便攜式無(wú)線農(nóng)業(yè)氣象遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)和當(dāng)前傳感器技術(shù)系統(tǒng)、方法存在的不足，設(shè)計(jì)了一套基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集系統(tǒng)，其硬件設(shè)備由農(nóng)田小氣候信息采集前端、視頻圖像信息采集前端、數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)傳輸裝置和供電設(shè)備組成。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田小氣候和視頻圖像信息參數(shù)采集與傳輸?shù)母叨燃?，自?dòng)采集降水量、氣溫、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光合有效輻射、土壤溫度、土壤濕度和農(nóng)作物視頻圖像信息，并通過(guò)遠(yuǎn)程客戶端軟件實(shí)現(xiàn)各要素信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)在鄭州市、鶴壁市、溫江市和荊州市開展的采集試驗(yàn)和系統(tǒng)試運(yùn)行表明，系統(tǒng)顯示出較好的穩(wěn)定性，農(nóng)田小氣候和視頻圖像要素?cái)?shù)據(jù)的采集、傳輸

2、、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示與遠(yuǎn)程監(jiān)控等各項(xiàng)功能均可滿足各級(jí)用戶需求。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)氣象 采集系統(tǒng) 遠(yuǎn)程監(jiān)控引言農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)大致可分為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)和基于傳感器技術(shù)的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集兩種方法。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)主要依靠人工方式，在農(nóng)田現(xiàn)場(chǎng)定點(diǎn)、定期獲取農(nóng)業(yè)氣象信息，并逐級(jí)上報(bào)至相關(guān)部門。該方法耗費(fèi)人力、物力，而且信息傳遞的時(shí)效性和客觀性較差?；趥鞲衅骷夹g(shù)的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要技術(shù)手段，隨著傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，其應(yīng)用涵蓋了農(nóng)業(yè)氣象采集的各個(gè)方面，如農(nóng)田小氣候“。、農(nóng)作物理化參數(shù)“。以及農(nóng)業(yè)災(zāi)害“0。等?？偟膩?lái)看，基于傳感器技術(shù)的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集方法不受地域限制，在實(shí)時(shí)性和自動(dòng)化方面具有傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣

3、象觀測(cè)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。但是目前的傳感器技術(shù)在自動(dòng)采集農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育信息時(shí)，主要通過(guò)反演算法等實(shí)現(xiàn)，其所獲參數(shù)和其結(jié)果精度與農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)的基本要求還有一定的差距。鑒于此，基于網(wǎng)絡(luò)視頻圖像采集技術(shù)的農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育監(jiān)測(cè)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)1“。該技術(shù)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)跨越了地域限制，使用戶通過(guò)遠(yuǎn)程視頻圖像便可及時(shí)了解農(nóng)田環(huán)境和作物生長(zhǎng)狀況。為此，本文設(shè)計(jì)基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田小氣候傳感器和視頻圖像采集器的高度集成，對(duì)農(nóng)田小氣候和農(nóng)作物視頻圖像信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)采集，并對(duì)各項(xiàng)信息參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)攝像頭姿態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以適應(yīng)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)需求。1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11設(shè)備組成農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集設(shè)備主

4、要由農(nóng)田小氣候信息采集前端、視頻圖像信息采集前端、數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)傳輸裝置以及供電設(shè)備組成(圖1)。111農(nóng)田小氣候信息采集前端主要包括風(fēng)速風(fēng)向傳感器、空氣溫濕度傳感器、光合有效輻射傳感器、雨量傳感器、土壤溫度傳感器和土壤濕度傳感器。風(fēng)速風(fēng)向傳感器測(cè)量范圍為060 ms和0。360。，最大允許誤差分別為4-(03+003v)ms(為實(shí)際風(fēng)速)和4-3 o；空氣溫濕度傳感器測(cè)量范圍分別為一4085和0100，最大允許誤差分別為02和4-2；光合有效輻射傳感器的光譜影響范圍和時(shí)間分別為400700 nm和1 S，精度達(dá)到3；雨量傳感器的承水口徑為200 mm，降水量低于10 mm時(shí)的最大允許誤差

