一、 系統(tǒng)概述
1.1 方案背景
我國是世界上自然災(zāi)害發(fā)生十分頻繁、災(zāi)害種類甚多,造成損失十分嚴(yán)重的少數(shù)國家之一,每年由于干旱、洪澇、臺風(fēng)、暴雨、冰雹等災(zāi)害危及到人民生命和財產(chǎn)的安全,因民經(jīng)濟也受到了極大的損失,而且,隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,自然災(zāi)害造成的損失亦呈上升發(fā)展趨勢,直接影響著社會和經(jīng)濟的發(fā)展,因此,做好防御和減輕氣象災(zāi)害,保護國家和人民生命財產(chǎn)安全,各級氣象主管機構(gòu)所屬的氣象臺站向社會公眾發(fā)布氣象災(zāi)害預(yù)警信號是十分普遍的方式。
近年來，由于全球變暖導(dǎo)致的不規(guī)則天氣讓人們的生活越來越離不開氣象預(yù)報,而氣象預(yù)報所依賴的氣象觀測是氣象工作的基礎(chǔ)。這其中地面氣象觀測是其重要組成部分,為天氣預(yù)報、氣候分析、科學(xué)研究切換調(diào)整為業(yè)務(wù)運行,這一舉措標(biāo)志著我國地面氣象觀測將與自動化牢牢結(jié)合,以往耗費人力、物力與時間的氣象觀測員工作將成為歷史。
1.2 方案概述
■ 構(gòu)建一體化業(yè)務(wù)支撐平臺，形成農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系
建大仁科室外氣象站RS-QXZ-3設(shè)計帶有1路ModBus- RTU主站接口,能接入我公司生產(chǎn)的空氣溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、PM2.5、 PM10、 大氣壓力、光照、紫外線氧氣等485型變送器(可自由搭配多種測量要素);外接1路翻斗式雨量計RS-05B ,能夠采集總雨量、瞬時雨量、日雨量和當(dāng)前雨量。室外氣象站以GPRS通訊技術(shù)為基礎(chǔ),實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動上傳。室外氣象站帶有1路多功能GPRS通信接口,先將移動或聯(lián)通的手機卡插入卡槽,再把GPRS天線放在防水箱外,保證通訊信號不被屏蔽。當(dāng)氣象站工作后,通過GPRS信號定時(1S~10000S/次可設(shè))向監(jiān)控中心云平臺發(fā)送氣象實時數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時顯示、數(shù)據(jù)超限告警、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲下載等功能。
1.3 室外氣象站監(jiān)測
二、 系統(tǒng)簡介
2.1 方案組成
2.1.1 氣象站
RS-QXZN 標(biāo)準(zhǔn)版氣象站是一款我司標(biāo)準(zhǔn)配置的氣象站。
2.1.1.1 功能特點
· 具有 1 路 ModBus-RTU 主站接口可接入我司 485 變送器：風(fēng)速、風(fēng)向、土壤溫度水 分、土壤 ECTH、土壤 PH、空氣溫濕度、噪聲、空氣質(zhì)量、大氣壓力、光照、雨雪、 紫外線、總輻射、CO、O3、NO2、SO2、H2S、O2、CO2、蒸發(fā)量、負氧離子、 NH3、TVOC 等變送器。
· 外接翻斗式雨量計，可采集總雨量、瞬時雨量、日雨量、當(dāng)前雨量。
· 默認1路繼電器輸出，第2路繼電器輸出選配。
· 1 路多功能 GPRS 通信接口，只需插入一張手機卡便可將數(shù)據(jù)上傳至遠端監(jiān)控軟件平臺，還可選擇插網(wǎng)線來通過網(wǎng)口上傳。
· 具有 1 路 ModBus-RTU 從站接口，可外接用戶自己的監(jiān)控主機、PLC、組態(tài)屏或組態(tài) 軟件，還可用作外接室外屏（選配）。
· 可外接 1 路室外 LED 單色顯示屏，默認點陣 96*48（最大點陣數(shù) 1024*256）。
· 多種測量要素可自由搭配。
· 可搭配太陽能電池板和蓄電池，用于野外測量，解決供電問題。
· 支持市電與太陽能雙供電，保證設(shè)備在惡劣的情況下也可以正常不間斷工作。
· 設(shè)備唯一8位地址，易于管理識別，可搭配我司提供的多種軟件平臺。
2.1.1.2 技術(shù)參數(shù)
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參數(shù)名稱 |
范圍或接口 |
說明 |
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供電 |
外部電源供電 |
220V AC 交流電 |
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雙供電 |
支持 220V 市電與太陽能板雙供電 （優(yōu)先市電供電，當(dāng)市電斷電后太陽能板和 蓄電池提供供電，設(shè)備正常工作不會間斷） |
