农业气象观测系统主要用于观测农作物生长的环境，通过对环境要素，温度、湿度、辐射、光合有效辐射、风速风向、土壤水分、降水等数据的收集，分析得到小环境内农作物与环境之间的物质与能量交换，亦可通过多套农业气象站之间的对比，获得农作物适宜的生长环境。同时我们也能根据客户观测要求，为客户定制其他所需的观测要素。农田气象观测系统对农业科研、生产有着非常重要的意义。

    系统一般测量要素：

    空气温度湿度、风速风向、大气压力、雨量、太阳辐射

    可选配测量要素：

涡度相关、日照时数、光合有效辐射、土壤温度、土壤湿度、四分量净辐射等

特点

自动采集、测量精度高、配置灵活、长期监测、大存储容量无需维护

1-2 梯度观测系统

梯度观测系统主要用于观测小气候垂直梯度变化，由于小气候具有自身固有的特点，其强烈的日变化和脉动性质，在垂直梯度上的变化一般大于水平尺度。而且垂直梯度变化具有明显的日变化特征，在生态环境研究中有十分重要的意义。

同时梯度观测系统也是涡动协方差系统的重要补充，能够为涡动协方差系统提供重要的气象环境背景资料，如梯度气象监测系统测量得到的风、温湿梯度观测、辐射收支观测及土壤观测等。

我们在设置观测梯度时，一般分为如下几个观测梯度，地上部分、地面部分、地下部分。普通的背景梯度观测系统或是垂直风温湿观测系统，根据需要设置地面部分即可，地面至塔顶根据塔的高度设置3-7层或是更多，每层配置空气温湿度、风速风向传感器即可。

能量平衡综合观测系统观测要素：

空气温湿度、风速风向、开路涡度相关测量仪、四分量辐射、土壤热通量、土壤温度、土壤水分、光合有效辐射、雨量、大气压力、红外表温

可根据客户需要进行减少或增加配置

特点

应用广泛、支持多站组网、长期监测无需维护、数据远距离传输，避免上塔取数据；

1-3 涡动相关系统

通量观测，适用于森林、草地、农田、沙漠及城市等各种下垫面环境，广泛应用于中科、林科、农科、气象局及各科研领域，对区域碳、水循环过程的研究，作为生态系统与大气之间的CO2、H2O和能量交换信息的有效手段，为分析地圈-生物圈-大气圈的相互作用，评价陆地生态系统在碳循环中的作用提供重要的数据基础，为大尺度、长期和连续的科学研究提供支撑。

　　美国Campbell Scientific Inc.（CSI）的通量观测系统已在国内各领域得到广泛应用，科学、林科及农科等不同领域的生态站已实现网络化观测。

近地层通量观测系统是空气动力学梯度法、涡度相关法和能量平衡法的高度结合，相互印证，确保了长期观测数据的有效性，是边界层研究的重要手段。通常由两个部分组成，一个是涡动协方差系统，另一个是背景梯度系统。这两个部分彼此结合，却又相互独立，它们采用两个数采单独来运行，保证了系统的稳定性和数据的有效性。

涡动协方差系统---通量观测的标准方法

涡动协方差系统，亦称涡度相关系统，是一种微气象学的测量方法，采用涡度相关原理，利用快速响应的传感器来测量大气下垫面的物质交换和能量交换，它是一种直接测定通量的标准方法，已成为近年来测定生态系统碳、水交换通量的关键技术，得到了越来越广泛的应用，并逐渐成为国际通量观测网络的主要技术。

涡动协方差系统可以测量显热通量、潜热通量、动量通量、摩擦风速，以及其它物质通量（如CO2等），主要应用在边界层理论研究、大气扩散、能量收支研究、水分及其它物质收支研究等众多领域。

工作原理：

　　系统实际运行中，超声风速仪高频响应三维风速（Ux、Uy、Uz）和虚温（Ts），CO2/H2O分析仪高频响应CO2和H2O，数据采集器实时采集这些变量数据，并对其做同步处理，之后在线计算得到感热通量、潜热（水汽）通量、CO2通量、动量通量及摩擦风速，以及这些数据所需的协方差/均值等，并将计算结果保存在数据采集单元，以此同时各种高频变量的原始数据也会保存在数据采集单元中，用户可以对这些原始数据进行后期处理（分析和插补），从而获得理想通量数据。