5、為4-04 mill，高于10 mm時(shí)為4-4；土壤溫、濕度傳感器的量程分別為一5080和0100，最大允許誤差分別為4-3和1(特定土壤標(biāo)定)。根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)的不同需求，還可在前端增加土壤養(yǎng)分、作物理化性質(zhì)傳感器等。112視頻圖像信息采集前端視頻圖像信息采集前端由網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和云臺(tái)組成。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采用635 mm(14英寸)高靈敏度EXview HADTM CCD，在最低照度為071x環(huán)境下仍能正常進(jìn)行圖像拍攝。該攝像機(jī)利用216倍變焦技術(shù)(18倍光學(xué)變焦，12倍數(shù)字變焦)實(shí)現(xiàn)高倍縮放功能，使用戶能遠(yuǎn)距離獲取小物體清晰而穩(wěn)定的圖像。云臺(tái)在水平方向可實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙360。旋轉(zhuǎn)，在垂直方向旋角達(dá)90

6、。，兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)速度均為0130(。)s。云臺(tái)旋轉(zhuǎn)的預(yù)置點(diǎn)設(shè)定64個(gè)，每條巡航路徑由16個(gè)預(yù)置點(diǎn)組成，預(yù)置點(diǎn)之問(wèn)的運(yùn)行速度和時(shí)間均可進(jìn)行調(diào)節(jié)。113數(shù)據(jù)采集裝置主要由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)交換模塊以及電源模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊包括：農(nóng)田小氣候信息參數(shù)接口、視頻接口、控制單元以及采集一處理單元。農(nóng)田小氣候信息參數(shù)接口可輸入各種模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，并能兼容多種量程、多種信號(hào)電平，適合多類農(nóng)田小氣候傳感器。根據(jù)不同需求，視頻接口可同時(shí)連接多個(gè)視頻圖像傳感器設(shè)備。采集一處理單元根據(jù)控制單元發(fā)出的指令，對(duì)來(lái)自各類傳感器的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行采集處理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊：采用安全數(shù)字SD(SecHre di

7、gital)卡將輸入的各類數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在本地，可作為上傳數(shù)據(jù)不完整時(shí)的有效彌補(bǔ)。數(shù)據(jù)交換模塊：用于將農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù)和視頻圖像數(shù)據(jù)打包成統(tǒng)一規(guī)格的一路信息，并通過(guò)交換端口輸出。其交換端口采用雙通信多通道交換端口RJ45RS485，并采用以太網(wǎng)設(shè)備供電POE(powerover ethernet)技術(shù)，能夠在確保現(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線及供電安全的同時(shí)，保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作。電源模塊：用于將供電設(shè)備提供的電源電壓進(jìn)行變壓、穩(wěn)壓，并分別向數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)交換模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊提供直流電源電壓。電源模塊提供的直流電壓范圍為360 V。114數(shù)據(jù)傳輸裝置數(shù)據(jù)傳輸裝置具備無(wú)線傳輸功能，采用OFDM技術(shù)。該裝置內(nèi)

8、置17 dbi20 dbi天線(可外接天線)，支持IEEE 8023 af POE以太網(wǎng)供電，工作頻段位于2458 GHz。通過(guò)54 Mbs網(wǎng)橋模式，可實(shí)現(xiàn)58 km范圍內(nèi)的遠(yuǎn)距離信息傳輸，實(shí)際傳輸速率最高可達(dá)22 Mbs。該裝置還提供152位WEP、WPA、802。1x等多種安全機(jī)制，從而為用戶提供更高的數(shù)據(jù)安全性。獨(dú)特的防水防塵設(shè)計(jì)，達(dá)到室外單元IP66國(guó)際A級(jí)防水防塵標(biāo)準(zhǔn)。115供電設(shè)備供電設(shè)備用于向數(shù)據(jù)采集裝置提供必要的工作電源，且具有二級(jí)通信端口防雷保護(hù)功能?？紤]到農(nóng)田較為偏遠(yuǎn)、供電條件不足的情況，采用太陽(yáng)能供電方式，通過(guò)太陽(yáng)能板和太陽(yáng)能控制器將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，并通過(guò)電池儲(chǔ)存。電池