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太陽能供電 |
配套我司太陽能電池板和蓄電池（蓄電池續(xù)航時間 7 天左右） |
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數(shù)據(jù)上傳接口 |
GPRS 無線 |
通過 GPRS 方式上傳數(shù)據(jù) |
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4G |
通過 4G 方式上傳數(shù)據(jù) |
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RJ45 網(wǎng)口 |
通過網(wǎng)口方式上傳數(shù)據(jù) 和 GPRS 或 4G 上傳方式無法共存 |
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ModBus-RTU 從站接 口 |
支持外部設(shè)備通過 ModBus-RTU 協(xié)議問詢氣 象站中的數(shù)據(jù)。 |
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數(shù)據(jù)采集通信接口 |
主 RS485 接口 |
能夠采集 485 接口的變送器的數(shù)據(jù)，最長通 信距離≥1500 米 |
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點陣 LED 屏顯示 接口 |
LED 屏顯示接口 |
默認搭配 96*48 點陣的室外屏 |
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繼電器輸出 |
繼電器干接點輸出 |
繼電器容量：250VAC/30VDC 5A 可用作遠程控制，默認一路繼電器輸出，兩 路繼電器輸出選配 |
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1 路翻斗式雨量計 脈沖信號輸入 |
采集開關(guān)量脈沖信號進 行雨量計量 |
默認脈沖當(dāng)量：0.2mm 可上傳瞬時雨量、日雨量、當(dāng)前雨量及累計 雨量值。 （默認采用第二路開關(guān)量作為雨量計輸入） |
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數(shù)據(jù)上傳間隔 |
2S~10000S |
數(shù)據(jù)上傳間隔 2S~10000S 可設(shè)（默認 30s） |
2.1.2 氣象監(jiān)控主機（高級版）
氣象監(jiān)控主機是一款專用于氣象站控制主機，大屏中文液晶顯示，界面簡潔友好，報警內(nèi)容可自定義。
2.1.2.1 功能特點
·可外接1路室外LED單色顯示屏，支持最大點陣數(shù)1024*256；
·1路多功能GPRS通信接口，只需插入一張手機卡便可將數(shù)據(jù)上傳至遠端監(jiān)控軟件平臺；
·具有1路ModBus-RTU從站接口，可外接用戶自己的監(jiān)控主機、PLC、組態(tài)屏或組態(tài)軟件；
·內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲，可存儲52萬條記錄，通信故障時，設(shè)備自動存儲，通信恢復(fù)后可將存儲數(shù)據(jù)上傳。
2.1.2.2 技術(shù)參數(shù)
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參數(shù)名稱 |
范圍或接口 |
說明 |
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數(shù)據(jù)上傳通信接口 |
RJ45 網(wǎng)口 |
通過網(wǎng)口方式上傳數(shù)據(jù) |
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GPRS 無線 |
通過 GPRS 方式上傳數(shù)據(jù) |
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GSM 短信 |
支持短信報警 |
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ModBus-RTU 從站接 口 |
支持外部設(shè)備通過 ModBus-RTU 協(xié)議問 詢監(jiān)控主機中的數(shù)據(jù)。 |
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數(shù)據(jù)采集通信接口 |
從 RS485 接口 |
能夠采集 1-32 臺 485 接口的變送器的數(shù) 據(jù)，最長通信距離≥1500 米 |
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點陣 LED 屏顯示 接口 |
LED 屏顯示接口 |