注：从湍流原始数据到通量产品生成的整个过程，质量控制／质量保证必不可少，如对原始数据的异常值剔除，水汽／ＣＯ^２数值采集相对于垂直风速的时间滞后订正以及观测结果的代表性（Footprint）的检验等。

涡度相关法特点：

　　◆ 理想的微气象测量方法，原理上不基于任何假设，无需经验参数，计算方法有完善的理论论证；

　　◆ 连续观测CO2、H2O通量和环境要素，评价不同时间尺度的碳水通量特征及其环境响应；

　　◆ 相对较大的空间代表性（几百米至几公里），填补了航空观测与地面定点调查之间的空间尺度，是地球观测系统的主要内容。

　　与涡度协方差系统相配套的系统主要包括能量平衡系统、背景（梯度）气象站、廓线系统等。

   案例图：

1-4 温室大棚气象观测

温室大棚小气候的观测目的在于了解温室大棚措施的气象效应，鉴定温室大棚的小气候性能。也适用于进行作物温室环境平行观测，以确定作物的农业气象指标或对温室大棚调控措施的小气候效应进行鉴定，也可以用于生产管理中的温室小气候监测。

案例图

系统一般测量要素：

空气温度、空气湿度、光合有效辐射、净辐射、土壤水分传感器、土壤温度传感器

可根据客户需要进行减少或增加配置

特点

u  配置简单

u  部署快速

u  研究碳、能量和水分平衡

1-5 山地气候观测

山地气候是为复杂的气候类型，我国观测点较少，气象资料缺乏，有句谚语‘一山有四季，十里不同天’，不同区域的差异性较大，表现为不同的气候特征。所以山地气候观测在研究山地气候特征，以及山地对大气运动的影响等方面，具有非常高的科研价值。

针对山地气候的特殊性，我们选择在山地的高寒、高温、多变等恶劣条件下，仍能有的表现的传感器和数据采集器，同时能针对不同要求进行加工，保证其系统稳定性，为采集高质量的数据提供保障。在山地观测中，由于自身的特殊性，测量要素差异性较大，我们根据客户的需要进行选择配置传感器。

特点

u  恶劣环境运行

u  电台、GPRS、3G、4G数据传输

u  手机数据接收App

u  多种供电方式可选

案例图：

1-6湿地小气候观测系统

湿地小气候观测系统专门为监测湿地小气候气象因子量身定制，湿地生态气象观测站对于研究气候变化与生态环境的关系具有重要意义。主要观测天气要素（温湿度、风速风向、压力、降水）、辐射（辐射、净辐射、光合有效辐射）和蒸发等。

系统特点

1. 实时监测温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、太阳净辐射、土壤平均温度、土壤湿度、土壤热通量等多种气象参数，气象观测要素的配置方式可以根据项目的实际情况进行灵和配置。

 2. 象数据采集仪具有气象数据采集、实时时钟、定时存储、参数设定、参数和气象历史数据掉电保 护等功能。

 3. 标准RS232/485/USB通讯功能，支持标准MODBUS通讯协议，可以通过有线连接、局域网连接、 光纤连接、Modem 连接、GPRS 移动通讯、数传电台、4G 通讯、北斗卫星通讯等多种通讯方式与气象站接收服务器组成气象监测系统。

4. 电源供电系统有市电220V、直流 5V、12V 和太阳能供电系统多种方式进行选择。气象数据采集器配备有绿色节能电源管理模块系统，如使用太阳能系统方式供电，可保证连续阴雨天情况下十天无断电稳态工作。

5. 采用不锈钢轻金属支架和野外防护箱，外形美观、耐腐蚀、抗干扰，可长期运行于各种恶劣的室外环境。

6. 完善的防雷击、抗干扰等保护措施。在电子线路方面采用了防雷、噪声抑止等多种抗干扰措施，在硬件和软件设计方面采用了降额设计、电磁兼容设计、野值剔除等多种可靠性设计技术，可靠运行于各种恶劣的野外环境，低功耗、高稳定性、高精度、可无人值守。