9、一次充電后可連續(xù)工作一周。在供電設(shè)備的支持下，農(nóng)田小氣候信息采集前端通過(guò)各類傳感器采集農(nóng)田小氣候信息，并將該信息參數(shù)信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集裝置；視頻圖像信息采集前端通過(guò)調(diào)整云臺(tái)姿態(tài)，使用攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)農(nóng)作物進(jìn)行拍攝，并將生成的視頻圖像信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集裝置；數(shù)據(jù)采集裝置將多路農(nóng)田小氣候信息參數(shù)信號(hào)和視頻圖像信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，并加以存儲(chǔ)，同時(shí)將多路農(nóng)田小氣候信息和視頻圖像信息打包成一路信息，通過(guò)交換端口傳給數(shù)據(jù)傳輸裝置。12設(shè)備組裝設(shè)計(jì)在農(nóng)田地上部分安裝有風(fēng)速風(fēng)向傳感器、光合有效輻射傳感器、空氣溫濕度傳感器、雨量傳感器、視頻圖像設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸和傳輸裝置、太陽(yáng)能供電設(shè)備等，地下部分安裝有土壤溫度傳感器和土

10、壤濕度傳感器(圖2)。其中，視頻圖像設(shè)備置于最高位置，支撐臂的伸展長(zhǎng)度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)；風(fēng)速風(fēng)向傳感器和光合有效輻射傳感器置于作物最終株高53的位置；雨量傳感器的安置以不受作物或其他物體遮擋為宜；空氣溫濕度傳感器安裝在作物最終株高43的位置；土壤溫度傳感器埋深為5 cm和20 cm，土壤濕度傳感器埋深為10 cm、20 em、50 cm和100 em，以形成梯度觀測(cè)。所有傳感器和視頻圖像設(shè)備通過(guò)信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集裝置相連，太陽(yáng)能供電設(shè)備通過(guò)電源線向數(shù)據(jù)采集裝置傳輸轉(zhuǎn)換形成的電能，所有設(shè)備的信號(hào)線、電源線以及避雷線都捆綁在一起，并包在設(shè)備支架的防雨空心管內(nèi)。2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 21 自動(dòng)采集系統(tǒng)所有采集

11、站點(diǎn)的編號(hào)均按縣+鄉(xiāng)(鎮(zhèn))+村+農(nóng)戶編碼方式組成，共14位編碼。其中，縣代碼參照中華人民共和國(guó)行政區(qū)劃代碼(GBT2260-2007)，鄉(xiāng)和村代碼參照縣級(jí)以下行政區(qū)劃代碼編制規(guī)則(GBT 101142003)進(jìn)行編碼，農(nóng)戶代碼按0199順序進(jìn)行編碼。每個(gè)站點(diǎn)所采集的農(nóng)田小氣候要素包括降水量、氣溫、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光合有效輻射、土壤溫度和土壤濕度等，用戶可通過(guò)遠(yuǎn)程客戶端軟件實(shí)時(shí)顯示所選站點(diǎn)當(dāng)日各要素的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。農(nóng)田小氣候要素默認(rèn)采集時(shí)間間隔為1 min。點(diǎn)擊軟件界面上的“農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育”圖標(biāo)，進(jìn)入視頻顯示畫面?？砂炊喈嬅嫱瑫r(shí)顯示所有站點(diǎn)視頻，也可單一畫面突出顯示某站點(diǎn)視頻。根據(jù)界面上的

12、旋轉(zhuǎn)、變倍、對(duì)焦以及調(diào)節(jié)光圈等操作功能，可調(diào)整圖像拍攝的角度和距離。在默認(rèn)狀態(tài)下，系統(tǒng)每日自動(dòng)采集兩幀視頻圖像，采集時(shí)刻分別為10：00和14：00。根據(jù)用戶觀測(cè)需求，還可對(duì)系統(tǒng)默認(rèn)狀態(tài)進(jìn)行改動(dòng)。22實(shí)時(shí)監(jiān)控主要包括數(shù)據(jù)監(jiān)控和視頻調(diào)控兩部分。數(shù)據(jù)監(jiān)控是指對(duì)農(nóng)田小氣候要素?cái)?shù)據(jù)的完整性、連續(xù)性與合法性等進(jìn)行的實(shí)時(shí)檢查。視頻調(diào)控是根據(jù)用戶對(duì)農(nóng)作物的實(shí)際拍攝需求，在遠(yuǎn)程客戶端通過(guò)旋轉(zhuǎn)云臺(tái)、變倍、對(duì)焦、調(diào)節(jié)光圈等方式使網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)以最佳姿態(tài)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行拍照，從而獲得最理想的圖像。當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)對(duì)一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)用戶訪問(wèn)站點(diǎn)的權(quán)限大小進(jìn)行管理。對(duì)于權(quán)限級(jí)別不同的用戶，權(quán)限高的用戶優(yōu)先

