HL-BXQX農(nóng)田小氣候觀測(cè)系統(tǒng)概述
――本系統(tǒng)符合GB/T-20524-2006標(biāo)準(zhǔn)
一、 概述
由于農(nóng)田、溫室、草場(chǎng)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所采用不同的農(nóng)業(yè)耕作措施、不同的作物和作物群體動(dòng)態(tài)變化的影響，不斷改變著農(nóng)田活動(dòng)面的狀況和各項(xiàng)物理特性，導(dǎo)致局部輻射平衡和熱量平衡各分量的變化，從而形成各種不同類型的農(nóng)田小氣候特征。在一定的農(nóng)田小氣候形成后，作為農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境條件，會(huì)直接影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程和產(chǎn)量。研究農(nóng)田小氣候的意義就在于通過對(duì)農(nóng)田小氣候各要素的分布和變化特征的分析，尋找改善作物生長(zhǎng)環(huán)境條件（即農(nóng)田小氣候條件）的措施，從而使這些小氣候條件有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。
HL-BXQX農(nóng)田小氣候觀測(cè)系統(tǒng)是針對(duì)農(nóng)田、草場(chǎng)、溫室等小尺度環(huán)境特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造的，它能對(duì)與植被和農(nóng)作物生長(zhǎng)密切相關(guān)的土壤、水氣、光照、熱量等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)中可測(cè)量如下環(huán)境要素：
· 輻射：包括光合有效輻射、輻照度、總輻射、反射輻射、凈輻射、散射輻射、光照度、光照時(shí)間；
· 熱量： 氣溫、地溫（地表溫、淺層地溫、深層地溫）、水溫、環(huán)境平均輻射溫度、土壤熱通量等
· 氣體：二氧化碳、氧氣、負(fù)氧離子等的含量；
· 水汽：環(huán)境濕度、水氣壓、露點(diǎn)；
· 風(fēng)： 風(fēng)速、風(fēng)向等
· 墑情：土壤濕度、土壤含水量；
· 降水：液態(tài)降水、固態(tài)降水（雪、雨夾雪）
· 地下水位
二、 設(shè)計(jì)依據(jù)
本系統(tǒng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：
GB/T-20524-2006 農(nóng)田小氣候觀測(cè)儀
《氣象儀器及觀測(cè)方法指南》 世界氣象組織（WMO）儀器和觀測(cè)方法委員會(huì)（CIMO）
《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》 中國(guó)氣象局
QX/T-2000/1 自動(dòng)氣象站行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
三、 系統(tǒng)拓?fù)?/FONT>
四、 技術(shù)特點(diǎn)
4.1 積木式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
首先由于各種農(nóng)作物的群體結(jié)構(gòu)不同，株間的光能分布、空氣溫濕度、風(fēng)速和土壤溫濕度的特征也是不同的。其次不同農(nóng)作物，不同植株密度、株距、行距、行向，不同生育期和葉面積大小等形成小氣候也是不同的。第三在農(nóng)田小氣候觀測(cè)時(shí)，需根據(jù)觀測(cè)目的和任務(wù)采用不同的設(shè)備和方法。因此系統(tǒng)必須對(duì)不同的小氣候觀測(cè)具有針對(duì)性和靈活性。本系統(tǒng)采用CAN總線式設(shè)計(jì)，總線式自動(dòng)站的優(yōu)點(diǎn)是隨時(shí)可以在現(xiàn)場(chǎng)通過掛接分采集器的辦法擴(kuò)充測(cè)量要素，而不需要對(duì)原有系統(tǒng)作實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)或更新?？筛鶕?jù)應(yīng)用場(chǎng)合靈活的進(jìn)行設(shè)備配置（如上圖所示）；從而最大程度上滿足用戶需求，并且減少用戶設(shè)備費(fèi)用投入。
4.2 高可靠性
利用成熟的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，使用穩(wěn)定的軟硬件開發(fā)平臺(tái)；同時(shí)我司擁有50年的地面氣象自動(dòng)化觀測(cè)專業(yè)開發(fā)和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，擁有完善的電磁兼容設(shè)計(jì)和多重?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量檢查方案，全面運(yùn)行ISO9001質(zhì)量管理體系；使該系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性得到充分保證。
4.3 技術(shù)先進(jìn)性
本系統(tǒng)我公司已獲國(guó)家發(fā)明專利，整體技術(shù)上國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。系統(tǒng)采用最新的ARM硬件開發(fā)平臺(tái)和UCOS嵌入式軟件平臺(tái)，系統(tǒng)軟件組態(tài)化配置，屬開放性設(shè)計(jì)；用戶可自行定義或配置，同時(shí)具有更高的測(cè)量精度
4.4 可靠的三防設(shè)計(jì)
防護(hù)級(jí)別達(dá)到IP65級(jí)，充分滿足不同場(chǎng)合應(yīng)用；
4.5 多種數(shù)據(jù)通訊組網(wǎng)方式
本地通訊（RS232、RS484/422）和遠(yuǎn)程無(wú)線通訊（SMS、GPRS、CDMA1X、DCP等）可同時(shí)應(yīng)用；
4.6 微功耗設(shè)計(jì)
適用多種供電方式（交流、太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等）；提高了設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性；
