TWS-3N型农田小气候观测站
一、 概述
由于不同农作物生长的小气候环境条件不一样，所形成的各自小气候特征会直接影响农作物的生长发育进程和产量。通过对农田、温室和林场小尺度环境的实时气象要素数据的观测，通过对所观测的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的措施非常重要。
TWS-3N农林小气候观测站专门为农田、林场和温室等小尺度气象生态观测、考察和研究而开发生产的多要素气候环境观测系统，它能对与植被和农作物生长密切相关的土壤、水、气、风、光照、热量和温湿度等环境参数进行连续监测，实现对设施农业和林场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。对病虫防治、作物生产和商业及研究分析提供强有力的科学数据支持。所以建设农林小气候观测气象站，对发展现代农林、育良种挖特色造精品的精致农业和推进农村经济转型升级具有战略意义，而且对都市农业的新品种先育、载培技术研究和种苗培育提供现代的、低碳节约环保型种值气候环境提供科学的数据依据，保驾护航的作用。
二、设计依据及执行标准
1.《GB/T-20524-2006 农田小气候观测仪》 国家标准
2.《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）
3.《地面气象观测规范》 中国气象局2003 版
4.《QX/T-2000Ⅱ 自动气象站行业标准》
5.《现代农业气象服务示范县创建标准（试行）》
6.《农业气象自动化观测技术要求》
7.现代农业气象发展规划》
三、 技术特点
1. 外观及性能:
a. 卓越的电磁兼容设计和严格的环境适应性设计,可在恶劣的环境中使用，测量精度高，稳定性可靠，无人值守，产品技术指标符合气象观测规范要求；
b. 整机防护级别为IP66 级，可在各类恶劣的野外环境下全天候工作; 快速防水插头防护级别为IP68; 可在高寒地区使用;
2. 要素扩展灵活：
a.完整的农业气象系统，适合农业生产、科研和标准测量，满足农田气象观测的业务要求.
b.DIY设计，要素扩展灵活，组合灵活，可根据实际观测需要增减相关气象传感器，可按要求关闭不需要的参数通道。随时可以在现场通过挂接分采集器的办法扩充气候测量要素，而不需要对原有系统作实质性的改动或更新。
3.通讯方式：网络化基站布点模式，可以实现多点自动气象站布网监测，也可满足局域网内数据共享查看。
a.有线方式：RS232/RS485/USB等标准通讯接口；
b.无线方式：GSM/GPRS/CDMA等无线网络方式实现异地远程监测，
4.可以开放通讯指令代码，与用户的其他监测控制软件无缝对接，协助完成气象数据的采集和自动控制及工作模式的切换。
5.TWS系列多功能数据采集器：
a.整体设计，结构紧凑，不锈钢+铝合金，表面喷塑，户外专用型，防水防腐，防护级别为IP66 级，
b.内嵌大屏幕LCD液晶显示屏和反馈式触摸按键，
c.存储数据：1-60分钟可设，并可实时显示相关气象要素值
6.供电方式：
a.常规电源： AC 220V或DC12V；
b.太阳能供电系统：单晶硅DC12V/24V，铅酸太阳能专用蓄电池及控制器。
7.专用标准风杆:根据标准风杆的高度可配置单拉索和双拉索，以增加抗拉强度和牢固性；
采用可放倒式设计，不锈钢和锌合金处理的材料，表面部份喷红色和白色，具有材质强度高、防腐蚀性能好的特点，可广泛应用于城市、野外或海岛等不同的环境。
8.防雷装置:避雷针：铜制材料，有效避直击雷；避雷绝缘支架：绝缘材料
9.特珠显示功能：可以将气象监测数据同步上传到学校、单位网站上和操场、暴晒场和农田户外LED显示屏，方便学生、老师及测试人员和参观人员进行查看，及时了解天气变化情况。
10.冰传感器：分别采用荷重称重原理磁致伸缩原理，通过测量圆柱杆表面结冰重量确定冰层厚度或者通过测量振管的谐振频率就可确定传感器表面冰层厚度。应用于气象台站、微波中继站的微波天线、风能发电机、高速公路、高速铁路及高压输配电线路的铁塔等场所的结冰重量及厚度检测和除冰控制。
11.降雪传感器：利用降雪监测仪及时取得降雪信息，及时向群众公布，以便群众及时了解气象信息，为起居生活做好准备，减少人身次要灾害。也可将偏远公路、铁路沿线和机场积雪情况及时准确的反映至调度中心，便于调度人员对紧急情况做出及时反应，做好除雪应急预案，避免造成重大事故。
12. 维护方便
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。
四、主要技术指标（可根据自身需求进行选择不同的气象传感器进行组合成多功能气象站）
4.1 选配气象要素传感器标准技术参数
序号 | 要素传感器 | 技术参数 | 说明 | ||
测量范围 | 分辨率 | 测量精度 | |||
1 | 环境温度 | -50～+80℃ | 0.01℃ | ±0.05℃ |
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2 | 环境湿度 | 0～100% | 0.1% | ±2%(≤80%时) ±5%(>80%时) |
