便携式无线农业气象远程监测系统设计
便携式无线农业气象远程监测系统设计方案
基于远程监控的农业气象自动采集系统设计摘要：针对传统农业气象观测和当前传感器技术系统、方法存在的不足，设计了一套基于远程监控的农业气象自动采集系统，其硬件设备由农田小气候信息采集前端、视频图像信息采集前端、数据采集装置、数据传输装置和供电设备组成。
该系统实现了农田小气候和视频图像信息参数采集与传输的高度集成，自动采集降水量、气温、空气湿度、风速、风向、光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度和农作物视频图像信息，并通过远程客户端软件实现各要素信息的实时动态显示和远程监控。
通过在郑州市、鹤壁市、温江市和荆州市开展的采集实验和系统试运行表明，系统显示出较好的稳定性，农田小气候和视频图像要素数据的采集、传输、动态实时显示与远程监控等各项功能均可满足各级用户需求。
关键词：农业气象采集系统远程监控引言农业气象观测大致可分为传统农业气象观测和基于传感器技术的农业气象自动采集两种方法。
传统农业气象观测主要依靠人工方式，在农田现场定点、定期获取农业气象信息，并逐级上报至相关部门。
该方法耗费人力、物力，而且信息传递的时效性和客观性较差。
基于传感器技术的农业气象自动采集是现代农业的重要技术手段，随着传感器技术的快速发展，其应用涵盖了农业气象采集的各个方面，如农田小气候¨“。
、农作物理化参数∞“。
以及农业灾害∽“0。
等。
总的来看，基于传感器技术的农业气象自动采集方法不受地域限制，在实时性和自动化方面具有传统农业气象观测无法比拟的优势。
但是目前的传感器技术在自动采集农作物生长发育信息时，主要通过反演算法等实现，其所获参数和其结果精度与农业气象观测的基本要求还有一定的差距。
鉴于此，基于网络视频图像采集技术的农作物生长发育监测成为一个研究热点‘1“。
该技术利用网络技术跨越了地域限制，使用户通过远程视频图像便可及时了解农田环境和作物生长状况。
为此，本文设计基于远程监控的农业气象自动采集系统，实现农田小气候传感器和视频图像采集器的高度集成，对农田小气候和农作物视频图像信息进行实时、自动采集，并对各项信息参数和网络摄像头姿态进行远程监控，以适应农业气象观测需求。
智慧农业系统设计设计方案
智慧农业系统设计设计方案智慧农业系统是一种利用先进技术和信息化手段来提高农业生产效率和质量的系统。
以下是一个关于智慧农业系统设计的方案：1. 系统架构设计：- 传感器网络：在农田中布设传感器节点，监测气象、土壤、植物生长等数据，并将数据传输至中央服务器。
- 数据处理与分析：中央服务器接收传感器数据后，进行实时处理与分析，并生成农业生产相关的报表和指标。
- 决策支持系统：基于分析结果，为农民提供个性化的决策支持，包括播种、浇水、施肥、病虫害防治等方面的建议。
- 远程控制系统：农民可以通过手机、平板等终端设备，远程监控和控制农田的灌溉、施肥等操作。
- 云平台：将系统数据存储于云端，便于多方共享和访问。
2. 传感器和数据采集：- 气象传感器：测量温度、湿度、光照强度等气象参数。
- 土壤传感器：测量土壤湿度、温度、盐碱度等土壤参数。
- 植物生长传感器：测量植物生长状态、叶片颜色、叶片面积等指标。
- 数据采集装置：负责将传感器采集到的数据进行整理和上传。
3. 数据处理和分析：- 数据预处理：对传感器采集到的数据进行清洗、验证和校准，以确保数据的准确性和可靠性。
- 数据存储：将处理后的数据存储于数据库，以供后续的分析和查询。
- 数据分析：利用统计分析和机器学习算法，对数据进行分析，发现数据之间的关联和规律，并生成相应的指标和报表。
4. 决策支持系统：- 基于模型和算法，根据农田的特征和需求，为农民提供个性化的决策建议。
- 预测未来的天气情况，帮助农民合理安排灌溉和施肥的时间和剂量。
- 提供病虫害的预警和防治建议，减少使用农药和化肥的量。
5. 远程控制系统：- 农户通过手机App 或网页平台，可以远程监控农田的生长环境和农业生产相关数据。
