置4G/5G/NB-IoT/GPRS無線模組上傳加密數據包至B/S架構數字農業云平臺；太陽能光伏板配合免維護鉛酸/鋰離子蓄電池組雙供電，支持連續陰雨天持續工作。

輔助結構：不銹鋼或鋁合金三角/立桿支架（通常含橫臂），帶水平氣泡與防盜定位（內置GPS/北斗雙模模塊獲取經緯度與海拔）；可選配定時苗情攝像機（CMOS傳感器）抓拍冠層圖像上傳云平臺。

三、工作原理與數據流程

各傳感器將環境物理量轉換為標準模擬或數字電信號→數據采集器按預設頻率輪詢讀取各通道原始值→邊緣端執行數字濾波、溫度補償及單位換算→按選定通信協議打包→無線模組發送至云端服務器→平臺解包存儲，生成時序曲線、活動積溫、可照時數等二次衍生指標→超限觸發短信/APP彈窗告警。土壤剖面參數通過預先埋設探頭連續監測，避免人工取樣的時空離散誤差。

四、適用范圍與局限

適用：大田作物（小麥、水稻、玉米等）、經濟作物（茶園、果園、設施蔬菜）地塊級小氣候連續監測；高標準農田建設與第三次全國土壤普查配套墑情網點；林業、草地、濕地生態站微氣象背景值獲取；育種試驗基地多品種環境差異量化比較；農業氣象災害（干旱、洪澇、霜凍、干熱風）早期預警系統前端感知。

局限：翻斗式雨量計僅計量液態降水，固態降水（雪、冰雹）需人工補測或加熱型雨量筒；超聲波風速儀僅測二維水平風，不含垂直分量；傳感器精度受長期積塵、輻射屏蔽通風不足影響需定期校準維護；站點代表性受周邊下墊面均一性制約，地形破碎山地需加密布點。

五、安裝與布設規范

點位選擇：按觀測規范選地勢平坦、代表性好、周圍開闊處，距孤立障礙物≥10倍障礙物高度，避開陡坡、建筑物及強電磁源。

基礎與立桿固定：澆筑混凝土基礎或用地錨固定底腳法蘭，調整水平氣泡居中，鎖緊各連接螺栓使整機達抗風等級要求。

傳感器安裝：防輻射百葉箱開口朝北（北半球）距地面1.5 m；雨量計筒口水平、無遮擋；超聲波風速儀頂端無尾流干擾；土壤探頭按預設深度分層埋入原狀土中（回填與原土緊實度一致），避免懸空或擠壓。

接線與上電：按色標連接各傳感器RS-485/模擬線至采集器端子，屏蔽層單端接地；接通蓄電池與太陽能控制器，開機檢查各通道通信握手及實時示值合理性。

平臺注冊與調試：掃碼或手動綁定設備序列號至云平臺，設定采集/上傳間隔（通常5～30 min）、各要素報警閾值，確認數據正常上云后閉合防水接線盒。

六、核心功能

1、可配置傳感器多：該系統可采集土壤墑情(4層)，土壤溫度（4層)，空氣溫度，空氣相對濕度，光照強度，風向，風速，降水量，負氧離子，PM2.5，生態景區/林木及農作物苗情圖片等，傳感器采用無線傳輸方式，安裝維護更方便。

