一、儀器定位與學術定義

托普云農智能農業氣象自動觀測站（典型型號TP-WMS-1/1L、TPSBL-GPRS系列及物聯網型）是基于多傳感器陣列融合、微功耗數據采集與低功耗廣域物聯網（LPWAN）傳輸技術構建的野外無人值守小氣候監測系統。該裝置對近地面大氣層結關鍵氣象要素（氣溫、相對濕度、風速、風向、降水量、大氣壓、太陽總輻射/光合有效輻射）及土壤剖面參數（分層土壤溫度、體積含水量、電導率）實施分鐘級連續時序采集，彌補國家基準氣象站空間分辨率不足與田塊微環境（Microclimate）脫節的問題，為參考作物蒸散量（ET?）計算、病蟲害氣象適宜度模型、霜凍/干熱風預警及作物生長模型提供標準化原位地面真值數據集，屬數字農業環境感知基礎設施，區別于僅記錄單點或人工讀數的簡易溫濕度計。

二、系統硬件構成與傳感原理

大氣環境傳感陣列：空氣溫濕度置于強迫通風防輻射百葉箱內，溫度多由Pt100鉑電阻或NTC熱敏電阻四點校準測量，濕度由高分子薄膜電容式濕敏元件檢測介電常數變化解算；風速風向采用超聲波時差法（無機械磨損、零啟動風速、360°全向測量）或低慣量三杯式/風向標式傳感器；降水量由翻斗式雨量計計量液態降水；光照采用硅光電二極管測定總輻射或光合有效輻射（PAR）；大氣壓由壓阻式MEMS傳感器經溫度補償輸出。

土壤剖面多參數監測單元：通過頻域反射（FDR）或多參數一體傳感器配合PVC埋設導管，同步采集0–100 cm深度內多層級（通常4層）土壤體積含水量（VWC）、土壤溫度，可擴展土壤電導率（EC）及土壤氧氣含量，表征根系活躍區水熱—鹽分動態。

作物視覺感知單元（選配）：集成定時抓拍高清攝像頭，采集苗情圖像上傳云端，結合AI算法識別冠層覆蓋度、葉色及物候階段，實現氣象數據與作物表型時空關聯。

數據采集與主控終端：內置低功耗微處理器與邊緣計算模塊，負責多通道傳感器輪詢采集、信號線性化、異常值濾波（3σ準則）、本地大容量存儲（TF卡可保存多年數據）及通信協議封裝；支持遠程修改采樣頻率、校準系數及固件OTA升級。

供能與防護結構：單晶硅太陽能電池板配合免維護鋰電池組或膠體蓄電池構成雙供電系統，支持連續陰雨天長期運行；整體立柱與IP65/IP66及以上防護等級機箱具備防雷擊、抗強風（可達11級）結構設計，適應野外長期無人值守。

三、工作原理與控制邏輯

多要素同步采樣與數字濾波：各傳感器按預設采樣間隔（通常1～60 min可調）并行采集原始模擬/數字信號，主機進行滑動平均濾波與野值剔除后換算為物理量工程單位，消除瞬態干擾引起的虛假極值。

邊緣計算與特征值提取：終端可本地計算時段內最大值、最小值、平均值、累計值（如雨量）及參考蒸散量（Penman-Monteith方程簡化版），減少無效原始數據傳輸量。

物聯網遠程傳輸與雙向交互：通過4G/5G/NB-IoT/GPRS/LoRa等通信模塊將結構化數據包上傳至植保氣象云平臺；支持Web端或APP端反向指令——遠程啟停、修改采集間隔、零點漂移修正、設備重啟及固件升級。

異常診斷與防盜定位：內置GPS/北斗雙模定位模塊記錄站點坐標，具備設備移位報警、低電量預警、傳感器通信中斷報警及心跳包上報功能。

四、主要功能

1、數據采集：氣象自動觀測站可采集土壤墑情(4層)、土壤溫度（4層）、空氣溫度、空氣濕度、光照強度、風向、風速、降水量、大氣壓、苗情圖片等多種參數，數據可無線上傳至云平臺。

2、數據查看方便：氣象監測系統可通過手機或Web端遠程管理設備，數據可遠程查看，且數據可接入省級、市級、縣級等相關信息監測平臺。

3、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。

4、自帶苗情攝像頭：可支持動態播放苗情生長過程并自動識別所在范圍內作物種類。

5、多種數據傳輸模式：支持GPRS\CDMA\NBIOT\GSM\4G\5G\WIFI\光纖\網絡等多種通訊方式。

6、故障遠程診斷：氣象監測系統可遠程在線診斷電池虧電、傳感器故障、信號故障等問題。

7、主機功能：支持配置TF卡，容量可根據實際需要進行配置，可以存儲傳感器數據，確保長期存儲數據不丟失。

8、續航時間長：采用太陽能或交流供電兩種供電方式，內置大容量鋰電池，可放置在野外，太陽能供電模式，連續陰雨條件下正常工作≥30天。

9、集成式防腐蝕傳感器：土壤溫度，水分，鹽分一體非金屬式傳感器，通過PVC導管進行測量， 與土壤無需直接接觸。

10、可多維度分析：軟件平臺可結合歷史數據及周邊數據進行作物需水分析、根系分析、墑情趨勢預測、灌溉行為判斷，為農業生產提供數據指導。

軟件功能：

1、數據查看方便：平臺支持設備數據云端長期存儲，每種參數過程曲線趨勢，最大值、最小值、平均值均可顯示查看，放大、縮小功能。

2、數據展示多樣化：數據可生成曲線圖與表格等報表形式，平臺內數據、圖表均可下載，進行數據對比分析及打印，且通過excel、pdf等格式導出數據。

3、區域氣象監測：可進行區域氣象數據分析應用，氣象指標統計，系統可統計活動積溫、可照時數、有效積溫、到達有效溫度天數等。

4、超限預警設置：用戶可預置常用作物報警配置，設置高低超限值，平臺可自動進行數據預警分析。

5、設備遠程操作和查看：可通過手機和網頁對氣象監測站設備基礎設置管理與遠程控制，并實時查看設備電量、工作狀態、故障報警等功能。

6、管理權限可分配：可通過系統用戶管理，按權限分配管理者管理權限及設備使用、查看權限；同一臺設備支持多人管理。

五、典型應用領域

高標準農田與墑情監測：連續監測土壤剖面水分動態，為變量灌溉制度制定、干旱評估及水資源優化配置提供依據。

農業氣象災害預警：基于溫濕風氣組合判別霜凍、干熱風、連陰雨、暴風雨等致災氣象過程，提前發布預警指導防災措施。

病蟲害預測模型輸入：將溫濕度、降雨、光照等要素輸入赤霉病、稻瘟病、草地貪夜蛾等病蟲害氣象適宜度模型，確定防治適期。

作物生長模型與產量估測：為作物階段發育模型（積溫、光溫潛力）及產量—氣候關聯分析提供本地化微氣候參數。

科研教學與生態監測：農林氣象觀測、小氣候梯度研究、溫室環控效果評估及生態環境長期定位觀測站配套。

六、設計與執行標準

設備設計參照QX/T《自動氣象站技術規范》、GB/T 33705《土壤墑情監測規范》及NY/T系列農業氣象觀測相關要求，傳感器計量性能滿足WMO（世界氣象組織）二級觀測標準建議范圍，電氣安全與防雷符合GB 4706及GB/T 17626電磁兼容要求，可選配法定計量檢定/校準證書以滿足科研項目與高標準農田驗收合規性要求。

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