一、項(xiàng)目背景

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件密切相關(guān)，氣象災(zāi)害是影響農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)增收的核心制約因素之一。當(dāng)前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測模式存在諸多痛點(diǎn)：監(jiān)測滯后，響應(yīng)時(shí)間長;數(shù)據(jù)片面，難以覆蓋大氣-冠層-土壤全維度;報(bào)警不及時(shí)，傳統(tǒng)預(yù)報(bào)平均提前量僅8小時(shí)，且覆蓋范圍有限，無法滿足精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。同時(shí)，農(nóng)業(yè)氣象觀測點(diǎn)覆蓋率僅為6.8%，以形成全域精密監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

智慧農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測系統(tǒng)依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)的全域感知、智能分析、精準(zhǔn)報(bào)警與科學(xué)決策，已成為推動農(nóng)業(yè)從經(jīng)驗(yàn)種植向數(shù)據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)型、提升農(nóng)業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)能力、保障糧食安全的關(guān)鍵舉措。

二、架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用四層架構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)全域感知、智能傳輸、精準(zhǔn)分析、主動服務(wù)的全流程協(xié)同運(yùn)作。

1.感知層：全域數(shù)據(jù)采集終端

作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)源頭，構(gòu)建大氣-冠層-土壤立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)不同農(nóng)業(yè)場景精準(zhǔn)部署監(jiān)測設(shè)備。

2.傳輸層：穩(wěn)定高效數(shù)據(jù)鏈路

采用5G+LoRa+NB-IoT多模無線通信技術(shù)，構(gòu)建分層級數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，適配不同場景的通信需求，建立數(shù)據(jù)緩存機(jī)制，避免極端天氣導(dǎo)致通信中斷時(shí)數(shù)據(jù)丟失。

3.分析層：智能數(shù)據(jù)處理引擎

作為系統(tǒng)“大腦”，整合邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)與云端平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、模型分析與智能決策，支持歷史數(shù)據(jù)追溯與趨勢分析。

4.應(yīng)用層：多終端服務(wù)體系

面向農(nóng)戶、農(nóng)業(yè)合作社、農(nóng)業(yè)部門等不同用戶，提供多樣化終端服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)直達(dá)用戶、服務(wù)精準(zhǔn)落地。

三、核心功能

1、全要素精準(zhǔn)監(jiān)測

實(shí)時(shí)采集空氣溫濕度、土壤墑情、光照、降雨量、風(fēng)速風(fēng)向等多項(xiàng)核心指標(biāo)，數(shù)據(jù)更新周期可調(diào)整，監(jiān)測精度滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。

支持不同作物、不同區(qū)域監(jiān)測數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計(jì)與對比分析，生成日/周/月監(jiān)測報(bào)告，直觀展示氣象條件變化趨勢。

通過無人機(jī)巡檢與固定監(jiān)測站數(shù)據(jù)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)大面積農(nóng)田點(diǎn)面結(jié)合的全方位監(jiān)測，消除監(jiān)測盲區(qū)。

2、智能分級報(bào)警

針對暴雨、霜凍、高溫、干旱、大風(fēng)、病蟲害等6大類農(nóng)業(yè)氣象風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)置分級報(bào)警閾值。

按風(fēng)險(xiǎn)等級推送不同通知方式：一般風(fēng)險(xiǎn)通過APP消息推送，較高風(fēng)險(xiǎn)通過短信提醒，高風(fēng)險(xiǎn)(如臺風(fēng)、特大暴雨)觸發(fā)APP彈窗+短信+電話緊急告警，確保報(bào)警信息無遺漏。

報(bào)警信息同步包含風(fēng)險(xiǎn)影響范圍、持續(xù)時(shí)間、應(yīng)對建議，如暴雨前及時(shí)疏通排水渠道、霜凍前覆蓋地膜保溫，提升農(nóng)戶應(yīng)對能力。

3、科學(xué)決策支持

結(jié)合作物生長周期與實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，自動生成個(gè)性化農(nóng)事建議，如根據(jù)土壤墑情推薦灌溉時(shí)間與灌溉量、根據(jù)光照與溫度數(shù)據(jù)優(yōu)化施肥時(shí)機(jī)。支持歷史氣象數(shù)據(jù)與作物產(chǎn)量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，為作物品種選育、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐。

