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草原气象环境监测系统

发布时间:2021-02-03 点击量:41
一、背景:
 
       气象大数据蕴含丰富的应用和研究价值,可以提供各类气象服务,直接影响公众生活和科研服务。
       草原的气象条件在很大程度上决定着草原的地理分布、种群结构和生产力水平,是影响草原生态环境重要而又活跃的因素。如牧草的生长与天气条件就密不可分,哪里受天气影响需要禁牧?牧草何时养分比较高?草原的二氧化碳排放与吸收能力如何?气候形势对牧草生长会产生哪些影响?等。
 
二、系统概括:
 
       我司设计的草原自动气象监测系统由户外气象站和远程管理软件组成,并通过GPRS/4G无线通讯技术将所有数据发送至草原气象监控中心,实现对草场气象环境和土壤湿度进行自动化智能监测。
 
三、详细介绍
 
   (1)我司生产的建大仁科自动气象站由各要素传感器、电控箱、供电系统等多个部分组成,是参照国际气象WMO组织气象观测的标准设计生产的。

       从功能上来说,自动气象站可分为标准版和高级版(外观都是相同的),支持自行搭配要素部件和模块配合,支持观测要素的变更和扩展,能够对草原环境中温度、湿度、气压、雨量、风向、风速、太阳辐射、光照强度等多项气象要素,及土壤温度变化,进行快速而精确的采集。
 
 
标准版气象站RS-QXZN和高级版气象站RS-QXZM之间的对比:
 
       相同点:两款气象站均通过ModBus-RTU主站接口连接所有的草原环境监测传感器,外接1路翻斗式雨量计,可采集总雨量、瞬时雨量、日雨量和当前雨量;数据上传间隔均可2~10000S设置;支持支持220V市电与太阳能板双供电、太阳能电池板+蓄电池两种供电方式,保证设备在恶劣的情况下,也能不间断工作。
 
       不同点:高级版气象站支持ModBus-RTU协议、RJ45网口及GPRS/4G无线通讯三种数据上传方式,标准版气象站仅支持ModBus-RTU协议和GPRS/4G无线通讯两种;高级版气象站内置存储模块,最多能够存储52万条数据记录,而标准版气象站不具有此类功能。
 
       在草原气象环境监测中,自动气象站除可单个使用外,也可由一个远程监控中心和若干个自动气象站通过通信电路组成的气象监测系统网。
 
   (2)云平台是草原气象监测系统的远程管理中心。平台采用物联网、传感器、大数据及云计算等技术,基于B/S架构开发开发,部署于云公网服务器上,使用Window界面风格,界面完全中性,支持网页端、手机APP等多种终端管理方式,气象管理者通过数据库对数据进行查询与统计分析。
 
四、系统具备的功能
 
   (1)环境现场采集:自动气象站选用高精度测量单元,对温度、湿度、气压、雨量、风向、风速、太阳辐射、光照强度等多项气象要素,进行实时数据采集;风速风向传感器采用高性能进口轴承,响应灵敏,转动惯量小,测量精确;土壤水分变送器采用特殊处理的合金材料制成钢针作为电极进行数据采集,受土壤含盐量的影响较小。
 
 
   (2)数据分析查看:云平台自动接收户外气象站远程上传的所有数据,并在前端界面通过数字、曲线、仪表盘等形式实时更新显示,同时自动存储历史数据及其他数据,支持管理人员随时随地分时间段查看、下载、打印所有的历史数据。
 
   (3)异常天气告警:云平台能够对自动气象站的供电及通讯状态,传感器的稳定性等进行实时跟踪监测;通过云平台设置风速、风向等各参数的限值,若接收的风速等实时数据超过平台设置的限值,系统就会马上通过短信等方式给管理人员发送天气异常信息,给气象部门、科研单位等相关部门单位提供准确的数据支持,支持与国家气候中心对接实现数据互通。
 
   (4)云平台能够对自动气象站的供电及通讯状态,传感器的稳定性等进行实时跟踪监测。
 
       完善的草原自动气象监测系统,对科学利用草场资源,实现草畜的动态平衡和确定合理的家畜存栏数,发挥草原生态效益,保障新疆草场、牧业可持续发展,具有十分重要意义。而看似随意行事的草原牧业,其实一直有气象服务伴随左右。