1-7林业气象观测系统

 一、   概述

温度、水分、风等气象因子对森林的组成和分布有重要的影响，林业气象是研究森林与气象条件间的相互关系，研究林木的生长发育和树种的分布受气象条件的影响和制约，是促进森林生产和防止森林灾害的必要条件。

林业气象观测系统是一套根据森林的气候特点，研制的适用于森林研究的气象观测系统，可以搭配不同类型的传感器，主要观测天气要素（温湿度、风速风向、压力、降水）、作物要素（辐射、农作物表面温度）和土壤墒情（土壤温湿度及土壤热通量）等多个观测要素，系统具有交流及太阳能供电两种模式可供选择，并提供多样化的安装附件，保证系统在野外环境下长期稳定工作，系统配有多种数据传输方式，通过GPRS/CDMA等无线通讯方式进行数据传输，系统可以方便的接入地面气象观测及各类研究型网络，同时，系统具有就地数据存储功能，系统坚固耐用，可为森林研究提供数据支撑。

二、   设计依据

1、     《地面气象观测规范》

2、     《农业气象观测规范》

三、   系统组成

林业气象观测系统包括气象要素观测单元、供电单元、数据采集、存储及传输单元、系统安装附件。

1-8道路气象站

道路气象站以能见度、天气现象及路面状况监测为核心，并同时测量相关的基本气象参数，为交通管理部门实时提供气象和道路状态数据来保证行车安全；同时也为交通气象预报提供及时、客观的观测资料；从而提高预报准确率。

该道路气象站可以根据需要，设置数据阈值报警，当观测某一气象要素过报警值时，可以设置邮件发送提醒，同时该站使用3G/4G网络进行数据传输，具有非常高的及时性。

特点

u  无人值守

u  支持3G/4G数据传输

u  可接入后台系统

u  可设置阈值报警

二、一体式气象站

2-1 WXT530多功能气象站

Vaisala WXT530多功能气象监测系统是原Vaisala WXT510的升级型号，能够对风速、风向、温度、相对湿度、大气压力、降雨等6种气象要素进行实时监测。

WXT530体积小巧、结构紧凑、安装简便，非常适合于气象站、建筑物、码头、港湾、户外活动场所等需要对当前气象进行实时监测的场所。

WXT530内置的Vaisala WINDCAP传感器采用超声波来测量水平风速、风向。对降雨的测量则是通过Vaisala RAINCAP®传感器来完成的，它是利用雨滴对传感器表面的撞击来实现对降雨量、降雨强度、持续时间等信息的实时监测的，与传统雨量桶相比具有的优势。而其配备的PTU模块则赋予WXT530对大气压力、温度和相对湿度进行实时监测的能力WXT530具备加热功能，不仅能够对风速、风向、降雨进行温度补偿修正，而且能够防止水汽、结冰、雾气等对测量产生的影响，以保证测量数据的准确性。

WXT530配有多种类型的数据传输接口，能够支持SDI-12、USB、RS-232、RS-422和RS-485等传输接口，极大得方便了用户采集、整理、分析测量数据。

