高标准农田气象监测站解决方案

一、 行业背景

高标准农田建设是保障国家粮食安全、推动现代农业发展的核心战略。其核心要义在于“旱涝保收、高产稳产”，而实现这一目标的关键在于对农田生态环境的精细化、数字化、智能化管理。传统农业管理依赖经验，无法精准应对瞬息万变的天气与土壤环境，导致水资源浪费、施肥不当、病虫害预警滞后等问题，制约了农田产能与效益的进一步提升。

 

在此背景下，构建一个覆盖全面、监测精准、响应及时的高标准农田气象监测网络，实现对“地上”气象要素与“地下”土壤墒情的协同感知，成为推动高标准农田实现智慧化升级、保障粮食安全的必然选择。

 

二、 解决方案

本方案以TY-NQ14高精度农业气象站为核心，结合物联网云平台，构建一套“端-边-云”协同的高标准农田一体化气象监测系统，为农田的精准化管理提供全方位数据支撑。

 

1. 系统架构：立体化监测网络

 

感知层（端）： 部署NQ14农业气象站于田间地头，构成监测网络节点。其高度集成的设计，可同时对环境温湿度、光照、风速风向、降雨、蒸发、光合有效辐射、二氧化碳等近地面气象要素，以及土壤温湿度、盐分、PH值、氮磷钾含量等关键土壤墒情与肥力参数进行同步监测，数据采集全面无死角。

 

传输层（边）： 采用GPRS/4G无线传输作为主要通信方式，确保数据在无网络覆盖地区也能稳定上传。设备同时支持蓝牙和有线传输，满足不同场景下的灵活组网需求。采集器支持Modbus485协议，具备强大的传感器扩展能力，可根据不同作物与地域需求，灵活增配各类传感器。

 

平台层（云）： 搭建专业的农业气象云平台，采用CS架构，用户可通过PC浏览器或手机APP直接访问。平台集成数据大屏、智能告警、历史数据分析、设备管理等功能，实现对全域农田环境的集中监控与智能决策。

 

2. 核心功能实现：

 

实时监测与可视化： 云平台以数字、曲线、仪表盘等形式，实时展示各监测点的气象与土壤数据，并可在地图上直观查看所有设备分布与状态。

 

智能预警与决策支持： 用户可自定义各项参数的阈值（如高温、低温、干旱、渍涝、大风等）。系统一旦监测到数据超限，立即通过平台提醒或短信方式向管理人员发送警报，为采取灌溉、通风、覆膜、施肥等农事措施提供精准依据。

 

数据深度分析与报告： 平台支持历史数据查询、多参数曲线对比分析，可生成日、月、年报表并导出为Excel，用于分析气候变化趋势、评估农事活动效果，为农业生产规划提供数据支持。

 

系统扩展与集成： 支持HJ-212等环保协议及TCP/HTTP转发，可轻松将数据对接至上级智慧农业大数据平台或政府监管平台，实现数据共享与业务协同。

 

三、 方案优势

1. 高精度与高可靠性：

 

采用工业级传感器，关键参数如温度精度达±0.3℃，湿度±3%RH，确保数据的科学性与权威性，为精准农业提供可信赖的数据基石。

 

2. 高度集成与低功耗：

 

NQ14气象站将多种传感器与采集、供电、通信系统高度集成，实现免调试、快速部署。采集器静态功耗小于1mA，配合MPPT高效太阳能供电系统，确保在连续阴雨天气下也能长时间稳定运行，极大降低了维护频率和成本。

 

3. 全要素一体化监测：

 

突破传统气象站只监测气象要素的局限，本方案创新性地将大气环境、土壤墒情、土壤肥力、甚至气体污染物（CO，SO₂等） 监测融为一体，一站式提供作物生长所需的“天-地”全要素数据，真正满足高标准农田对综合环境信息的监测需求。

 

4. 强大的扩展性与灵活性：

 

基于Modbus485的开放式接口，允许用户根据实际需要（如特定作物、特殊地形）灵活增删传感器，系统配置极具弹性。云平台支持多账号、多设备接入，易于农田监测网络的规模化扩展。

 

5. 智慧云平台与便捷服务：

 

无需安装额外软件，通过网页和手机即可随时随地掌控农田状况。平台提供从数据采集、存储、分析到报警的全链条服务，并支持外置脚本进行数据后处理，赋能用户进行个性化应用开发，极大提升了系统的易用性和智慧化水平。

四、技术参数

名 称	测量范围	分 辨 率	准 确 度
环境温度	-40～+80℃	0.01℃	±0.3℃（25℃）
相对湿度	0～100%RH	0.01%RH	±3%RH（20%~80%）
光照强度	0-157286LUX	1Lux	＜±3%
大气压力	300-1100hpa	0.1hPa	±0.25%
露点温度	0~+70℃	0.1℃	±1℃
管式土壤温度	-30～+70℃	0.01℃	±0.3（-10~70℃）
管式土壤湿度	0～100%	0.1%	±3%
管式土壤盐分	0~20000us/cm	1us/cm	±3（0~10000us/cm）±5%（全量程）
土壤PH（电极法）	0-14PH	0.01	±0.1PH
土壤氮磷钾	0~1999mg/kg	1 mg/kg	±2%
土壤蒸发量	0～75mm	0.1mm	±1%
风 向	0-360度	0.1度	±1度
风 速	0-60m/s	0.01m/s	±0.2m/s
平均风速☆	0-60m/s	0.01m/s	±0.2m/s
雨 量	≦4mm/min	0.2mm	≤±2%
紫外辐射	0～500W/㎡	0.01W/㎡	≤±3%
日照时数	0～6500h	0.1 h	＜0.2 h
光电总辐射	0-2000W/m2	1W/m2	＜±3%
光合有效辐射	0-2000W/m2	1W/m2	≤±5%
二氧化碳	400-5000ppM	1ppM	±(50ppm+5%读数
PM2.5	0-1000ug/m³	1ug/m³	±10%（<500微克）
PM10	0-1000ug/m³	1ug/m³	±10%（<500微克）
一氧化碳	0-1000ppm	1PPM	±2PPM
二氧化硫	0-20PPM	0.1PPM	±1PPM
二氧化氮	0-20PPM	0.1PPM	±1PPM
臭氧	0-20PPM	0.1PPM	±1PPM
负氧离子	0～10万个/cm3	1个/cm3	读数±10%;离子迁移率≤±20%
含氧量	0~25%Vol	0.1%	±3%FS

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