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3 | 露点温度 | -40～50℃ | 0.1℃ | ±0.1℃ |
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4 | 风 向 | 0～360° | 3° | ±3° |
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5 | 风 速 | 0～65m/s | 0.1m/s | ±(0.3+0.03V)m/s |
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6 | 大气压力 | 500～1100hPa | 0.1hPa | ±0.5hPa |
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7 | 太阳辐射 | 辐射范围：0-2000W/m2 光谱范围：300-3000nm 灵敏度:7~14μv/W/m² | 1 W/㎡ | ≤5% | 国家一级表 |
8 | 光 照 度 | 0～200000lux | 1lux | ±7％ |
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9 | 直接辐射 | 辐射范围：0-2000W/m2 光谱范围：300-3000nm 灵敏度：7~14μV/W/m² | 1 W/㎡ | ≤5% |
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10 | 日照时数 | 0～24h | 0.1h | ±0.1h |
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11 | 光合有效 | 辐射范围：0-10000μmol/m2/s 光谱范围：400-700nm 灵敏度： 3～30µV/µmols-1m-2 | 1 W/㎡ | ≤3% |
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12 | 紫外辐射 | 辐射范围：0-300W/m 光谱范围：280-400nm 灵敏度：10~500μV/W/m2 | 1 W/㎡ | ≤3% | 国家一级表 |
13 | 蒸 发量 | 0～100mm | 0.1mm | ±1.5% |
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14 | 二氧化碳 | 0～1000ppm | 1ppm | ±20ppm |
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15 | 土壤温度 | -50～+80℃ | 0.1℃ | ±0.1℃ |
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16 | 土壤水份 | 0～100% | 0.1% | ±2% |
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17 | 叶面湿度 | 0（干）～100%（湿） | 0.59% | ＜10% |
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18 | 降水量 | 0-999.9 mm | 0.2mm | ±0.4mm(≤10mm) ±4%（>10mm时） |
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19 | 微风速 | 0.5～15m/s | ±3% | 0.1m/s |
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20 | 热流量 | -500～+500 W/m2 | 1 W/m2 | ＜5% |
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21 | 黑球温度 | -40～50℃ | 0.01℃ | ±0.08℃ |
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22 | 冠层红外温度 | -40～70℃ | 0.1℃ | ±0.5℃ |
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23 | 水温 | -10～50℃ | 0.1℃ | ±0.2℃ |
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24 | 水质 | 溶解氧：0～20ppm pH值：0～14pH 电导率：0～1000μS |
| ±0.3ppm ±0.2pH ±1%FS |
