数字农业田间气象站：数字农业田间气象站工作原理

　　基于将多个模块的协同运作所形成的“大脑”般的数字农业田间气象站的核心原理，实现了对农田的气象及环境各要素的实时的采集、精准的处理、稳定的传输与智能的应用，从而为农业生产提供了最为可靠的科学的决策依据。依托于对整个系统的深入拆解，我们不难将其理性地分解为三大基本的构成部分：其一为系统的核心构成;其二为其所体现的运作流程;其三为其所依赖的技术的支撑

　　基于集成高精度的传感器模块作为其“神经末梢”般的数据采集核心，尤其是对农业生产的各个关键的需求都做了精准的捕捉和反映，如对田间的气象、土壤等各个方面的参数的精准的捕捉都为其提供了极好的数据支持。从其对监测目标的不同监测特点出发，可将其大体分为三类核心传感器：

　　1)一类主要从监测目标的机械参数入手，通过对其的测量、计算、分析等将其转化为电信号或电压信号;

　　2)另一类则主要从监测目标的物理参数入手，通过对其的测量、计算、分析等将其转化为电信号或电压信号;

　　3)再一类则主要从监测目标的化学参数入手，通过对其的测量、计算、分析等将其转化为电信号或电压信号等。

　　基于一系列的气象要素的传感器的采集，如对空气的温度、湿度、光照的强度、风的速度、风的方向、降雨的量、地面等的气压等的数据的反映，既能反映近地面的大气的运动和能量的变化，又能间接地反映大气的运动和能量的变化。通过巧妙地融合了超声波的测速原理、电容的湿度感知、光电的强度变化等多种先进的物理量的测量原理，将其精细地整合于一体，所得的测量精度均达到了农业的要求，如对温度的误差可达±0.1℃对湿度的误差可达±2%RH等。

　　1)采用将土壤的温湿度、电导率、pH的墒情及各种养分的数据等通过埋入式的安装的方式都采集了起来手段，进而为我们精准的灌溉和施肥提供了足够的依据。其中EC传感器通过测量土壤导电能力反映养分含量，pH传感器通过电极电位变化感知酸碱度。

　　2)借助配备叶面湿度、冠层的温度传感器甚至将部分高端的作物生长监测设备的图像识别技术都融入其中，从而间接的获取了作物的生长状态的数据。

　　3)其所采用的进口的ASA外壳不仅具有优良的防护等级达IP65以上，而且对田间的盐雾、雨雪等复杂的外界环境都能有效的抵御其干扰。

　　凭借云端的数据分析平台，赋予了企业的各个部门以最智能的“大脑核心”，为企业的决策提供了最为可靠的依据和最为准确的指引

　　依托于对“采集-处理-传输-应用”的四步闭环的有机统一，气象站将环境的感知直接转化为生产的指导，形成了从环境的感知到生产的直接完整的链路，如图所示：从对自然界的感知到对生产的指导都由一台台的气象站来完成，既节约了大量的资源，又使得生产的决策更加的科学化、规范化、可控的提高了生产的效率

　　1)通过对田间的24小时不间断的实时的对环境的各个传感器的监测和按预设的固定间隔的对原始的数据的捕获，从而保证了对田间环境的各个方面的细微的变化都能被捕捉到。如通过超声波的风速风向传感器的实时的信号输出以及对作物的叶面湿度的持续的监测表明了对作物的表面水分的状态的良好的掌握。

　　2)基于对各类传感器的实时信号的采集、模拟/数字的转换后，经过内置的先进的算法的对数据的降噪、校准等一系列的预处理工作将其生成标准的数据。借助对边缘计算的充分利用，我们就可以将复杂的决策逻辑在本地就地完成，从而大大地提升了系统的响应速度和对外的响应能力。

　　3)借助加密的安全通道将经过的标准化的数据通过选定的通信模块传输至云端的平台上，既保证了数据的安全性又能有效的节省了大量的数据的存储和传输的成本。通过对应的本地存储及后期的补传模式的保障机制，对于那些偏远的无网络的地区的用户也能有效的保证数据的不丢失。

　　凭借对接收的数据的深入的云端的分析既能将实时的监测数据通过手机的APP或电脑的终端向用户推送出来，又能通过对接收的数据的深入的云端的分析当参数的数据超过了我们预先设定的阈值时就能自动的触发出相应的灾害的预警，同时也能通过对接收的数据的深入的云端的分析结合作物品种的特性对相应的作物输出出精准的种植的建议。

　　采用对数字农业的全方位的把握和深入的探索手段，我们不难发现其田间的气象站其实就是一台台的“感知层—传输层—应用层”的物联网的系统的集成，将高的精度的感知、智能的化的处理、稳定的化的传输将田间那些分散的、杂乱的、难以整理的环境的数据都转化为农业生产的可靠的、可控的、可预测的决策的依据，从而真正的实现了从“经验的种植”到“数据的种植”这一由感性到理性的从“粗放的种植”到“精准的种植”的历史的转变。