CN104076408A - 一种多功能农田气象站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气象监测技术领域，公开了一种多功能农田气象站，主要包括各要素测量仪器、图像监控装置、采集模块、太阳能供电模块、支撑构架、防护箱体及相关系统附件。系统整体结构由支撑构架和防护箱体组合而成，支撑构架包括可调主杆和位于主杆下部展开式可折叠三角支架，防护箱体底部设有滚轮。各要素测量仪器所测参数包括风速风向、大气压力、太阳总辐射量、降雨量、空气温湿度、棚内光照有效辐射、叶片湿度及土壤水分温度。分别与所述采集模块连接。该多功能农田气象站自供电、可调节高度、可移动、可拆卸、且稳定性高，具有避雷功能，采用具备防盗设计的防护措施，可灵活采集各种农田环境参数，在监测农田实时动态的同时还有夜间照明、灭虫、抗干扰的特点。

Description

一种多功能农田气象站

技术领域

本发明涉及气象监测技术领域，特别涉及一种多功能农田气象站。 

背景技术

随着现代农业的发展和社会主义新农村建设进程的推进，传统的农业气象业务服务已经不能满足农村改革发展和现代农业发展对农业气象工作提出的新需求，迫切需要以现代农业发展需求为引领，以科学发展观为指导，科学谋划现代农业气象业务的发展。目前，精细农业已经成为农业工程学科前沿性的研究领域之一，国内外许多专家学者对精细农业进行了大量的研究和实践，精细农业的核心是针对农作物及其生长环境存在的空间和时间分布的差异，实施精确的变量管理措施快速有效的采集和描述作物及其生长环境的空间变量信息，农业信息的及时准确采集是实现精细农业的重要基础。 

传统的农业气象工作方式都是由相关的工作人员驾车逐点采集，有些无法通车的地方还需要步行，既费时又费力,其仪器设备观测的针对性及先进性已明显落后，观测信息资料的利用效率也不适应农业气象服务的需求，观测手段、试验能力相对滞后。因此，传统农业信息采集技术已无法满足精细农业的发展需要，迫切需要改进农业气象观测仪器和手段。 

配备先进的自动化农业气象站，能实现对设施农业综合生态信息自动监控、对环境进行自动控制和智能化管理。与国产自动气象站相比，国外的自动气象站技术已相当成熟，具有气象传感器技术先进、使用灵活多变、拥有良好的防护措施、地方性特点较强等优点。上述优点正是国产传统气象站难以达到的，因此需通过不断努力，缩小技术上的差距，满足不断提高的气象观测需求。 

  

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。 

为此，本发明的目的在于提出一种多功能农田气象站，该多功能农田气象站自供电、可调节高度、可移动、可拆卸、且稳定性高，具有避雷功能，采用具备防盗设计的防护措施，可灵活采集各种农田环境参数，在监测农田实时动态的同时还有夜间照明、灭虫、抗干扰的特点。 

为了实现上述目的，本发明的多功能农田气象站主要包括各要素测量仪器、图像监控装置、采集模块、太阳能供电模块、支撑构架、防护箱体。其中： 

支撑构架，用于支撑整个系统并可根据农作物的不同高度调节各要素测量仪器的高度，做到更精准的数据采集，所述支撑构架包括可调主杆和位于主杆下部展开式可折叠三角支架，可调主杆通过定位锁紧结构相连接以方便调节高度，可折叠三角支架的各支脚中部分别安置活动连接机构，可折叠三角支架的各支脚底部为锥形足，该结构设计具有可折叠拆卸，可固定，且稳定性高的特点；

防护箱体，用于承载并固定支撑构架底部可折叠三角支架和采集模块，具有保护箱内装置、防蚀、抗干扰的作用，所述防护箱体底部设有滚轮，防护箱体与滚轮之间通过支撑腿连接，使系统整体可移动；

各要素测量仪器，用于监测农田内各环境参数，所述各要素测量仪器包括从上至下分别设置于可调主杆两侧的风速风向传感器、大气压力传感器、太阳辐射传感器、降雨量传感器、空气温湿度传感器、光照有效辐射传感器、叶片湿度传感器，以及设置于可折叠三脚架支脚底部锥形足内的土壤水分温度传感器，分别与所述采集模块连接。

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述支撑构架的可调主杆和可折叠三角支架的各支脚均为空心套管，管内铺设有太阳能供电模块的输出电线以及各部件之间的连接线； 

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述支撑构架的可调主杆与可折叠三角支架之间通过螺纹连接。

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述可调主杆顶部设有避雷装置，以防止整个系统在雷雨天气置于空旷之地时被雷电击坏，所述可调主杆上部设有灭虫灯，在夜晚既有照明作用又能灭虫。 

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述图像监控装置为360°球形摄像头。 

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述采集模块包括视频采集模块和数据采集模块。 

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述太阳能供电模块通过可拆卸调节架设置在可调主杆上，根据不同季节光照不同可调节太阳能电池板的角度以有效吸收太阳光线，同时因与可调主杆可分离，当整个气象站置于大棚内时，可将太阳能供电模块拆卸置于室外以更充分利用太阳能。 

