HL-BXQX農田小氣候觀測系統(tǒng)性能特點
HL-BXQX農田小氣候觀測系統(tǒng)概述
――本系統(tǒng)符合GB/T-20524-2006標準
一、 概述
由于農田、溫室、草場等農業(yè)生產場所采用不同的農業(yè)耕作措施、不同的作物和作物群體動態(tài)變化的影響，不斷改變著農田活動面的狀況和各項物理特性，導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田小氣候特征。在一定的農田小氣候形成后，作為農作物生長的環(huán)境條件，會直接影響農作物的生長發(fā)育進程和產量。研究農田小氣候的意義就在于通過對農田小氣候各要素的分布和變化特征的分析，尋找改善作物生長環(huán)境條件（即農田小氣候條件）的措施，從而使這些小氣候條件有利于作物的生長發(fā)育，提高農作物的產量和質量。
HL-BXQX農田小氣候觀測系統(tǒng)是針對農田、草場、溫室等小尺度環(huán)境特點設計制造的，它能對與植被和農作物生長密切相關的土壤、水氣、光照、熱量等環(huán)境參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測。該系統(tǒng)中可測量如下環(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、負氧離子等的含量；
· 水汽：環(huán)境濕度、水氣壓、露點；
· 風： 風速、風向等
· 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、 設計依據
本系統(tǒng)符合以下標準和規(guī)范：
GB/T-20524-2006 農田小氣候觀測儀
《氣象儀器及觀測方法指南》 世界氣象組織（WMO）儀器和觀測方法委員會（CIMO）
《地面氣象觀測規(guī)范》 中國氣象局
QX/T-2000/1 自動氣象站行業(yè)標準
三、 系統(tǒng)拓撲
四、 技術特點
4.1 積木式的結構特點
首先由于各種農作物的群體結構不同，株間的光能分布、空氣溫濕度、風速和土壤溫濕度的特征也是不同的。其次不同農作物，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。第三在農田小氣候觀測時，需根據觀測目的和任務采用不同的設備和方法。因此系統(tǒng)必須對不同的小氣候觀測具有針對性和靈活性。本系統(tǒng)采用CAN總線式設計，總線式自動站的優(yōu)點是隨時可以在現(xiàn)場通過掛接分采集器的辦法擴充測量要素，而不需要對原有系統(tǒng)作實質性的改動或更新�？筛鶕脠龊响`活的進行設備配置（如上圖所示）；從而最大程度上滿足用戶需求，并且減少用戶設備費用投入。
4.2 高可靠性
利用成熟的現(xiàn)場總線技術，使用穩(wěn)定的軟硬件開發(fā)平臺；同時我司擁有50年的地面氣象自動化觀測專業(yè)開發(fā)和服務經驗，擁有完善的電磁兼容設計和多重數(shù)據質量檢查方案，全面運行ISO9001質量管理體系；使該系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性得到充分保證。
4.3 技術先進性
本系統(tǒng)我公司已獲國家發(fā)明專利，整體技術上國內領先。系統(tǒng)采用最新的ARM硬件開發(fā)平臺和UCOS嵌入式軟件平臺，系統(tǒng)軟件組態(tài)化配置，屬開放性設計；用戶可自行定義或配置，同時具有更高的測量精度
4.4 可靠的三防設計
防護級別達到IP65級，充分滿足不同場合應用；
4.5 多種數(shù)據通訊組網方式
本地通訊（RS232、RS484/422）和遠程無線通訊（SMS、GPRS、CDMA1X、DCP等）可同時應用；
4.6 微功耗設計
適用多種供電方式（交流、太陽能、風力發(fā)電機等）；提高了設備的環(huán)境適應性；
4.7 大容量數(shù)據存儲
采集器自帶存儲器（32M）和CF卡（1G容量、可選件），可存儲1年以上的觀測數(shù)據；觀測數(shù)據存儲的時間間隔可任意設定，最小可到1分鐘。
4.8 可維修性設計
系統(tǒng)模塊化設計，維護快速方便；設備具有多重自診斷和狀態(tài)指示功能，提供全面的設備工況信息；
HL-BXQX農田小氣候觀測系統(tǒng) 技術指標
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變量 |
范圍 |
分辨率 |
準確度 |
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℃，允許一次性零點訂正 |
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相對濕度 |
5～100% |
1% |
±3%（<80％）
±5％（≥80％） |
1年 |
允許一次性零點訂正 |
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氣壓 |
500～1100hPa內任選200hPa |
0.1hPa |
±0.3hPa |
1年 |
允許一次性設定參數(shù) |
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風速
風向
陣風 |
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 |
|
降水量 |
0～>400mm |
0.1mm |
±0.4mm，≤10mm時；
±4%，>10mm時 |
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、 典型應用及配置
由于構成農業(yè)小氣候系統(tǒng)的實體不同（如作物不同等），從而造成聯(lián)系這些實體之間的主要物理過程不同，進而區(qū)分出不同類別的農業(yè)小氣候系統(tǒng)，如農田小氣候系統(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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農田小氣候系統(tǒng) |
首先應關注于土壤墑情、輻射和常規(guī)要素；其次農田小氣候要素的變化在垂直梯度上遠大于水平梯度，因此觀測高度和深度的確定是關鍵點，觀測層次從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（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) |
重點關注溫室輻射能量和溫室內氣溫均勻度。
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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、中間及北側）＋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） |
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草地小氣候系統(tǒng) |
關注于土壤墑情、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＋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) |
重點關注于風、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（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大于水平梯度，因此觀測高度和深度的確定非常關鍵，觀測層次從1層到7、8層，甚至更多，高度可達百米以上。用戶可根據實際情況進行系統(tǒng)配置和調整。 | 
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