WXT530耗电量很低，可以采用太阳能供电，使其在遥远地区也能正常工作。其安装使用也十分方便，利用配套的安装支架（选配），单人即可实现快速安装。

主要技术参数

工作环境：-52℃~60℃，0~ RH

供电：5~32VDC

电耗：3mA，12VDC

加热电压：5~32VDC；5~30VAC（RMS）

数据接口：SDI-12，RS-232，RS-422，RS-485，USB

防护等级：IP66

外形尺寸：23.8cm（高）×11.5cm（直径）

重量：650g

风

量程：0~60m/s，0~360o

精度：±3%（10m/s时），±3o

输出分辨率：1°；0.1m/s

反应时间：0.25s

温度

量程：-52℃~60℃

精度：±0.3℃（20℃时）

输出分辨率：0.1℃

相对湿度

量程：0~ RH

精度：±3% RH（0~90% RH时），±5% RH（90~ RH时）

输出分辨率：0.1% RH

大气压力

量程：600~1100hPa

精度：±0.5hPa（0℃~30℃时），±1hPa（-52℃~60℃时）

输出分辨率：0.1hPa

降水

输出分辨率：0.01mm

精度：优于5%（依天气情况而定）

量程：0~200mm/h，出测量范围会降低测量精度

降雨强度：1分钟以内10秒计次的平均值

冰雹输出分辨率与单位：0.1采样数/cm2，1个

冰雹持续时间：自探测到冰雹，立即计算每10秒的增加量

2-2 MetPak系列一体式气象站

MetPak系列产品是一款由英国Gill Instruments Ltd.推出的集多种功能于一身的多要素一体式气象站，系列一体式气象站采用模块化设计理念，可根据需要灵活添加多种不同的测量设备，测量多种不同的气象参数，同时还可根据实际需要，选择WindSonic（M）、WindObserver70、WindMaster（Pro）等不同精度类型的超声风速风向传感器。它具备良好的防护性能，采用防紫外线热塑性外壳，并通过了BS-EN 60945测试，非常合适用于海洋环境。

MetPak系列一体式气象站可提供RS-232、RS-422、RS485或SDI-12等多种输出方式（用户自选），方便易用。它还配有MetView软件用于数据下载和显示，您也可以使用MetSet软件对MetPak系列气象站进行设置操作。

MetPak为该系列气象站的基础型号，可对大气压力、空气温/湿度、露点温度、风速/风向（选配）6个气象要素进行测量。MetPak RG在MetPak的基础上增加了对雨量筒的支持，可同步测量降水。MetPak Pro则进一步增加了模拟输入接口，可接入其他支持模拟电压或模拟电流的气象传感器（如水位、日射强度、大气压和土壤温度传感器等）。

Metpak型

主要技术参数

测量传感器：风速、风向、温度、湿度、气压

风速：0~60m/s；±2%

风向:：0~359°;±3o;无死角

温度：-35℃~+70℃；±0.1℃

湿度：0~ RH：±0.8%RH

气压:600~1100hPa;±0.5hPa

数字输出（选择）：RS-232/422/SDI-12/RS-485点对点/modbus

MetPak  pro型

测量传感器：风速、风向、温度、湿度、气压（2个模拟输

入，1个雨量输入）

主要技术参数

风速：0~60m/s；±2%

风向:：0~359°;±3o;无死角

温度：-35℃~+70℃；±0.1℃

湿度：0~ RH：±0.8%RH

气压:600~1100hPa;±0.5hPa

数字输出（选择）：RS-232/422/SDI-12/RS485点对点/modbus

MetPak  RG型

测量传感器：风速、风向、温度、湿度、气压、雨量

 主要技术参数

风速：0~60m/s；±2%

风向:：0~359°;±3o;无死角

温度：-35℃~+70℃；±0.1℃

湿度：0~ RH：±0.8%RH

气压:600~1100hPa;±0.5hPa

雨量:0-1000mm/小时，±2%

数字输出（选择）：RS-232/422/SDI-12/RS485点对点/modbus

2-3 LUFFT一体式气象站

德国Lufft公司生产的WS系列一体式气象站可测定空气温湿度、气压和风速风向。通过电容式传感器测定大气相对湿度。利用一个的NTC模块测定大气温度。利用超声波原理进行测定风速风向。利用24GHz的多普勒雷达测定每一滴雨/雪滴的滴落速度，从而计算出降水强度、降水类型和降水量。所有指标集成在一个传感器中，免维护，开放通信协议(Lufft-UMB protocol)。

技术参数

尺寸

直径150mm；

高度：345mm；

重量 2.2kg

接口 RS485；2线；半双工

电源 24 VDC；<4VA (without heating)

环境温度 -50~60℃

环境湿度 0~ R.H.

加热 40VA at 24VDC

线缆长度 10m

气温

原理 NTC ( 负温度系数；热敏电阻 )

测量范围 -50~60℃

单位 ℃

精度 ±0.2°C (-20~50°C)，±0.5°C (>-30°C)

相对湿度

原理 电容式传感器

测量范围 0~ R.H.

单位 % R.H.

精度 ±2% R.H.