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述空气温湿度传感器紧贴于降雨量传感器下部，集成于一体，降雨量传感器对空气温湿度传感器起到防护作用，提高空气温湿度传感器的测量精度。 

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述降雨量传感器内设置有承水器辅助过滤网，以有效过滤除细尘外的其他杂物，避免各种杂物在汇集漏斗底部堆积致堵。 

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述防护箱体内设有LED数字显示屏，与采集模块集成一体，紧贴防护箱体的一侧箱门，使现场人员能实时观测到农田各环境参数值。 

如上所述的多功能农田气象站，优选的是，所述防护箱体一侧的箱门上设置有锁扣，以避免所述多功能农田气象站布设在野外空旷处的无人值守站，且协管人员不可能时时看护的情况下由于人们因好奇等原因拆损自动站部件而造成自动站遭破坏。 

根据本发明实施例的自动气象站，具有以下有益效果：所述多功能农田气象站利用太阳能自供电，可在无人值守之地连续长时间工作；可根据不同高度的农作物调节主杆高度，使得所测农田各环境要素参数更精确可靠；既可移动又可固定且稳定性高，适合在泥泞的农田内移动运输和人工携带；可置于露天观测也可置于农田大棚内进行室内观测；具有避雷功能；采用具备防盗设计的防护措施；可灵活采集各种农田环境参数，在监测农田实时动态的同时还有夜间照明、灭虫、抗干扰的特点。 

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。 

  

附图说明

图1 为根据本发明实施例的多功能农田气象站的示意图； 

图2 为根据本发明实施例的多功能农田气象站的支撑构架结构示意图；

图3 为根据本发明实施例的多功能农田气象站的三角支架的支脚底部锥形足结构示意图；

图中附图标记表示为：1-避雷装置；2-可调主杆；3-风速风向传感器；4-灭虫灯；5-太阳辐射传感器；6-图像监控装置；7-太阳能供电模块；8-定位锁紧结构；9-降雨量传感器；10-空气温湿度传感器；11-光照有效辐射传感器；12-叶片湿度传感器；13-防护箱体；131-支撑腿；132-滚轮；14-可折叠三角支架；141-活动连接机构；142-锥形足；15锁扣；16-LED数字显示屏；17-采集模块；171-视频采集模块；172-数据采集模块；18-土壤水分温度传感器；19-大气压力传感器。

  

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 

本发明实施例提出的多功能农田气象站，如图1 所示，包括各要素测量仪器、图像监控装置、采集模块、太阳能供电模块、支撑构架、防护箱体。此外本发明的多功能农田气象站还包括安装所需的架设附件。 

具体地，如图2 所示，支撑构架，用于支撑整个系统并可根据农作物的不同高度调节各要素测量仪器的高度，做到更精准的数据采集，包括可调主杆2和位于主杆下部展开式可折叠三角支架14，可调主杆2通过定位锁紧结构8相连接以方便调节高度，可折叠三角支架14的各支脚中部分别安置活动连接机构141，可折叠三角支架14的各支脚底部为锥形足142，图2 给出了一种锥形足的示例结构。该结构设计具有可折叠拆卸，可固定，且稳定性高的特点。支撑构架的可调主杆2和可折叠三角支架14的各支脚均为空心套管，管内铺设有太阳能供电模块7的输出电线以及各部件之间的连接线。可调主杆2与可折叠三角支架14之间通过螺纹连接，可拆卸安装。 

防护箱体13，用于承载并固定支撑构架底部可折叠三角支架14和采集模块17，底部设有滚轮132，防护箱体13与滚轮132之间通过支撑腿131连接，使系统整体可移动。由于针对不同农作物测量不同农田环境参数，无需用到的传感器部件可拆卸后置于箱体内，防护箱体13具有保护箱内装置、防蚀、抗干扰的作用。 

各要素测量仪器包括从上至下分别设置于可调主杆2两侧的风速风向传感器3、大气压力传感器19、太阳辐射传感器5、降雨量传感器9、空气温湿度传感器10、光照有效辐射传感器11、，以及设置于可折叠三脚架14支脚底部锥形足142内的，分别与所述采集模块17连接。其中，叶片湿度传感器12、土壤水分温度传感器18通过柔性电线安装，以采集不同高度农作物贴片湿度、不同土壤深度的温湿度信息。 

在本实施例中，可调主杆2顶部设有避雷装置1，以防止整个系统在雷雨天气置于空旷之地时被雷电击坏；可调主杆2上部设有灭虫灯4，在夜晚既有照明作用又能灭虫。由于所述避雷装置和灭虫灯均为成熟的现有技术，因此此处不再赘述。 

设置图像监控装置6可以实现对农田的实时监控，为了进一步降低设备成本，图像监控装置6为360°球形摄像头，只需设置一个摄像头就可以实现对农田现场信息的实时监控。 

采集模块17包括视频采集模块171和数据采集模块17，采集模块17为图像监控装置6和各要素测量仪器的采集终端，并将采集到的视频和数据信息进行压缩存储，以方便与后面无线收发模块的连接匹配，由于无线收发模块为软件控制部分，不属于本发明内容部分，且现有技术也已较为成熟详尽，此处不再赘述。 