- 远程操控灌溉系统、施肥系统，实现自动化管理，提高生产效率。
6. 云平台：- 通过云平台，将农田的生产数据存储在云端，提供多设备、多场地的数据共享和访问。
- 提供开放的API 接口，与其他农业相关系统进行对接，实现更多的功能和应用。
农田气象监测系统的设计与实现
农田气象监测系统的设计与实现随着农业技术的不断进步和农业环境的变化，精确的农田气象监测系统对于农民的生产决策和农田管理至关重要。
本文将介绍农田气象监测系统的设计与实现，包括系统组成、功能模块和实施步骤。
一、系统组成农田气象监测系统主要由硬件设备和软件平台两个组成部分构成。
硬件设备：农田气象监测系统需要配备气象传感器、数据采集器、通信设备和数据存储设备。
1. 气象传感器：农田气象监测系统需配备气象传感器，如温度传感器、湿度传感器、风速传感器、降雨量传感器等，以实时监测土地的气象信息。
2. 数据采集器：数据采集器负责将气象传感器采集到的数据转换为计算机可以读取的格式，常见的数据采集器包括智能终端设备和无线传感器网络。
3. 通信设备：农田气象监测系统需要具备通信模块，以便将采集到的气象数据传输到软件平台进行分析和处理。
常见的通信设备包括有线连接设备和无线传输设备，如以太网、Wi-Fi、蜂窝网络等。
4. 数据存储设备：农田气象监测系统需配备数据存储设备，用于存储和备份采集到的气象数据，以便进行后续分析和比对。
软件平台：农田气象监测系统的软件平台主要包括数据处理与分析模块、决策支持模块和用户界面模块。
1. 数据处理与分析模块：该模块负责接收和处理传感器采集到的气象数据，进行质量检测和校准，并进行数据分析、建模和预测，帮助农民了解农田的气象状况。
2. 决策支持模块：决策支持模块基于气象数据的分析结果，为农民提供农田管理建议和决策支持，例如根据天气预测提供灌溉和施肥建议，优化农田管理和资源利用。
3. 用户界面模块：软件平台应提供直观友好的用户界面，以便农民能够方便地查看和管理农田的气象数据，并获取处理后的结果和建议。
二、功能模块农田气象监测系统主要包括以下功能模块：1. 传感器数据采集与传输：该模块负责与气象传感器进行数据通信，采集传感器数据并利用通信设备将其传输到软件平台。
2. 数据质量检测和校准：该模块对传感器采集到的数据进行质量检测和校准，以确保数据的准确性和可靠性。
便携式无线农业气象远程监测系统介绍
便携式无线农业气象远程监测系统介绍
对于便携式无线农业气象远程监测系统，相信很多人不知道是什么。
BNL-GPRS系列便携式无线农业气象远程监测系统也叫手持式农业环境监测仪，是一款用于监测农业环境的仪器，农业环境又主要分为大气环境和土壤环境，这仪器对土壤温度、墒情以及空气温度、湿度都可以进行监测。
不管是人类活动还是农业生产，都离不开环境，尤其是在农业生产过程中，像暴雨、洪涝等这样的自然灾害对农业生产的影响还是非常大的，而便携式无线农业气象远程监测系统的应用，可以在一定程度上减少农业损失，为农业生产提供一定的数据支持。
托普云农便携式无线农业气象远程监测系统该仪器体积较小，是可以直接手持的，可以准确地测量土壤墒情、土壤温度、空气温湿度、风情、风速及降水量等农业气象环境，尤其是在野外时，仪器便携小巧，工作人员直接手拿着就可以对各项农业环境要素进行监测。
其实不仅如此，该仪器还可以通过GPRS上传，所测量数据可通过一键发送或设置数据发送间隔，实时发送到至服务器上，无论在任何地方只要能上网，均可查看下载数据。
主机具有GPS定位功能，大屏幕中文实时显示采集数据，记录组数，传感器连接数量，经度纬度，信号强度，低电压电量示警提示。
综合以上来看，便携式无线农业气象远程监测系统的科学性、实用性、实效性共同决定了它在农业生产方面不可缺少的地位。
最后要提醒大家的是，正确选择和使用便携式无线农业气象远程监测系统，不仅为农业生产者提供准确的农作物生长环境检测数据，使工作人员早点认识和了解自然灾害将是否发生，以便于及时采取相应的工作措施，而且在节约人力物力财力方面也带大非常大的作用。
