農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)之一，就是它的生產(chǎn)過程是在自然條件下進(jìn)行的，作物生長發(fā)育的全過程要受到氣象、土壤、地形、植被等自然條件的影響。其中氣候是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要自然因素，氣候環(huán)境為農(nóng)作物的生長發(fā)育提供光、溫、水、氣等能量和物質(zhì)資源，因此糧食產(chǎn)量的高低及品質(zhì)的優(yōu)劣在很大程度上是受氣候條件綜合影響的。

        所以，任何地方的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都應(yīng)考慮氣象因素，注意利用有利的條件，避免和克服不利氣象因子的影響，做到因地制宜和因時(shí)制宜，才能奪取高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

        既然氣象條件對(duì)作物生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的重要性不言而喻，以信息技術(shù)為支撐的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)便順理成章。石家莊圣啟科技有限公司自主研發(fā)的農(nóng)業(yè)小氣候觀測系統(tǒng)，就是針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中憑經(jīng)驗(yàn)、靠天吃飯的狀態(tài)，提出的一套靠科技、靠數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增量的有效解決方案。

       

       
        傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)依靠的是人工對(duì)環(huán)境信息的感知，對(duì)作物生長的環(huán)境無法量化，因而難以將作物生長的至優(yōu)條件總結(jié)出來，更加難以復(fù)制；此外，人工無法實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的現(xiàn)場管理，難以實(shí)時(shí)地掌握作物生長條件。

        圣啟農(nóng)業(yè)小氣候自動(dòng)觀測系統(tǒng)，針對(duì)農(nóng)業(yè)氣候觀測中，農(nóng)林農(nóng)田種植分布廣、監(jiān)測點(diǎn)多、布線和供電困難，溫室棚內(nèi)氣候要求精度高、畜禽舍內(nèi)環(huán)境因素復(fù)雜等特點(diǎn)，以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)圖像遠(yuǎn)程管理為切入點(diǎn)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建統(tǒng)一便捷的信息交互平臺(tái)。

         

        其設(shè)計(jì)研發(fā)采用了的微電腦技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)，利用覆蓋面廣的GPRS或4G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，利用智能人機(jī)界面和電腦、手機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像數(shù)據(jù)采集監(jiān)測功能，從而達(dá)到遠(yuǎn)程無線隨時(shí)隨地的農(nóng)業(yè)氣候監(jiān)測。

        農(nóng)業(yè)小氣候自動(dòng)觀測系統(tǒng)，主要由下位機(jī)采集系統(tǒng)、上位機(jī)軟件應(yīng)用平臺(tái)及輔助擴(kuò)展部分組成。

  


        農(nóng)業(yè)小氣候觀測系統(tǒng)可對(duì)常規(guī)氣象因子（大氣溫度，環(huán)境濕度，平均風(fēng)速風(fēng)向，瞬時(shí)風(fēng)速風(fēng)向，降水量，光照時(shí)數(shù)，太陽直接輻射，露點(diǎn)溫度，土壤溫度，土壤熱通量，土壤水分，葉面濕度）進(jìn)行直接測量，還可以測量水面蒸發(fā)，太陽光合有效輻射等多種要素。

        以環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)控、對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理。以下對(duì)應(yīng)用廣泛的監(jiān)測參數(shù)做具體說明。

（1）溫濕度監(jiān)測

        通過溫濕度傳感器監(jiān)測環(huán)境空氣溫濕度、地表溫濕度、土壤溫濕度等，并能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析運(yùn)算、控制、存儲(chǔ)、發(fā)送等。

      

（2）光照度監(jiān)測

        通過光感和光敏傳感器監(jiān)測記錄光線的強(qiáng)度，通過無線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端。

（3）CO2、O2 濃度監(jiān)測

        在監(jiān)測地部署二氧化碳濃度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測二氧化碳的含量，當(dāng)濃度超過系統(tǒng)設(shè)定闕值范圍時(shí)，通過無線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端，由相關(guān)工作人員做出相應(yīng)調(diào)整。

（4）風(fēng)速、風(fēng)向監(jiān)測

        由風(fēng)力推動(dòng)垂直于水平面的圓形杯口帶動(dòng)鉛直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于單位時(shí)間內(nèi)該軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與風(fēng)速有關(guān)，可由轉(zhuǎn)數(shù)的多少，測定風(fēng)速。風(fēng)速、風(fēng)向的監(jiān)測采用氣象專用的傳感器，具有高精度高可靠性的特點(diǎn)。

        利用風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器，自動(dòng)測量即時(shí)風(fēng)速、風(fēng)向，與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比具有精度高、量程寬、輸入線電阻高、觀測方便、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。通過顯示屏實(shí)時(shí)顯示風(fēng)速、風(fēng)向等級(jí)，同時(shí)具有聲音報(bào)警功能，在設(shè)置運(yùn)行時(shí)，窗口顯示的是風(fēng)速報(bào)警控制值，加、減可以設(shè)置報(bào)警值，當(dāng)超過預(yù)設(shè)風(fēng)速時(shí)，發(fā)出控制命令（切斷設(shè)備電源，使設(shè)備停止工作）進(jìn)行聲光報(bào)警。

（5）雨量監(jiān)測

        采用雨量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)降雨雨量的檢測、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警。雨量記錄計(jì)體積小巧，操作簡單，承雨口采用不銹鋼整體沖壓而成，光潔度高，防銹能力強(qiáng)，外關(guān)質(zhì)量佳，滯水產(chǎn)生的誤差小。