太阳能供电模块7通过可拆卸调节架设置在可调主杆2上，根据不同季节光照不同可调节太阳能电池板的角度以有效吸收太阳光线，同时因与可调主杆2可分离，当整个气象站置于大棚内时，可将太阳能供电模块拆卸置于室外以更充分利用太阳能。 

空气温湿度传感器10紧贴于降雨量传感器9下部，集成于一体，在简化系统的基础上，降雨量传感器9对空气温湿度传感器10还能起到防护作用，提高空气温湿度传感器的测量精度。 

降雨量传感器9内设置有承水器辅助过滤网，以有效过滤除细尘外的其他杂物，避免各种杂物在汇集漏斗底部堆积致堵。采用尼龙或铁丝细网（网格直径大小约2mm）做成正圆形承水器辅助过滤网，周边采用有弹性的不锈钢丝固定，使过滤网中间略洼陷，直径恰与承水器内径同。安装时使过滤网水平置于承水器内中间略偏下位置，洼陷面向下。 

防护箱体13内设有LED数字显示屏16，与采集模块16集成一体，紧贴防护箱体13的一侧箱门，使现场人员能实时观测到农田各环境参数值。 

防护箱体13一侧的箱门上设置有锁扣15，以避免所述多功能农田气象站布设在野外空旷处的无人值守站，且协管人员不可能时时看护的情况下由于人们因好奇等原因拆损自动站部件而造成自动站遭破坏。 

由以上实施例可以看出，本发明所提供的多功能农田气象站利用太阳能自供电，可在无人值守之地连续长时间工作；可根据不同高度的农作物调节主杆高度，使得所测农田各环境要素参数更精确可靠；既可移动又可固定且稳定性高，适合在泥泞的农田内移动运输和人工携带；可置于露天观测也可置于农田大棚内进行室内观测；具有避雷功能；采用具备防盗设计的防护措施；可灵活采集各种农田环境参数，在监测农田实时动态的同时还有夜间照明、灭虫、抗干扰的特点。 

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理和宗旨的前提下，还可以做出若干替换、变型、改进和润饰，这些替换、变型、改进和润饰也视为本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种多功能农田气象站，主要包括各要素测量仪器、图像监控装置（6）、采集模块（17）、太阳能供电模块（7）、支撑构架、防护箱体（13），其特征在于：

    所述支撑构架包括可调主杆（2）和位于主杆下部展开式可折叠三角支架（14），可调主杆（2）通过定位锁紧结构（8）相连接以方便调节高度，可折叠三角支架（14）的各支脚中部分别安置活动连接机构（141），可折叠三角支架（14）的各支脚底部为锥形足（142）；

    所述防护箱体（13）底部设有滚轮（132），防护箱体（13）与滚轮（132）之间通过支撑腿（131）连接；

    所述支撑构架底部可折叠三角支架（14）和采集模块（17）均置于防护箱体（13）内；

    所述各要素测量仪器包括从上至下分别设置于可调主杆（2）两侧的风速风向传感器（3）、大气压力传感器（19）、太阳辐射传感器（5）、降雨量传感器（9）、空气温湿度传感器（10）、光照有效辐射传感器（11）、叶片湿度传感器（12），以及设置于可折叠三脚架（14）支脚底部锥形足（142）内的土壤水分温度传感器（18），分别与所述采集模块（17）连接。

2.根据权利要求1所述的多功能农田气象站，其特征在于，所述支撑构架的可调主杆(2)和可折叠三角支架(14)的各支脚均为空心套管，管内铺设有太阳能供电模块(7)的输出电线以及各部件之间的连接线。

3.根据权利要求2所述的多功能农田气象站，其特征在于：所述支撑构架的可调主杆(2)与可折叠三角支架(14)之间通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的多功能农田气象站，其特征在于：所述可调主杆(2)顶部设有避雷装置(1)，所述可调主杆(2)上部设有灭虫灯(4)。

5.根据权利要求1所述的多功能农田气象站，其特征在于：所述图像监控装置(6）为360°球形摄像头。

6.根据权利要求1所述的多功能农田气象站，其特征在于：所述采集模块（17）包括视频采集模块（171）和数据采集模块（172）。

7.根据权利要求1所述的多功能农田气象站，其特征在于：所述太阳能供电模块（7）通过可拆卸调节架设置在可调主杆（2）上。

8.根据权利要求1所述的多功能农田气象站，其特征在于：所述空气温湿度传感器（10）紧贴于降雨量传感器（9）下部。

9.根据权利要求7所述的多功能农田气象站，其特征在于：所述降雨量传感器（9）内设置有承水器辅助过滤网。

10.根据权利要求1所述的多功能农田气象站，其特征在于：所述防护箱体（13)内设有LED数字显示屏(16)，与采集模块(16)集成一体，紧贴防护箱体(13)的一侧箱门。