支持最大點陣數(shù) 1024*256 的單色 LED 顯 示屏 |
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數(shù)據(jù)上傳間隔 |
1S~10000S |
數(shù)據(jù)上傳間隔 1S~10000S 可設(shè) |
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內(nèi)置存儲容量 |
52 萬條 |
內(nèi)置存儲，最多可存儲 52 萬條 |
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供電 |
外部電源供電 |
供電電壓 10-30V DC |
2.1.3 氣象監(jiān)控主機（標(biāo)準(zhǔn)版）
氣象站套餐，1 路風(fēng)速，1 路風(fēng)向，4 路土壤溫度+水分，4 路土壤 電導(dǎo)率+PH，1 路空氣溫濕度，1 路噪聲，1 路二氧化碳，1 路大氣壓力，1 路光照，1 路雨雪狀態(tài)，1 路紫外線，1 路總輻射，1 路一氧化碳，1 路臭氧，1 路二氧化氮，1 路二氧化硫，1 路硫化氫，1 路氧氣，1 路負氧離子），土壤氮磷鉀，1 路雨量采集（總雨量+瞬時雨量+日雨量+當(dāng)前雨量），2 路繼電器輸出（選配）； 可選擇監(jiān)測要素，出廠時會配置好，用戶無需配置，只需要按照說明接線?？勺鎏柲芎褪须婋p供電。最多可接入8臺我司RS485型設(shè)備。
2.1.4 激光雪深變送器
激光雪深變送器采用相位法激光測距原理，是一種數(shù)字化雪深測量儀器。設(shè)備不易受環(huán) 境因素的影響，基于通用激光測距技術(shù)，通過溫度補償解決激光器的溫度穩(wěn)定性，具有測量 準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好的特點。
2.1.4.1 功能特點
· 設(shè)備可自動測量傾斜角度，安裝時無需進行角度測量，方便快捷。
· IP65 防護等級設(shè)計，可長期工作于室外。
· 自動加熱功能，低于設(shè)置溫度時，自動開啟加熱保證測量的穩(wěn)定。
· 設(shè)備可與我司氣象站搭配使用，可以LED大屏顯示數(shù)據(jù)以及上傳至我司免費云平臺查看數(shù)據(jù)。
2.1.4.2 技術(shù)參數(shù)
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直流供電（默認） |
DC 10-30V |
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最大功耗 |
0.8W（加熱時 3.5W） |
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工作溫度 |
40℃~+50℃，0%RH~95%RH(非結(jié)露) |
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分辨率 |
1mm |
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精度 |
±1mm |
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量程 |
0.05 ~ 1.5m |
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輸出信號 |
RS485(Modbus 協(xié)議) |
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激光類型 |
635nm，﹤1mw |
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激光等級 |
Ⅱ級 |
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單次測量時間 |
0.05 ~ 1S |
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光斑大小 |
點光斑 5mm@10m 線光斑 3mmX150mm@10m |
2.1.5 監(jiān)測要素設(shè)備外觀
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多氣體合一百葉盒 |
翻斗式雨量計 |
蒸發(fā)量變送器 |
雨雪變送器 |
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該一體式百葉箱可廣泛適用于環(huán)境檢測，設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)ModBus-RTU 通信協(xié)議，RS485信號輸出，通信距離最大可達2000米（實測）。 |
本儀器的核心部件翻斗采用了三維流線型設(shè)計，使翻斗翻水更加流暢，且具有自滌灰塵、容易清洗的功能。 |