13、進(jìn)行調(diào)控；對(duì)于同一權(quán)限級(jí)別的用戶，按照訪問(wèn)的先后順序進(jìn)行調(diào)控?？紤]到在農(nóng)田惡劣環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)傳輸可能出現(xiàn)中斷，故利用數(shù)據(jù)采集裝置的存儲(chǔ)功能同時(shí)對(duì)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行備份存儲(chǔ)。如果系統(tǒng)檢測(cè)到數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)中斷、缺漏或異常值，將通過(guò)遠(yuǎn)程客戶端軟件實(shí)時(shí)顯示界面提示用戶，并及時(shí)調(diào)用數(shù)據(jù)采集裝置中對(duì)應(yīng)的備份數(shù)據(jù)。通常情況下，備份數(shù)據(jù)保存1個(gè)月。23 短期預(yù)警基于實(shí)時(shí)采集的農(nóng)田小氣候要素?cái)?shù)據(jù)，系統(tǒng)可對(duì)當(dāng)日內(nèi)的降雨量、氣溫和風(fēng)速等氣象條件進(jìn)行預(yù)警。具體方式是：當(dāng)某項(xiàng)農(nóng)田小氣候要素觀測(cè)值高于所設(shè)定的報(bào)警警戒值時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程客戶端軟件界面發(fā)出報(bào)警提示。根據(jù)警戒值大小設(shè)定報(bào)警級(jí)別，如日累計(jì)雨量報(bào)警級(jí)別、1 h雨量報(bào)警級(jí)別、3

14、h雨量報(bào)警級(jí)別、低溫報(bào)警級(jí)別、高溫報(bào)警級(jí)別、大風(fēng)報(bào)警級(jí)別等。3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1 農(nóng)田小氣候和視頻圖像信息集成農(nóng)田小氣候和視頻圖像信息的集成主要通過(guò)研發(fā)數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集裝置通過(guò)接收和下傳來(lái)自遠(yuǎn)程客戶端的控制命令、接收和上傳來(lái)自信息采集前端的各類參數(shù)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)田小氣候和視頻圖像信息在硬件上的集成采集、處理、交換和傳輸。具體操作方式為：由遠(yuǎn)程客戶端通過(guò)交換端口向數(shù)據(jù)采集模塊發(fā)送多路農(nóng)田小氣候要素控制命令和視頻控制命令，數(shù)據(jù)采集模塊接收命令后分別通過(guò)農(nóng)田小氣候信息參數(shù)接口和視頻接口相應(yīng)地下傳到農(nóng)田小氣候信息采集前端和視頻圖像信息采集前端，農(nóng)田小氣候信息采集前端和視頻圖像信息采集前端分別

15、根據(jù)遠(yuǎn)程控制命令進(jìn)行信息采集；數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)相應(yīng)參數(shù)接口分別接收來(lái)自信息采前端的多路農(nóng)田小氣候參數(shù)信號(hào)和視頻圖像信號(hào)，經(jīng)采集一處理單元進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)處理后，分別還原成多路農(nóng)田小氣候參數(shù)數(shù)據(jù)和視頻圖像數(shù)據(jù)，并傳給數(shù)據(jù)交換模塊，數(shù)據(jù)交換模塊通過(guò)交換端口將多路農(nóng)田小氣候參數(shù)數(shù)據(jù)和視頻圖像數(shù)據(jù)打包成統(tǒng)一規(guī)格的一路數(shù)據(jù)信息傳給數(shù)據(jù)傳輸裝置，并上傳至遠(yuǎn)程客戶端。32信息傳輸來(lái)自遠(yuǎn)程客戶端的控制命令下傳、農(nóng)田小氣候和視頻圖像信息向遠(yuǎn)程客戶端的上傳等主要通過(guò)無(wú)線微波結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式實(shí)現(xiàn)。該方式利用安裝在農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集設(shè)備上的數(shù)傳輸裝置作為其微波發(fā)射端，并在01300 km范圍內(nèi)具備互聯(lián)網(wǎng)條件的地方設(shè)置一