基于物联网的智能农业气象监测系统设计
基于物联网的智能农业气象监测系统设计随着物联网技术的发展，智能农业逐渐成为农业生产中的重要方向。
物联网的应用为农业气象监测系统带来了新的设计思路和技术手段。
本文针对基于物联网的智能农业气象监测系统进行设计和分析，旨在提高农业生产的效率和质量。
一、系统框架设计智能农业气象监测系统主要由传感器、数据传输模块、数据处理模块和决策支持模块组成。
传感器部分负责采集农田的环境参数，如温度、湿度、光照强度等；数据传输模块负责将采集到的数据传输给数据处理模块；数据处理模块负责对传感器采集到的数据进行处理和分析；决策支持模块根据数据处理模块的分析结果，进行农业生产决策的指导。
二、传感器选择与布局在智能农业气象监测系统中，传感器的选择与布局是十分重要的。
传感器的选择应考虑到农田中的具体需求，包括气温、湿度、土壤水分、光照强度等参数的监测。
针对气温和湿度的监测，可以选择温湿度传感器；针对土壤水分的监测，可以选择土壤水分传感器；针对光照强度的监测，可以选择光照传感器。
此外，还可以考虑利用无线传感器网络技术，实现传感器的分布式采集和数据传输。
三、数据传输与处理在智能农业气象监测系统中，数据传输与处理是关键步骤。
可以利用无线传感器网络技术，将传感器采集到的数据实时传输到数据处理模块。
数据处理模块可以采用云计算的方式进行数据存储和处理，通过建立大数据平台，实现数据的集中管理和分析。
同时，可以利用数据挖掘和机器学习等技术，对传感器采集到的数据进行分析和挖掘，提取出有用的信息和规律。
四、决策支持与智能化管理基于物联网的智能农业气象监测系统的最终目标是为农业生产提供决策支持和智能化管理。
根据数据处理模块的分析结果，可以为农业生产提供实时的气象信息和预测，帮助农民合理安排农业生产计划。
同时，可以根据不同的农田环境参数，精确调控灌溉、施肥等农业生产过程，提高农业生产的效率和质量。
五、系统优势与应用前景基于物联网的智能农业气象监测系统具有一系列的优势和应用前景。
自动农业气象观测与便携式无线农业气象远程监测完整系统功能分析
自动农业气象观测与便携式无线农业气象远程监测系统功能分析根据现代农业气象业务需求，提出了可视化、实时性、远程控制的自动农业气象观测系统技术思路、设计原则，并设计了系统的硬件和软件架构及自动化观测的实现方法，研发了便携式无线农业气象远程监测系统。
该系统由浙江托普仪器涉及，具有作物生长、农田气象要素观测及环境监控功能．可实现作物发育期、株高、盖度等的自动观测，还可实现农田主要农业气象灾害实时监测。
该文利用三维空间模拟技术初步确定了CCD(charge-coupled device)传感器的技术指标；提出利用图像判别技术，结合作物生长特征及农业气象指标，实现作物发育期自动判别；利用摄影测量学技术，采用动态跟踪法实现作物株高自动化观测；提出了作物盖度的计算方法和通过研究作物盖度与密度、叶面积指数的关系，解决作物种植密度和叶面积指数自动观测的技术思路。
该系统模仿人工观测原理，将图像处理和摄影测量学等技术引入农业气象自动观测中，基本上可以满足农业气象观测的主要任务的实时性、可视化和自动化需求。
关键词：农业气象；自动观测；便携式无线农业气象远程监测系统引言我国是农业大国，气象部门历来重视农业气象工作。
围绕气象为农服务需求，我国已逐步建立起国家一省一地(市)一县四级农业气象业务体系，并在长期的农业防灾减灾、农事生产管理等服务中发挥着重要作用。
随着农业科学技术的飞速发展，我国农业已进入了一个以高产、优质、高效、生态、安全为发展方向的新阶段，农业对气象服务提出了更高的要求，迫切需要农业气象为现代农业的发展提供时效更快、内容更多、水平更高、针对性更强的服务产品。
因此，获取高精度、高密度、多要素、连续稳定的农业气象观测信息势在必行。