Web端管理平臺：面向農(nóng)業(yè)管理部門與規(guī)模化農(nóng)場，提供數(shù)據(jù)可視化展示、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表導(dǎo)出、設(shè)備遠(yuǎn)程管控、報(bào)警閾值設(shè)置等功能，支持區(qū)域農(nóng)業(yè)氣象狀況全局監(jiān)控。

移動APP：面向農(nóng)戶，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看、分級報(bào)警推送、農(nóng)事建議提醒、一鍵報(bào)修等功能，操作簡單直觀，確保報(bào)警信息快速觸達(dá)。

田間LED顯示屏：支持在集中種植區(qū)域部署戶外LED屏，實(shí)時(shí)展示關(guān)鍵氣象數(shù)據(jù)與報(bào)警信息，方便老年農(nóng)戶等不熟悉智能設(shè)備的群體獲取服務(wù)。

第三方對接：支持與農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)、溫室溫控系統(tǒng)、農(nóng)機(jī)調(diào)度平臺等對接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與自動化聯(lián)動控制。

4、自動化聯(lián)動控制

與田間灌溉系統(tǒng)、溫室通風(fēng)機(jī)、遮陽網(wǎng)、加濕器、增溫設(shè)備等聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)自動調(diào)控：如土壤濕度低于閾值時(shí)自動啟動滴灌系統(tǒng)，大棚溫度超標(biāo)時(shí)聯(lián)動風(fēng)機(jī)通風(fēng)，霜凍報(bào)警時(shí)觸發(fā)增溫設(shè)備運(yùn)行。

支持遠(yuǎn)程手動控制農(nóng)業(yè)設(shè)施，農(nóng)戶通過APP即可一鍵啟動/關(guān)閉灌溉、溫控設(shè)備，降低人工投入。

記錄設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)與調(diào)控效果，形成閉環(huán)反饋，持續(xù)優(yōu)化聯(lián)動控制策略。

四、多場景應(yīng)用

1.大田種植：重點(diǎn)監(jiān)測暴雨、大風(fēng)、干旱等災(zāi)害，聯(lián)動排水與灌溉系統(tǒng)，保障小麥、玉米、水稻等主糧作物生長，減少澇災(zāi)、旱災(zāi)損失。

2.設(shè)施農(nóng)業(yè)：精準(zhǔn)調(diào)控大棚溫濕度、二氧化碳濃度，報(bào)警高濕導(dǎo)致的灰霉病，提升蔬菜、瓜果產(chǎn)量與品質(zhì)，降低能耗。

3.果園/茶園：監(jiān)測霜凍、冰雹風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)果實(shí)采摘時(shí)機(jī)，提升果品糖分與色澤，報(bào)警霜霉病、白粉病等病害。

4.節(jié)水農(nóng)業(yè)區(qū)：基于蒸散量與土壤墑情數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)計(jì)算作物需水量，實(shí)現(xiàn)以水定產(chǎn)，避免土壤鹽漬化，節(jié)約水資源。

五、應(yīng)用效益

1.降本增效：精準(zhǔn)灌溉減少水資源消耗，精準(zhǔn)施肥降低肥料用量，自動化調(diào)控減少人工投入，提升作物商品率，顯著提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。

2.減少損失：秉持早發(fā)現(xiàn)早報(bào)警的原則，降低災(zāi)害損失。

3.保障糧食安全：通過精準(zhǔn)監(jiān)測與科學(xué)防控，提升農(nóng)業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)能力，穩(wěn)定糧食產(chǎn)量，為國家糧食安全提供堅(jiān)實(shí)保障。

4.推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化：促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)與農(nóng)業(yè)深度融合，提升農(nóng)業(yè)智能化水平，助力鄉(xiāng)村振興。

5.提升管理效率：為農(nóng)業(yè)管理部門提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐，優(yōu)化防汛抗旱、災(zāi)害防控等決策流程，提升公共服務(wù)能力。

6.減少資源浪費(fèi)：精準(zhǔn)灌溉與施肥降低水資源、化肥消耗，減少農(nóng)業(yè)面源污染，保護(hù)土壤與水資源環(huán)境。

7.推動綠色農(nóng)業(yè)：通過病蟲害精準(zhǔn)報(bào)警減少農(nóng)藥使用量，降低農(nóng)藥殘留，提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展。

8.應(yīng)對氣候變化：長期監(jiān)測數(shù)據(jù)為農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化研究提供微觀數(shù)據(jù)支撐，助力制定科學(xué)的氣候適應(yīng)性策略。