我司研發(fā)用來觀測水面蒸發(fā)的儀器，產(chǎn)品采用雙層不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計，可有效隔離外界干擾，并防止因太陽直曬導(dǎo)致的蒸發(fā)量誤差，使測量精度更加準(zhǔn)確。 |
雨雪變送器是測量室外或自然界是否降雨或降雪的定性測量設(shè)備。 |
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鋁殼紫外線變送器 |
聚碳風(fēng)速傳感器 |
聚碳風(fēng)向傳感器 |
雨雪變送器 |
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鋁殼紫外線變送器RS-UV-*-AL基于光敏元件將紫外線轉(zhuǎn)換為可測量的電信號原理，實現(xiàn)紫外線的在線監(jiān)測 |
外形小巧輕便，便于攜帶和組裝，三杯設(shè)計理念可以有效獲得風(fēng)速信息，殼體采用聚碳酸酯復(fù)合材料，多種輸出模式可選。 |
外形小巧輕便，便于攜帶和組裝，全新的設(shè)計理念可以有效獲得風(fēng)向信息，殼體采用聚碳酸酯復(fù)合材料，具有良好的防腐、防侵蝕等特點，能夠保證變送器長期使用不變形。 |
雨雪變送器是測量室外或自然界是否降雨或降雪的定性測量設(shè)備。
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鋁殼光照度變送器 |
二氧化碳變送器 |
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一款高精度感光變送器，輸出數(shù)值計量單位為Lux,設(shè)備采用鋁制外殼，防護等級IP65。485通信，標(biāo)準(zhǔn)ModBus-RTU通信協(xié)議，通信地址及波特率可設(shè)置，最遠通信距離2000米，產(chǎn)品供電為7-30V寬電壓供電。 |
該變送器采用新型紅外檢定技術(shù)進行CO2濃度測量，反應(yīng)迅速靈敏，避免了傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器的壽命及長時間漂移問題。 |
三、軟件平臺
3.1農(nóng)業(yè)四情平臺（farm.0531yun.cn）
農(nóng)業(yè)四情測報平臺是集灌溉、蟲情、苗情、墑情、孢子監(jiān)測于一體的在線監(jiān)控平臺。該平臺可以通過賬號密碼在不同終端登錄，實現(xiàn)對監(jiān)測點位置、設(shè)備類型的實時監(jiān)測，還可以通過手機、Pad、計算機等信息終端向管理者推送實時監(jiān)測信息、歷史數(shù)據(jù)曲線查看、告警信息，方便工作人員及時維護，提高其的穩(wěn)定性和可靠性。
3.1.1 實時數(shù)據(jù)
該模塊可實時展示區(qū)域下所有氣象設(shè)備的狀態(tài)?？梢赃x擇多個設(shè)備， 右側(cè)展示選中設(shè)備的狀態(tài)和節(jié)點數(shù)據(jù)。
注：設(shè)備離線顯示灰色，設(shè)備在線顯示綠色，設(shè)備報警顯示紅色。
【數(shù)據(jù)超限變紅】
3.1.2歷史數(shù)據(jù)
可查詢每個監(jiān)測點的設(shè)備信息，對設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進行查詢。報警數(shù)據(jù)會以紅色顯示，支持生成數(shù)據(jù)曲線圖，具有單個或多個因子數(shù)據(jù)存儲/查 詢/導(dǎo)出數(shù)據(jù)功能，支持PDF、excel等多種數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出。同時可導(dǎo)出數(shù)據(jù)查詢的時間 段、查詢數(shù)據(jù)賬號、設(shè)備電量、設(shè)備在線狀態(tài)等重要信息。
【歷史數(shù)據(jù)列表查看】
【歷史數(shù)據(jù)曲線查看】
3.1.3視頻監(jiān)控
全面性的監(jiān)管，實現(xiàn)農(nóng)作物周邊環(huán)境畫面聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)，支持在現(xiàn)場安裝攝像頭及傳感器，傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過視頻字符疊加器可疊加在監(jiān)控畫面上，其界面顯示全部信息，避免反復(fù)切換，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
3.1.4 系統(tǒng)管理
系統(tǒng)管理包括用戶管理、區(qū)域管理、設(shè)備管理、系統(tǒng)日志四部分。
用戶管理：該模塊具有添加子賬號、修改子賬號、管理子賬號、設(shè)置區(qū)域權(quán)限、 菜單權(quán)限等功能。
3.1.5大屏可視化
可投屏顯示，自動刷新，滾動播放所有設(shè)備信息，數(shù)據(jù)清晰、直觀，便于管理員進 行系統(tǒng)查看。