然而，当前的农业气象观测技术、手段、时效、内容以及观测站点密度等远不能满足现代农业气象业务和服务发展的需求，主要表现在以下几个方面：农业气象观测站点代表性不足，由于远距离大田观测存在交通条件等困难，农业气象观测站点基本在城市附近，观测地段的选择受到很大的空间限制，直接影响着农业气象观测样区的代表性；农业气象观测自动化程度低，目前农业气象观测仍以人工和手工方式为主，如人工取土测墒，劳动强度大，费时费力，基层台站工作困难；农业气象观测精度有限，可比性不强，由于观测人员的专业素质、熟练程度、观测习惯和责任心等不同，造成观测精度差别较大，如作物发育期、密度、苗情长势等观测在取样、判断、量化等环节不可避免地受到观测人员主观因素的影响；观测时效性不能满足业务需求，现有土壤水分每旬只有1---2次观测，发育期观测由于需要人工观测，不能实时连续动态进行，有时还错过观测的最佳时间，病虫害及各类气象灾害的田间实况资料不能实时获得等；农田小气候观测未能真正用于业务服务和科研中，农田小气候资料与气象站的观测资料有一定的差异，可反映农田内的真实气象环境及灾害发生情况，由于各种原因，多年来未制定统一的观测标准，也未投入到农业气象业务服务中。
现代农业气象监测系统设计与开发
现代农业气象监测系统设计与开发随着科技的发展和人们对农业生产效益的追求，现代农业气象监测系统的设计与开发变得尤为重要。
该系统的目标是提供农民、农业研究人员和政府决策者所需的准确、实时的气象数据，以帮助他们做出科学、有效的农业决策。
本文将着重探讨现代农业气象监测系统的设计原理、功能模块和使用价值。
首先，现代农业气象监测系统的设计应该基于可靠的气象观测数据。
气象观测数据的质量直接影响系统的可靠性和准确性。
因此，建立一个高质量的气象观测网络非常重要。
该网络应由分布在农田、农场和气象站的自动气象观测站组成，可自动采集和上传气象数据。
同时，还需使用精密仪器来校准和验证观测数据的准确性，确保系统提供的数据是可信的。
其次，现代农业气象监测系统应该具有多样化的功能模块。
其中，实时数据采集和传输模块是系统的核心。
该模块负责监测气象要素，如温度、湿度、降水量和风速等，并将数据实时传输至中央服务器。
通过该功能模块，农民和农业研究人员可以随时获取最新的气象数据，以便做出及时的农业决策。
同时，系统还应该具备数据分析和预测功能。
通过大数据分析和机器学习算法，系统可以对历史气象数据进行分析，为用户提供农作物生长模型、灾害风险评估和病虫害预测等决策支持工具。
另外，现代农业气象监测系统还应该具备可视化和用户友好的界面。
该界面应该提供丰富的气象图表和地理信息系统，以便用户能够直观地了解气象变化的空间分布和趋势。
用户可以根据自己的需要选择感兴趣的气象要素和地理区域，并即时生成相应的可视化图表。
此外，界面还应提供快捷、便利的数据查询和检索功能，方便用户获取历史数据和生成报告。
最后，现代农业气象监测系统的使用具有巨大的价值。
首先，农民可以通过该系统获取准确的气象数据，根据天气情况合理安排农事活动，提高农产品质量和产量。
此外，系统还可以帮助农民避免气象灾害，如干旱、洪涝和暴风雨等，通过预警功能及时采取应对措施，保护农业生产。
对于农业研究人员来说，该系统可以提供丰富的气象数据作为研究分析的基础，推动农业科技进步和创新。
智能农业气象监测与预警系统设计
智能农业气象监测与预警系统设计智能农业气象监测与预警系统的设计对于现代农业的发展具有重要的意义。
通过准确监测和预测气象情况，农业生产者可以及时采取相应的措施，确保农作物的健康生长和高产。
一、系统背景随着科技的不断发展和人工智能技术的广泛应用，智能农业正日益成为农业生产的重要手段。
而气象监测与预警系统作为智能农业的重要组成部分，为农业生产者提供了准确的气象数据和预警信息，帮助他们做出决策，并最大程度减少气象灾害对农作物的影响。
二、系统需求分析1.气象监测：系统需要实时监测气象数据，包括温度、湿度、风速等参数。
通过传感器设备收集数据，并及时上传到系统平台。
2.数据处理：系统需要对收集的气象数据进行处理和分析。
通过算法模型和数据挖掘技术，对数据进行清洗和预处理，提取有用信息，并生成可视化的气象数据图表。