16、個(gè)區(qū)域中心服務(wù)端，在該服務(wù)端安裝一個(gè)微波接收裝置，使得微波發(fā)射和接收裝置之間形成局傳輸網(wǎng)絡(luò)。以農(nóng)田小氣候和視頻圖像信息傳輸為例，微波發(fā)射端通過(guò)調(diào)頻辦法，將視頻圖像和農(nóng)田小氣候信息轉(zhuǎn)換到高頻電磁波上，傳輸?shù)絽^(qū)域中心服務(wù)端的微波接收裝置。當(dāng)信息到達(dá)服務(wù)端后，再通過(guò)TCPIP協(xié)議，利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)程客戶端。視頻圖像的傳輸采用MPEG24、H264音視頻壓縮格式，而農(nóng)田小氣候參數(shù)信息被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，到達(dá)目的地后再被解調(diào)出來(lái)。最終，這兩類數(shù)據(jù)信息通過(guò)無(wú)線微波和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)一h傳至遠(yuǎn)程客戶端。由于微波信號(hào)為直線傳輸，所以應(yīng)避免中間有山體、高大建筑物遮擋。4系統(tǒng)應(yīng)用基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集系

17、統(tǒng)自2009年3月底建成以來(lái)，已在鶴壁市(3571。N，11431oE，)、鄭州市(3471 oN，11366。E)、成都市(3070N，103830E)和荊州市(3035。N，11215。E)等地分別安裝了采集設(shè)備，初步開展了小麥、玉米和水稻等農(nóng)作物及其農(nóng)田小氣候的自動(dòng)采集與傳輸試驗(yàn)，并對(duì)系統(tǒng)試運(yùn)行狀況進(jìn)行了測(cè)試。鄭州站和鶴壁站分別位于豫中和豫北地區(qū)，主要種植小麥和玉米；成都站和荊州站分別位于成都平原和江漢平原腹地，以種植水稻為主。經(jīng)測(cè)試，基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集系統(tǒng)顯示出較好的穩(wěn)定性，農(nóng)田小氣候和視頻圖像要素?cái)?shù)據(jù)的采集、傳輸、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示與遠(yuǎn)程監(jiān)控等各項(xiàng)功能均可滿足各級(jí)用戶需求。用戶

18、可登錄系統(tǒng)軟件界面實(shí)時(shí)瀏覽各站點(diǎn)農(nóng)田小氣候要素動(dòng)態(tài)變化過(guò)程和視頻圖像畫面。圖3是2009年9月14日鄭州站農(nóng)田小氣候要素的實(shí)時(shí)顯示界面，當(dāng)日0：0024：00時(shí)空氣溫度的動(dòng)態(tài)曲線呈低一高一低的變化趨勢(shì)。點(diǎn)擊右上角“農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育”圖標(biāo)，進(jìn)入各站視頻圖像實(shí)時(shí)顯示畫面(圖4)，可以較清晰地辨識(shí)出畫面中水稻和玉米的葉、穗等特征。為了保證系統(tǒng)的正常有效運(yùn)轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行了精度控制。所有傳感器事先都經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，其數(shù)據(jù)采集誤差屬于系統(tǒng)誤差，且介于允許誤差范圍之內(nèi)。傳感器放置的具體位置、高度(或深度)是根據(jù)長(zhǎng)期致力于農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)的專業(yè)人員針對(duì)不同農(nóng)作物的生長(zhǎng)特點(diǎn)討論而確定的，具有一定的科學(xué)