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25 | 紫外线指数 | 0～16 | 0.1 | ≤5% |
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26 | 5073冰传感器 | 温度：-40-85℃ 测 量：0-10kg，0-25kg或者0-50kg | 1g | ±50g | 测冰 |
27 | 5074冰传感器 | 温度：-55～125 ℃ 功率消耗:传感方式下 < 15 w |
| 除冰方式下<80W | 测冰及除冰 |
28 | TWS80超声波降雪传感器 | 雪深：0-2.5m 超声频率：50kHz 波束宽度：22° 工作温度：-45℃ ～+ 50℃ | 1 mm | ±5mm 或±0.2 %FS |
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29 | WS200超声波风速风向计 | 风向: 0-360° 风 速：0-60m/s |
| 风向: 35m/s) | IP66,可加热 德国 |
4.2 数据处理系统及其他技术参数
序号 | 名 称 | 型号 | 技术参数 | 说明 |
1 | 多功能数据 采集器 | TWS系列 | A/D转换：32Bit 扫描频率：100HZ 模拟通道：22个 模拟电压范围：+-5000mv 模拟电压精度：+-（读数*0.1%+偏移量）， 测量辩率：0.48uv； 开关激发通道：8个电压，4个电流 脉冲通道：6个； 协议支持：支持BODBUS RTU、RS232/485、无线通讯协议 内存：2M 耗电量：35mA |
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2 | 分析软件 | TWS | 运行环境：支持WindowsXP、vista和Win7系统; 显示及存储：实时采集，实时显示,实时存储，存储条件可设； 文件格式: （1）EXCEL或PDF标准文件,可统计分析和二次编缉； （2）实时要素曲线及历史曲线走势图表； 气象要素智能动态生成及参数修正功能； 数据报表：生成日报表、月报表和年报表； |
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3 | LED气象显示屏 | LED | 单色、双基色、全彩色三种可选择 尺寸：可定制 支持RS232、远程拨号和GPRS，可实现远程显示功能 屏体结构：野外型设计，防阵风和防腐蚀能力强 |
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4 | 专用风杆 | 不锈钢 | 尺寸：直径Ø63和 Ø40，高度：10米、6米和3米 拉索: 材质:304型不锈钢，抗拉强度: 28kN 抗风强度: 75m/s 其他：风杆亦可根据用户需求定制尺寸或颜色 |
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四、 TWS-3N型农田小气候观测气象站配置选项
序号 | 类别名称 | 应用环境 | 推荐选项说明 |
1 | TWS-3N农业气象自动化观测站 | 水稻田 | 风向、风速、雨量、总辐射、光合有效辐射1 层；温度、湿度3 层；稻田水温2 层、作物发育期观测1 层 |
春玉米 | 风向、风速、雨量、总辐射、光合有效辐射1 层；温度、湿度3 层；土壤温度6 层；土壤水分8 层； 作物发育期观测1 层 | ||
冬小麦-夏 玉米 | 风向、风速、雨量、总辐射、光合有效辐射1 层；温度、湿度4 层；土壤温度5 层；土壤水分8 层；作物发育期观测1 层 | ||
棉花 | 风向、风速、雨量、光合有效辐射、红外冠层温度1层；温度、湿度3 层；土壤温度6 层；土壤水分5 层；作物发育期观测2 层 | ||
油菜 | 风向、风速、雨量、总辐射、光合有效辐射1 层；温度、湿度3 层；土壤温度5 层；土壤水分4 层；作物发育期观测1 层 | ||
林果 | 风向、风速、雨量、光合有效辐射1 层；温度、湿度3层；土壤温度5 层；土壤水分6层；作物发育期观测1层 | ||
牧业 | 风向、风速、雨量、温度、湿度1 层；土壤温度6 层；土壤水分5 层；作物发育期观测1 层 | ||
2 | 农田小气候自动气象站 |
| 风向、风速、雨量、温度、湿度2 层；土壤温度5 层;土壤水分5 层 |
3 | 设施农业自动气象站 | 标准配置
| 棚室外观测：风向、风速、温度、湿度、雨量、总辐射1 层 |
棚室内观测：温度、湿度、总辐射、光合有效辐射、二氧化碳浓度1 层；土壤温度5 层 | |||
作物发育期观测2 路：棚室内、外 | |||
简化配置 | 棚室内观测：温度、湿度、总辐射、光合有效辐射、二氧化碳1 层；土壤温度5 层；土壤水分5 层 | ||
4 | 水质观测自动气象站 | 水体周边 | 气温、风向、风速、降水、气压、雨量1层 |
水体 | 溶解氧、电导率、pH 值1 层；水温5 层 | ||
说明 | 以上为推荐要素配置，用户可以根据自身情况自由按4.1项进行DIY配置！ | ||