3.预警功能：系统需要根据气象数据和历史数据，结合灾害风险评估模型，进行气象预警。
一旦检测到可能发生的气象灾害，系统应及时向用户发送预警信息，帮助他们做出相应的决策。
4.决策支持：系统应提供决策支持功能，为农业生产者提供合理的决策建议。
根据当前气象情况和个人农作物的需求，系统可以给出适宜的种植措施和农艺管理建议。
三、系统架构设计智能农业气象监测与预警系统可以采用客户端-服务器架构。
客户端设备负责数据采集和传输，服务器端负责数据处理、预警和决策支持。
1.客户端设备：包括传感器、测量仪器等设备。
通过这些设备收集气象数据，并通过无线通信方式将数据传输给服务器端。
2.服务器端：负责数据的处理和存储。
服务器端应具备较强的计算能力和存储能力，以保证数据的高效处理和安全存储。
3.用户接口：提供用户友好的界面，方便用户使用系统的各项功能。
用户可以通过界面查看气象数据、接收预警信息，并获取决策支持。
四、系统实现1.数据采集与传输：通过传感器设备采集气象数据，并利用无线通信技术将数据传输到服务器端。
2.数据处理与分析：服务器端对接收到的数据进行清洗、预处理和分析。
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基于远程监控的农业气象自动采集系统设计摘要:针对传统农业气象观测和当前传感器技术系统、方法存在的不足,设计了一套基于远程监控的农业气象自动采集系统,其硬件设备由农田小气候信息采集前端、视频图像信息采集前端、数据采集装置、数据传输装置和供电设备组成。
该系统实现了农田小气候和视频图像信息参数采集与传输的高度集成，自动采集降水量、气温、空气湿度、风速、风向、光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度和农作物视频图像信息,并通过远程客户端软件实现各要素信息的实时动态显示和远程监控。
通过在郑州市、鹤壁市、温江市和荆州市开展的采集试验和系统试运行表明，系统显示出较好的稳定性，农田小气候和视频图像要素数据的采集、传输、动态实时显示与远程监控等各项功能均可满足各级用户需求。
关键词:农业气象采集系统远程监控引言农业气象观测大致可分为传统农业气象观测和基于传感器技术的农业气象自动采集两种方法。
传统农业气象观测主要依靠人工方式,在农田现场定点、定期获取农业气象信息，并逐级上报至相关部门。
该方法耗费人力、物力，而且信息传递的时效性和客观性较差。
基于传感器技术的农业气象自动采集是现代农业的重要技术手段，随着传感器技术的快速发展，其应用涵盖了农业气象采集的各个方面,如农田小气候¨“。
、农作物理化参数∞“。
以及农业灾害∽“0。
等。
总的来看,基于传感器技术的农业气象自动采集方法不受地域限制，在实时性和自动化方面具有传统农业气象观测无法比拟的优势。
但是目前的传感器技术在自动采集农作物生长发育信息时，主要通过反演算法等实现，其所获参数和其结果精度与农业气象观测的基本要求还有一定的差距。
鉴于此,基于网络视频图像采集技术的农作物生长发育监测成为一个研究热点‘1“。
该技术利用网络技术跨越了地域限制,使用户通过远程视频图像便可及时了解农田环境和作物生长状况。
为此,本文设计基于远程监控的农业气象自动采集系统，实现农田小气候传感器和视频图像采集器的高度集成，对农田小气候和农作物视频图像信息进行实时、自动采集,并对各项信息参数和网络摄像头姿态进行远程监控，以适应农业气象观测需求。
1 系统硬件结构设计1．１设备组成农业气象自动采集设备主要由农田小气候信息采集前端、视频图像信息采集前端、数据采集装置、数据传输装置以及供电设备组成(图1)。
1．１.１农田小气候信息采集前端主要包括风速风向传感器、空气温湿度传感器、光合有效辐射传感器、雨量传感器、土壤温度传感器和土壤湿度传感器。
风速风向传感器测量范围为0～60 ｍ/s和0。
~360。