19、性。在系統(tǒng)試運(yùn)行期間，由專業(yè)維護(hù)人員定期對(duì)網(wǎng)絡(luò)攝像頭的玻璃罩進(jìn)行擦洗，以確保圖像采集的清晰度。5 結(jié)論(1)經(jīng)鶴壁市、鄭州市、成都市和荊州市4站測(cè)試，基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集系統(tǒng)顯示出較好的穩(wěn)定性，農(nóng)田小氣候和視頻圖像要素?cái)?shù)據(jù)的采集、傳輸、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示與遠(yuǎn)程監(jiān)控等各項(xiàng)功能均可滿足各級(jí)用戶需求。該系統(tǒng)不僅能夠自動(dòng)采集降水量、氣溫、空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光合有效輻射、土壤溫度、土壤含水率等農(nóng)田小氣候要素和圖像信息，而且可以根據(jù)實(shí)時(shí)顯示的視頻畫面掌握第一手的農(nóng)田現(xiàn)場(chǎng)資料，大大縮短了從觀測(cè)、上報(bào)、評(píng)估到應(yīng)對(duì)措施下達(dá)的整個(gè)響應(yīng)過(guò)程，為及時(shí)了解農(nóng)作物生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、進(jìn)行農(nóng)業(yè)氣象會(huì)商與決策提供科學(xué)依據(jù)。

20、同時(shí)，該系統(tǒng)還具備良好的可擴(kuò)展性，可以隨時(shí)在系統(tǒng)采集前端增加相關(guān)傳感器設(shè)備，以滿足農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)的各類需求。(2)與現(xiàn)有各類傳感器采集技術(shù)相比，基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集系統(tǒng)最大特點(diǎn)在于視頻圖像信息的自動(dòng)采集方面，這是最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況定量判別的前提和基礎(chǔ)。在圖像識(shí)別技術(shù)和幾何測(cè)量技術(shù)等的支持下，農(nóng)作物生育期、植株高度、種植密度乃至穗數(shù)等產(chǎn)量要素信息的定量提取將成為現(xiàn)實(shí)。若能在全國(guó)范圍內(nèi)形成一定規(guī)模的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，將可大大提高農(nóng)業(yè)氣象及其災(zāi)害預(yù)報(bào)、農(nóng)作物估產(chǎn)等的準(zhǔn)確性。(3)作為一項(xiàng)新技術(shù)，基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)采集系統(tǒng)從根本上完全不同于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)。因此，與其對(duì)應(yīng)的一系列觀測(cè)規(guī)

21、范如采集設(shè)備組裝、農(nóng)田小氣候觀測(cè)、作物生長(zhǎng)發(fā)育觀測(cè)、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害和病蟲害觀測(cè)、作物生長(zhǎng)量觀測(cè)等的田間試驗(yàn)研究與規(guī)范制定顯得尤為重要。附則：托普儀器研發(fā)的便攜式無(wú)線農(nóng)業(yè)氣象遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)概述便攜式無(wú)線農(nóng)業(yè)氣象遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由托普儀器研發(fā)而成。集傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、圖像成型技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。產(chǎn)品主要是BNL-GPRS系列，廣泛應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)、林業(yè)的生產(chǎn)。氣象監(jiān)測(cè)要素農(nóng)業(yè)氣象要素狹義的是指與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的氣象要素（表）。廣義的還可包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)身的一些特征。農(nóng)業(yè)氣象平行觀測(cè)中所有的觀測(cè)項(xiàng)目以及農(nóng)業(yè)氣象問(wèn)題觸及到的參數(shù)，如發(fā)育期、種植密度、植株高度、產(chǎn)量等都是農(nóng)業(yè)氣象要素。觀測(cè)和研究農(nóng)業(yè)氣象要素時(shí)間、空間的變化規(guī)律以及它們之間的關(guān)系是農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的基本任務(wù)之一。 常見農(nóng)業(yè)氣象要素：光：日照時(shí)數(shù)、太陽(yáng)光譜、光照度、光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)溫：氣溫、地溫、水溫、農(nóng)業(yè)生物體溫（時(shí)溫、家畜體溫）、積溫 水：空氣溫度、降水量、水面蒸發(fā)、土壤濕度、土壤有效水含量、農(nóng)田耗水量、