气压

原理 MEMS电容

测量范围 300~1200 hPa

单位 hPa

精度 ±1.5hPa

风向

原理 超声

测量范围 0~359.9°

单位 °

精度 ±3°

风速

原理 超声

测量范围 0~60 m/s

单位 m/s

精度 ±3 m/s 或 3%（0~35 m/s）

降水

分辨率 0.01 mm

重现性 > 90%

水滴大小测量范围 0.3~5 mm

降水类型 雨/雪

安装杆适合于直径 60 – 76 毫米

2-4英国Gill MaxiMet 微型气象站

英国Gill MaxiMet 微型气象站是一款的小型气象站，符合国际气象测量标准。

产品特点：

1：蓝牙通信

2：便于安装

3：一体化设计

4：免维护

5：高质量制造

6：配备软件

产品应用：

建筑和工业控制：绿色环境控制、智能建筑管理、采暖通风和空调(HVAC),环境监测,降低风险,决策、规划、资源管理、污染控制。

运输：铁路、港口、公路、桥梁、隧道、机场、直升机停机坪,内陆水道。

沿海:海洋、港口和港口、洪水管理、商业和国内使用。

农业:培养和管理的动植物、作物喷洒、,温室控制、水培法、生物技术、病虫害控制、自动化系统、预测。

安全:公园、脚手架、乘坐安全,临时设施。

教育:教育气象站,绿色能源项目,学校,大学,博物馆,游客中心,文化遗址。

商业:保险风险管理,与互补技术的集成,如灰尘和噪音。

能源:应急，光伏发电、太阳能。

主要技术参数：

风速：0-60米/秒，±3-5%

风向：0-359°，±3-5

温度：-40℃~70℃ ±0.3%

湿度：0~ RH ±2%RH

气压：300~1100hpa ±0.5%

雨量：0~150mm/小时 2% (GMX700 0~1000mm/小时 2%)

辐射：0~1600w/m²

数字输出（选择）：RS232/422/485/SDI-12/Modbus

三、移动气象站

3-1 车载气象观测站

车载气象观测站在普通气象站观测的空气温度、湿度、风速、风向、降水、大气气压六要素基础上，添加了高精度GPS和电子罗盘，根据公式计算得到真风速、真风向。不受车速、朝向等的影响。同时也能输出所观测数据与之对应的GPS坐标。该观测系统主要用于提供现场应急气象服务，例如森林火灾现场，需要使用到不断变化的风速、风向数据来做出科学的现场指挥，从而有效的阻止火势的蔓延。又例如可以在车载气象站上，加载PM2.5监测仪接入到系统中，来监测附近区域的PM2.5浓度值变化，根据车载气象站的数据可以判断出PM2.5输送方向等。在重大事件气象活动中，车载气象观测站也能提供地面气象数据的基础资料。

在科研方面，车载气象站相比固定气象站具有灵活性高、区域移动观测特点，在短期观测中，具有可拆卸、重组、随时更换观测要素等优势，仪器配置可以根据普通气象站进行配置。

系统测量要素：

空气温度、空气湿度、风速、风向、降水、大气压力、GPS、电子罗盘

功能性配置：

PM2.5监测仪、能见度仪、天气现象仪

可根据客户需要进行减少或增加配置

特点：

u  数据可接入后台系统、响应速度快、数据、可提供阈值报警功能、功能性强大

案例图

3-2 船载气象观测站

船载气象观测站主要安装于船舶上，用于观测实时风速、风向，空气温湿度，大气压、海面温度、降水等气象要素。该系统搭载高精度GPS与电子罗盘，自动修正获得真风速、真风向数据，不受船航行的影响，同时该系统所使用的传感器和数据采集器都有很高的抗腐蚀性，能较长时间的可靠运行，为采集到的数据提供保障。适用于科学研究实验站（研究用船），射击控制中心（军事舰艇）或定位系统中（勘测船）。

特点

u  耐腐蚀性强

u  防护等级可达IP65

u  数据可接入后台

u  无需额外维护

u  与船载通讯设备兼容性好

案例图

中央气象台1一7天降水
气象观测系统中央气象台1一7天降水辐射气象站