HL-BXQX农田小气候观测系统概述
――本系统符合GB/T-20524-2006标准
一、 概述
由于农田、温室、草场等农业生产场所采用不同的农业耕作措施、不同的作物和作物群体动态变化的影响，不断改变着农田活动面的状况和各项物理特性，导致局部辐射平衡和热量平衡各分量的变化，从而形成各种不同类型的农田小气候特征。在一定的农田小气候形成后，作为农作物生长的环境条件，会直接影响农作物的生长发育进程和产量。研究农田小气候的意义就在于通过对农田小气候各要素的分布和变化特征的分析，寻找改善作物生长环境条件（即农田小气候条件）的措施，从而使这些小气候条件有利于作物的生长发育，提高农作物的产量和质量。
HL-BXQX农田小气候观测系统是针对农田、草场、温室等小尺度环境特点设计制造的，它能对与植被和农作物生长密切相关的土壤、水气、光照、热量等环境参数进行连续监测。该系统中可测量如下环境要素：
· 辐射：包括光合有效辐射、辐照度、总辐射、反射辐射、净辐射、散射辐射、光照度、光照时间；
· 热量： 气温、地温（地表温、浅层地温、深层地温）、水温、环境平均辐射温度、土壤热通量等
· 气体：二氧化碳、氧气、负氧离子等的含量；
· 水汽：环境湿度、水气压、露点；
· 风： 风速、风向等
· 墒情：土壤湿度、土壤含水量；
· 降水：液态降水、固态降水（雪、雨夹雪）
· 地下水位
二、 设计依据
本系统符合以下标准和规范：
GB/T-20524-2006 农田小气候观测仪
《气象仪器及观测方法指南》 世界气象组织（WMO）仪器和观测方法委员会（CIMO）
《地面气象观测规范》 中国气象局
QX/T-2000/1 自动气象站行业标准
三、 系统拓扑
四、 技术特点
4.1 积木式的结构特点
首先由于各种农作物的群体结构不同，株间的光能分布、空气温湿度、风速和土壤温湿度的特征也是不同的。其次不同农作物，不同植株密度、株距、行距、行向，不同生育期和叶面积大小等形成小气候也是不同的。第三在农田小气候观测时，需根据观测目的和任务采用不同的设备和方法。因此系统必须对不同的小气候观测具有针对性和灵活性。本系统采用CAN总线式设计，总线式自动站的优点是随时可以在现场通过挂接分采集器的办法扩充测量要素，而不需要对原有系统作实质性的改动或更新。可根据应用场合灵活的进行设备配置（如上图所示）；从而最大程度上满足用户需求，并且减少用户设备费用投入。
4.2 高可靠性
利用成熟的现场总线技术，使用稳定的软硬件开发平台；同时我司拥有50年的地面气象自动化观测专业开发和服务经验，拥有完善的电磁兼容设计和多重数据质量检查方案，全面运行ISO9001质量管理体系；使该系统的可靠性和稳定性得到充分保证。
4.3 技术先进性
本系统我公司已获国家发明专利，整体技术上国内领先。系统采用最新的ARM硬件开发平台和UCOS嵌入式软件平台，系统软件组态化配置，属开放性设计；用户可自行定义或配置，同时具有更高的测量精度
4.4 可靠的三防设计
防护级别达到IP65级，充分满足不同场合应用；
4.5 多种数据通讯组网方式
本地通讯（RS232、RS484/422）和远程无线通讯（SMS、GPRS、CDMA1X、DCP等）可同时应用；
4.6 微功耗设计
适用多种供电方式（交流、太阳能、风力发电机等）；提高了设备的环境适应性；
4.7 大容量数据存储
采集器自带存储器（32M）和CF卡（1G容量、可选件），可存储1年以上的观测数据；观测数据存储的时间间隔可任意设定，最小可到1分钟。
4.8 可维修性设计
系统模块化设计，维护快速方便；设备具有多重自诊断和状态指示功能，提供全面的设备工况信息；
HL-BXQX农田小气候观测系统 技术指标
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变量 |
范围 |
分辨率 |
准确度 |
稳定性 |
互换性 |
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气温
气温极值
地面温度
浅层地温
较深层地温
水温 |
-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 |
误差≤±0.1℃，允许一次性零点订正 |
|
相对湿度 |
5～100% |
1% |
±3%（<80％）
±5％（≥80％） |
1年 |
允许一次性零点订正 |
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气压 |
500～1100hPa内任选200hPa |
0.1hPa |
±0.3hPa |
1年 |
允许一次性设定参数 |
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风速
风向
阵风 |
0～75ms-1
0～360°
0～75ms-1 |
0.1ms-1
3°
0.5ms-1 |
±（0.3+0.03V）
5°
±10% |
1年 |
直接互换 |
|
降水量 |
0～>400mm |
0.1mm |
±0.4mm，≤10mm时；
±4%，>10mm时 |
1年 |
直接互换 |
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辐射 |
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有效光合 |
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土壤湿度 |
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六、 典型应用及配置
由于构成农业小气候系统的实体不同（如作物不同等），从而造成联系这些实体之间的主要物理过程不同，进而区分出不同类别的农业小气候系统，如农田小气候系统、温室小气候系统、草地生态气候系统、森林小气候系统等。
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小气候类型 |
配置要求 |
典型配置 |
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农田小气候系统 |
首先应关注于土壤墒情、辐射和常规要素；其次农田小气候要素的变化在垂直梯度上远大于水平梯度，因此观测高度和深度的确定是关键点，观测层次从1层到7、8层，甚至更多。 |
总辐射＋有效光合＋土壤湿度（3到4层）＋土壤温度（地表、浅层）＋温度（2层；冠层或冠层下、冠层1-2米）＋湿度＋风（2层；冠层或冠层下、冠层1-2米）＋降水
建议增选：地下水位、土壤热通量和净辐射 |
|
温室小气候系统 |
重点关注温室辐射能量和温室内气温均匀度。
|
总辐射＋有效光合＋土壤湿度（1到2层）＋土壤温度（地表、浅层）＋温度（3层,每层3支分布于温室南侧、中间及北侧）＋湿度
建议增选：温室外总辐射和有效光合（可帮助拓展分析温室保温性能与有效光合之间的平衡点） |
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草地小气候系统 |
关注于土壤墒情、降水量、地下水位 |
总辐射＋有效光合＋土壤湿度（2到3层）＋土壤温度（地表、浅层）＋温度（2层）＋湿度＋风＋地下水位＋降水
建议增选：土壤热通量 |
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森林小气候系统 |
重点关注于风、湿度 |
总辐射＋有效光合＋土壤湿度（3到4层）＋土壤温度（地表、浅层、深层）＋温度（3-4层）＋湿度＋风（3-4层）＋降水
建议增选：地下水位、土壤热通量和净辐射 |
注：小气候要素的变化在垂直梯度上远大于水平梯度，因此观测高度和深度的确定非常关键，观测层次从1层到7、8层，甚至更多，高度可达百米以上。用户可根据实际情况进行系统配置和调整。
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