，最大允许误差分别为４-（0．3+0．0３ｖ）m／s("为实际风速)和４-３ｏ;空气温湿度传感器测量范围分别为一４0~８５℃和0~100％，最大允许误差分别为±0.２℃和4-2％；光合有效辐射传感器的光谱影响范围和时间分别为４0０~７00 nm和 1 Ｓ，精度达到±3％；雨量传感器的承水口径为200 mm，降水量低于10 mｍ时的最大允许误差为4-０．.4 mｉlｌ,高于10 ｍm 时为4－4％;土壤温、湿度传感器的量程分别为一50～8０℃和0~１０0％，最大允许误差分别为4－3℃和±1％(特定土壤标定)。
根据农业气象观测的不同需求，还可在前端增加土壤养分、作物理化性质传感器等。
1.1．２视频图像信息采集前端视频图像信息采集前端由网络摄像机和云台组成。
网络摄像机采用６．35 mm(1／４英寸）高灵敏度EＸview ＨADＴＭCCD,在最低照度为0．71x环境下仍能正常进行图像拍摄。
该摄像机利用2１6倍变焦技术（１８倍光学变焦,12倍数字变焦）实现高倍缩放功能，使用户能远距离获取小物体清晰而稳定的图像。
云台在水平方向可实现无障碍3６0。
旋转，在垂直方向旋角达９0。
,两个方向的旋转速度均为0.1—30(。
)/s。
云台旋转的预置点设定６4个,每条巡航路径由１6个预置点组成,预置点之问的运行速度和时间均可进行调节。
1.1.3数据采集装置主要由数据采集模块、数据存储模块、数据交换模块以及电源模块组成。
数据采集模块包括:农田小气候信息参数接口、视频接口、控制单元以及采集一处理单元。
农田小气候信息参数接口可输入各种模拟信号和数字信号，并能兼容多种量程、多种信号电平，适合多类农田小气候传感器。
根据不同需求，视频接口可同时连接多个视频图像传感器设备。
采集一处理单元根据控制单元发出的指令,对来自各类传感器的标准信号进行采集处理。
数据存储模块:采用安全数字SD （ＳecＨre ｄigｉtal)卡将输入的各类数据信息存储在本地，可作为上传数据不完整时的有效弥补。
数据交换模块：用于将农田小气候数据和视频图像数据打包成统一规格的一路信息，并通过交换端口输出。
其交换端口采用双通信多通道交换端口RJ4５／RS485,并采用以太网设备供电POE（pｏwerover etheｒnet)技术，能够在确保现有结构化布线及供电安全的同时,保证现有网络的正常运作。
电源模块：用于将供电设备提供的电源电压进行变压、稳压,并分别向数据采集模块、数据交换模块和数据存储模块提供直流电源电压。
电源模块提供的直流电压范围为3~6０V。
1．1.4数据传输装置数据传输装置具备无线传输功能，采用ＯFＤM技术。
该装置内置17 dbi／2０ dbi天线(可外接天线),支持IEEE 8０２．3 af ＰＯE以太网供电，工作频段位于2．４/5．8 GHz。
通过54 Mb／s网桥模式，可实现５~8 ｋm范围内的远距离信息传输，实际传输速率最高可达２2 Mb/s。
该装置还提供1５２位ＷＥP、WPＡ、802。
１ｘ等多种安全机制，从而为用户提供更高的数据安全性。
独特的防水防尘设计，达到室外单元IＰ66国际A级防水防尘标准。
1.１.5供电设备供电设备用于向数据采集装置提供必要的工作电源,且具有二级通信端口防雷保护功能。
考虑到农田较为偏远、供电条件不足的情况，采用太阳能供电方式,通过太阳能板和太阳能控制器将太阳能转换成电能,并通过电池储存。
电池一次充电后可连续工作一周。
在供电设备的支持下，农田小气候信息采集前端通过各类传感器采集农田小气候信息,并将该信息参数信号传输到数据采集装置；视频图像信息采集前端通过调整云台姿态，使用摄像机对准农作物进行拍摄，并将生成的视频图像信号传输到数据采集装置；数据采集装置将多路农田小气候信息参数信号和视频图像信号进行信号处理，并加以存储，同时将多路农田小气候信息和视频图像信息打包成一路信息,通过交换端口传给数据传输装置。
1．２设备组装设计在农田地上部分安装有风速风向传感器、光合有效辐射传感器、空气温湿度传感器、雨量传感器、视频图像设备、数据传输和传输装置、太阳能供电设备等，地下部分安装有土壤温度传感器和土壤湿度传感器(图2）。