        可以全程跟蹤記錄雨量數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間長，存儲(chǔ)容量大，儀器可脫開計(jì)算機(jī)獨(dú)立工作，軟件功能*，數(shù)據(jù)查看方便，隨時(shí)可以將記錄中數(shù)據(jù)導(dǎo)出到計(jì)算機(jī)中，并可以存儲(chǔ)為EXCEL表格文件，生成數(shù)據(jù)曲線，以供其它分析軟件進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

（6）太陽輻射監(jiān)測

        將接收到的太陽輻射能以最小的損失轉(zhuǎn)變成其他形式能量，如熱能、電能，以便進(jìn)行測量。監(jiān)測太陽輻射的收支數(shù)據(jù)，即有助于農(nóng)業(yè)氣象學(xué)和生態(tài)學(xué)研究，同時(shí)也對(duì)蒸發(fā)、植物的蒸騰，水循環(huán)研究具有及其重要參考價(jià)值。

（7）水面蒸發(fā)監(jiān)測

       水資源供應(yīng)是農(nóng)田作物生長的核心條件，維持水分持續(xù)供應(yīng)是保障農(nóng)作物成活率的關(guān)鍵要素。受到自然環(huán)境的影響，農(nóng)田土壤中水分常出現(xiàn)異常蒸發(fā)現(xiàn)象，大大降低了土壤水分含量，對(duì)農(nóng)作物生長造成不利影響。

       因此有必要對(duì)水面蒸發(fā)情況進(jìn)行監(jiān)測。水面蒸發(fā)監(jiān)測是利用蒸發(fā)傳感器觀測水面蒸發(fā)在不同時(shí)間段的變化規(guī)律，實(shí)時(shí)掌握農(nóng)業(yè)環(huán)境中的水面蒸發(fā)數(shù)據(jù)。


        

   系統(tǒng)硬件主要由：氣象支架、太陽能電池板、室外控制柜等三部分組成。

        氣象支架：氣象支架是進(jìn)行農(nóng)業(yè)小氣候觀測的設(shè)備，用一架設(shè)觀測儀器。該觀測架應(yīng)輕便、易裝卸，尤其是所用材料宜細(xì)小、堅(jiān)固，避免架體對(duì)周圍小氣候的影響。

       太陽能電池板：太陽能電池板通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)、光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。太陽能板將太陽的熱能轉(zhuǎn)換為電能對(duì)儀器進(jìn)行供電。在農(nóng)業(yè)小氣候觀測站上對(duì)使用市政供電不方便的區(qū)域，可根據(jù)客戶要求配置太陽能電池板。

   室外控制柜：通過室外防雨型控制柜實(shí)現(xiàn)基本的參數(shù)顯示，發(fā)布預(yù)警信息。柜體鋼板厚度符合標(biāo)準(zhǔn)，形狀大小可按需求定制。由于常年經(jīng)受風(fēng)吹雨打，具有抗碰撞、防塵、防水、保溫隔熱，房靜電等特點(diǎn)。控制柜帶文本屏/觸摸屏顯示，操作簡單方便。柜體防護(hù)等級(jí)高，可廣泛應(yīng)用于室外田間小氣候監(jiān)測，農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測等領(lǐng)域。

       管理室軟件部分主要包含管理中心遠(yuǎn)程發(fā)布服務(wù)器，農(nóng)業(yè)氣候環(huán)境參數(shù)電腦在線管理軟件設(shè)備，手機(jī)APP遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件，圖像視頻管理軟件設(shè)備，和大屏信息顯示發(fā)布設(shè)備。

 

（1）電腦管理軟件平臺(tái)

       在辦公室內(nèi)安裝工控機(jī)和顯示器，能夠?qū)崟r(shí)在線顯示監(jiān)測區(qū)域采集到的數(shù)據(jù)信息，并以實(shí)時(shí)曲線的方式顯示給用戶。界面可分區(qū)域顯示每一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的參數(shù)值。包括空氣溫濕度、土壤溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、太陽輻射、水量、水面蒸發(fā)，數(shù)值顯示清晰，一目了然。

（2）大屏信息顯示發(fā)布平臺(tái)

       大型LED顯示屏主要在監(jiān)測區(qū)域中心地帶作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示與設(shè)備動(dòng)作的指示使用，提升基地項(xiàng)目整體形象和觀賞性與實(shí)用性，同時(shí)也方便了管理員的日常數(shù)據(jù)檢查和實(shí)時(shí)信息參考。

       大型LED顯示屏有落地式和吊掛式兩種，并且分為數(shù)碼管顯示和點(diǎn)陣顯示兩種類型。數(shù)碼管顯示直觀的數(shù)字變化且顯示模式固定，對(duì)于不需要做顯示界面修改的地方比較適用。而點(diǎn)陣顯示屏的顯示比較細(xì)膩，并且可以自由定制顯示界面，可實(shí)現(xiàn)分頁顯示，定時(shí)刷新和顯示圖片和動(dòng)畫等功能。根據(jù)需要，可分多鐘語言顯示。

         

（3）智能手機(jī)APP遠(yuǎn)程監(jiān)測平臺(tái)

       目前，由圣啟科技自主研發(fā)的農(nóng)業(yè)小氣候觀測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，配備了手機(jī)APP端的監(jiān)控系統(tǒng)。

       基于Android 智能手機(jī)端的農(nóng)業(yè)小氣候觀測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)有基于電子地圖的試點(diǎn)基地，環(huán)境實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)趨勢、環(huán)境預(yù)警信息，利用移動(dòng)終端統(tǒng)一展現(xiàn)田間作物種植、工人勞動(dòng)等基地的生產(chǎn)信息、環(huán)境信息。

       用戶可以通過手機(jī)端操作平臺(tái)，遠(yuǎn)程隨時(shí)隨地查看監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境參數(shù)，能夠使用手機(jī)端及時(shí)接受、查看環(huán)境報(bào)警信息。