4.7 大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
采集器自帶存儲(chǔ)器（32M）和CF卡（1G容量、可選件），可存儲(chǔ)1年以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)；觀測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間間隔可任意設(shè)定，最小可到1分鐘。
4.8 可維修性設(shè)計(jì)
系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)快速方便；設(shè)備具有多重自診斷和狀態(tài)指示功能，提供全面的設(shè)備工況信息；
HL-BXQX農(nóng)田小氣候觀測(cè)系統(tǒng) 技術(shù)指標(biāo)
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變量 |
范圍 |
分辨率 |
準(zhǔn)確度 |
穩(wěn)定性 |
互換性 |
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氣溫
氣溫極值
地面溫度
淺層地溫
較深層地溫
水溫 |
-60～+60℃
-60～+60℃
-40～+80℃
-40～+50℃
-40～+50℃
-2～+40℃ |
0.1℃
0.1℃
0.1℃
0.1℃
0.1℃
0.1℃ |
±0.1℃
±0.3℃
±0.3℃
±0.3℃
±0.3℃
±0.1℃ |
1年 |
誤差≤±0.1℃，允許一次性零點(diǎn)訂正 |
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相對(duì)濕度 |
5～100% |
1% |
±3%（<80％）
±5％（≥80％） |
1年 |
允許一次性零點(diǎn)訂正 |
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氣壓 |
500～1100hPa內(nèi)任選200hPa |
0.1hPa |
±0.3hPa |
1年 |
允許一次性設(shè)定參數(shù) |
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風(fēng)速
風(fēng)向
陣風(fēng) |
0～75ms-1
0～360°
0～75ms-1 |
0.1ms-1
3°
0.5ms-1 |
±（0.3+0.03V）
5°
±10% |
1年 |
直接互換 |
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降水量 |
0～>400mm |
0.1mm |
±0.4mm，≤10mm時(shí)；
±4%，>10mm時(shí) |
1年 |
直接互換 |
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輻射 |
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有效光合 |
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土壤濕度 |
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六、 典型應(yīng)用及配置
由于構(gòu)成農(nóng)業(yè)小氣候系統(tǒng)的實(shí)體不同（如作物不同等），從而造成聯(lián)系這些實(shí)體之間的主要物理過程不同，進(jìn)而區(qū)分出不同類別的農(nóng)業(yè)小氣候系統(tǒng)，如農(nóng)田小氣候系統(tǒng)、溫室小氣候系統(tǒng)、草地生態(tài)氣候系統(tǒng)、森林小氣候系統(tǒng)等。
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小氣候類型 |
配置要求 |
典型配置 |
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農(nóng)田小氣候系統(tǒng) |
首先應(yīng)關(guān)注于土壤墑情、輻射和常規(guī)要素；其次農(nóng)田小氣候要素的變化在垂直梯度上遠(yuǎn)大于水平梯度，因此觀測(cè)高度和深度的確定是關(guān)鍵點(diǎn)，觀測(cè)層次從1層到7、8層，甚至更多。 |
總輻射＋有效光合＋土壤濕度（3到4層）＋土壤溫度（地表、淺層）＋溫度（2層；冠層或冠層下、冠層1-2米）＋濕度＋風(fēng)（2層；冠層或冠層下、冠層1-2米）＋降水
建議增選：地下水位、土壤熱通量和凈輻射 |
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溫室小氣候系統(tǒng) |
重點(diǎn)關(guān)注溫室輻射能量和溫室內(nèi)氣溫均勻度。
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總輻射＋有效光合＋土壤濕度（1到2層）＋土壤溫度（地表、淺層）＋溫度（3層,每層3支分布于溫室南側(cè)、中間及北側(cè)）＋濕度
建議增選：溫室外總輻射和有效光合（可幫助拓展分析溫室保溫性能與有效光合之間的平衡點(diǎn)） |
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草地小氣候系統(tǒng) |
關(guān)注于土壤墑情、降水量、地下水位 |
總輻射＋有效光合＋土壤濕度（2到3層）＋土壤溫度（地表、淺層）＋溫度（2層）＋濕度＋風(fēng)＋地下水位＋降水
建議增選：土壤熱通量 |
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森林小氣候系統(tǒng) |
重點(diǎn)關(guān)注于風(fēng)、濕度 |
總輻射＋有效光合＋土壤濕度（3到4層）＋土壤溫度（地表、淺層、深層）＋溫度（3-4層）＋濕度＋風(fēng)（3-4層）＋降水
建議增選：地下水位、土壤熱通量和凈輻射 |
注：小氣候要素的變化在垂直梯度上遠(yuǎn)大于水平梯度，因此觀測(cè)高度和深度的確定非常關(guān)鍵，觀測(cè)層次從1層到7、8層，甚至更多，高度可達(dá)百米以上。用戶可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)配置和調(diào)整。
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