2、海拔及防盜定位功能：可測海拔高度，自動獲取海拔參數和內置北斗、GPS、伽利略等多種定位系統。

3、故障報警功能：具有電池電量、太陽能電壓、移位報警、震動報警等功能。

4、設備遠程控制：智能氣象監測儀可遠程設置采集時間間隔、聯網模式、地理信息、査看設備電量、設備進行重啟與恢復、傳感器在線校準。

5、數據查看多樣化：智能氣象監測儀可通過手機APP和云平臺隨時查看數據和曲線圖，數據可和云平臺其他設備數據關聯分析，歷史數據不丟失。

6、支持多網絡通訊：系統支持4G\5G\GPRS\NB\CDMA\4G\5G等方式。

7、數據采集頻率可設置：主機可通過云平臺遠程自由設定采集、存儲和發送時間間隔。

8、傳感器通訊接口可兼容：可兼容RS485與LORA兩種傳感器通訊接口。

9、超聲波傳感器：配置超聲波風速風向傳感器，無啟動風速限制，可零風速工作，360°無角度限制，可同時獲得風速風向數值。

10、帶負氧離子傳感器：水平式探頭安裝方式，更易讓負氧離子吸入，促使測量數據更準、更快。

11、帶PM2.5傳感器：能夠充分得到空氣中0.3～10微米懸浮顆粒物濃度，有迅速檢測、數據可靠等優點，數字化輸出，集成度高, 確保產品具可靠性與長期穩定性；

12、帶苗情攝像頭：可高清觀察植物實際生長情況。

13、可選配一體化LED屏：可配置P5戶外單色顯示屏，支持實時現場顯示傳感器數據，并可遠程設置開關和工作時段。

14、軟件平臺可進行作物種類識別、冠層覆蓋率識別根系分析等多維度分析。

15、數據可接入全國農作物重大病蟲害數字化監測預警系統、全國土壤墑情監測系統。

16、可提供歷史至未來5天的參考蒸發蒸騰量、天氣預測、全年氣候分析。

軟件功能：

1、帶數智農業云管理平臺包含B/S架構，可將所有便攜式設備及在線設備數據進行匯總分析，數據集中展示分析，查看操作方式包括網頁端及手機端（安卓及蘋果系統均可用）。

2、平臺支持設備數據在云端自由存儲，提供足夠容量可長期保存，確保數據不丟失；

3、顯示每種參數過程曲線趨勢，最大值、最小值、平均值顯示查看，放大、縮小功能。

4、數據可上傳至管理云平臺。平臺上可以實現多個傳感器數據按自定義時間段進行對比分析和數據列表的互相切換，數據和對比分析圖表可下載，可打印。

5、用戶可為設備配置傳感器報警條件，預置若干常用的林木作物的報警配置，可按林木不同生長階段對傳感器數據上下限值進行設定，超出預設值后會自動報警與提示。

6、平臺支持設備數據云端存儲，提供足夠容量可長期保存。

7、平臺為設備數據提供曲線與表格等報表形式，且數據可導出與導入。

8、數據評價：可以設置高低超限值，可自動進行數據預警分析。

9、數據校準：系統支持對傳感器的數據進行多元參數修訂，可針對線性變化參數進行偏移量修正，確保統一多個環境中同一類型的數據的偏移設置。

10、林木苗情監測：系統按照默認設置圖像采集時間點按時自動發送命令遠程拍照，自動展示最新林木苗情圖片，支持用戶遠程打開攝像頭，實現視頻實時查看功能。

11、林木苗情分析：系統可對林木苗情監測的圖片按用戶自定義時間段篩選，實現對林木苗情動態展示苗情生長狀況，同時系統自動識別出當前圖片中的冠層覆蓋度，可支持用戶或專家對苗情圖片進行評價和記錄。

12、設備管理：管理平臺軟件對系統有進行遠程管理的功能，可支持用戶自定義設定數據采集間隔和數據上傳間隔，系統對物聯網設備遠程管理故障報警的信息。

13、管理平臺軟件可在線升級。

七、典型應用場景

精準灌溉決策：結合土壤墑情多層數據與ET?計算，驅動智能水肥一體化系統開關。

植保預警：利用溫濕—降雨組合觸發稻瘟病、小麥赤霉病等病害預測模型。

科研教學：長期定位監測不同耕作制度下農田能量—水分—碳通量微氣候背景。

高標準農田監管：接入省市級農業大數據平臺實現區域墑情旱情網格化監控。

浙江托普云農科技股份有限公司專業研發生產供應（銷售）農業小氣候觀測站，廠家直銷，歡迎新老用戶了解咨詢！