其中，视频图像设备置于最高位置,支撑臂的伸展长度可以进行调节；风速风向传感器和光合有效辐射传感器置于作物最终株高5/3的位置；雨量传感器的安置以不受作物或其他物体遮挡为宜；空气温湿度传感器安装在作物最终株高4/3的位置;土壤温度传感器埋深为5 cｍ和２0 cm,土壤湿度传感器埋深为10 cm、20 eｍ、5０ｃm和100 em，以形成梯度观测。
所有传感器和视频图像设备通过信号线与数据采集装置相连,太阳能供电设备通过电源线向数据采集装置传输转换形成的电能，所有设备的信号线、电源线以及避雷线都捆绑在一起,并包在设备支架的防雨空心管内。
2 系统功能设计2．1 自动采集系统所有采集站点的编号均按县+乡（镇)+村+农户编码方式组成，共１４位编码。
其中,县代码参照《中华人民共和国行政区划代码》(GＢ／T2260-－200７)，乡和村代码参照《县级以下行政区划代码编制规则》(ＧＢ／T 1０114—20０3)进行编码，农户代码按01~99顺序进行编码。
每个站点所采集的农田小气候要素包括降水量、气温、空气湿度、风速、风向、光合有效辐射、土壤温度和土壤湿度等,用户可通过远程客户端软件实时显示所选站点当日各要素的动态变化过程。
农田小气候要素默认采集时间间隔为1 ｍiｎ。
点击软件界面上的“农作物生长发育”图标,进入视频显示画面。
可按多画面同时显示所有站点视频，也可单一画面突出显示某站点视频。
根据界面上的旋转、变倍、对焦以及调节光圈等操作功能,可调整图像拍摄的角度和距离。
在默认状态下,系统每日自动采集两帧视频图像,采集时刻分别为10:０0和14:00。
根据用户观测需求,还可对系统默认状态进行改动。
2.2实时监控主要包括数据监控和视频调控两部分。
数据监控是指对农田小气候要素数据的完整性、连续性与合法性等进行的实时检查。
视频调控是根据用户对农作物的实际拍摄需求,在远程客户端通过旋转云台、变倍、对焦、调节光圈等方式使网络摄像机以最佳姿态对农作物进行拍照,从而获得最理想的图像。
当多个用户同时对一台网络摄像机进行远程调控时，系统将根据用户访问站点的权限大小进行管理。
对于权限级别不同的用户，权限高的用户优先进行调控；对于同一权限级别的用户,按照访问的先后顺序进行调控。
考虑到在农田恶劣环境中的网络传输可能出现中断,故利用数据采集装置的存储功能同时对上传数据进行备份存储。
如果系统检测到数据传输出现中断、缺漏或异常值,将通过远程客户端软件实时显示界面提示用户，并及时调用数据采集装置中对应的备份数据。
通常情况下,备份数据保存1个月。
２.3 短期预警基于实时采集的农田小气候要素数据,系统可对当日内的降雨量、气温和风速等气象条件进行预警。
具体方式是:当某项农田小气候要素观测值高于所设定的报警警戒值时,通过远程客户端软件界面发出报警提示。
根据警戒值大小设定报警级别,如日累计雨量报警级别、１ｈ雨量报警级别、3 h雨量报警级别、低温报警级别、高温报警级别、大风报警级别等。
3 系统关键技术.1 农田小气候和视频图像信息集成农田小气候和视频图像信息的集成主要通过研发数据采集装置实现。
数据采集装置通过接收和下传来自远程客户端的控制命令、接收和上传来自信息采集前端的各类参数数据,从而实现农田小气候和视频图像信息在硬件上的集成采集、处理、交换和传输。
具体操作方式为：由远程客户端通过交换端口向数据采集模块发送多路农田小气候要素控制命令和视频控制命令,数据采集模块接收命令后分别通过农田小气候信息参数接口和视频接口相应地下传到农田小气候信息采集前端和视频图像信息采集前端，农田小气候信息采集前端和视频图像信息采集前端分别根据远程控制命令进行信息采集；数据采集模块通过相应参数接口分别接收来自信息采前端的多路农田小气候参数信号和视频图像信号,经采集一处理单元进行标准信号处理后，分别还原成多路农田小气候参数数据和视频图像数据,并传给数据交换模块,数据交换模块通过交换端口将多路农田小气候参数数据和视频图像数据打包成统一规格的一路数据信息传给数据传输装置,并上传至远程客户端。