远程监控下农业气象自动采集系统设计

农业的发展将会直接对国家经济产生影响, 因此, 合理地将各类新型技术应用到这一生产过程并通过一定的手段提升农业生产效率, 对于国家的发展是十分重要的。在实际的农业生产过程中, 气象最为主要的影响因素之一, 通过提前的预测和预警, 农户才能根据实际的天气状况做出响应, 也就是说, 气象监测工作的展开是决定农业生产效率的关键。基于此, 本文将详细研究具备远程监控功能的农业气象自动采集系统的设计及应用过程。

1 概述

传统的农业气象信息监测系统主要依靠于人力展开工作, 这样的工作方式不但会导致获取数据的精确性和时效性都有所下降, 同时也会导致人力的投入进一步增加。随着传感器技术的不断发展, 其在气象监测行业内得到了广泛的应用。相较于传统的监测技术, 传感器技术的应用将不再受到距离上的限制, 同时也能提升整个系统的自动化程度。

农业生产活动中, 通常都需要对农田及农作物的生长状况进行观察, 在这样的需求之下, 在农业气象监测系统中增加远程监控功能是必不可少的。计算机技术及网络技术的发展也为这一功能的实现提供了基本的理论依据。

2 农业气象自动采集系统结构设计

从整体结构上来讲, 农业气象自动采集系统的结构主要由信息采集模块、数据传输模块、供电模块三部分组成[1]。其中, 供电模块主要负责为整体系统供应电能。从系统的主要功能来说, 数据采集模块主要实现对各项气象信息的采集和视频图像的采集, 其中, 各类气象信息的采集主要由不同的传感器来完成, 视频图像信息的采集则主要由摄像机来完成。这一模块采集到的各类数据将交由数据传输模块进行处理和传输, 值得注意的是, 应为视频图像信息和农田小气候信息提供不同的接口进行处理。

3 农业气象自动采集系统功能设计

首先, 在实现自动采集功能的过程中, 应按照国家标准对不同的气象采集点进行编号。对于不同的采集点来说, 应统一监测当地的降水量、温度、湿度、风速风向等气象因素。对于用户来说, 系统应为用户提供选择界面, 供用户自主的选择所要查看的信息, 借助远程客户端软件, 能够实时监控各要素动态变化情况。在农田小气候要素方面, 自动采集时间间隔设置为1 min, 从操作界面的“农作物生长发育”图标就可以进入视频画面, 选择多个视频画面将站点的所有视频同时显示出来, 还可以使用单独的画面显示某个特定站点视频[2]。在界面上还有调节光圈、对焦等功能, 对图像拍摄的距离以及角度进行调整。

其次, 农业气象自动采集系统的实时监控功能主要通过摄像机来实现, 因此, 系统必须为用户提供调整摄像机位置及具体拍摄参数的功能。同时, 系统应为不同的用户设置不同的优先级, 优先响应级别较高的用户需求, 当同一级别的用户同时发出查看视频或图像的请求时, 系统应按照时间顺序进行处理。实时监控包括数据监控、视频调控两个方面内容, 在数据监控方面, 针对农田小气候要素展开连续性、完整性以及合法性检查;在视频调控方面, 主要是结合用户在农作物拍摄方面的具体需要, 通过客户端执行对焦、变倍等操作, 获得最佳的图像效果。

最后, 极端天气和短时间内的恶劣天气对农田及农作物的伤害极大, 而气象监测系统必须能提前针对这些状况进行处理。在此需求下, 农业气象自动采集系统主要通过以下方式来实现这样的功能:将在系统内针对不同的气象因素设置一定的阈值, 当实际监测到的数据逼近阈值或超过这些阈值时, 系统将会主动的向用户发出警报, 提醒用户进行处理。具体包含大风报警、高温报警、低温报警、日累计雨量报警、短时间雨量报警等, 一旦观测值超过警戒值, 系统会在客户端界面发挥报警提示。

4 农业气象自动采集系统关键技术

在信息采集及数据传输过程中, 对于用户发出的请求, 系统实际的工作过程如下:接收到用户请求;根据用户请求发送命令;数据传输模块接收到命令后通过不同接口发出获取相应信息的命令;数据传输模块对不同接口反馈的信息进行接收和处理;处理完毕后将打包好的数据包上传到远程客户端。

从上述过程来看, 除了实际的信息采集过程所应用到的传感器技术及视频图像采集技术之外, 本系统主要通过无线微波与互联网的有效结合来实现数据的传输。其中, 无线微波技术主要负责数据的发射和接收, 而互联网技术则主要负责将数据上传至远程客户端。

5 农业气象自动采集系统的应用

经过实际的应用和测试发现, 农业气象自动采集系统在应用过程中在精确性和准确度上的表象都优于传统的气象监测系统[3]。同时, 用户也可以自主的通过客户端远程的对摄像机进行调控并获取图像。对于数据的传输来说, 这一系统的数据传输基本处于稳定状态, 数据备份功能的添加也为用户更好的提供了便利。从客户端自身来说, 窗口化的界面更易于用户进行操作。

6 结语

传统的气象监测系统已经无法满足农业生产的要求, 结合传感器技术对新型系统进行设计是大势所趋。本文主要在这一技术的应用上对带有视频图像采集功能的农业气象自动采集系统进行了研究。通过对系统构成、系统功能、主要技术以及实际的应用过程分析来看, 本文所介绍的系统已经能实现预期的功能, 可以在实际的应用过程中大力推广。

摘要：农业是我国的支柱型产业之一, 气象监测的准确性将会对实际的农业生产过程产生直接的影响, 因此, 必须针对农业气象监控工作的展开研究。相较于我国农业的发展来说, 传统的农业气象监测系统已经在应用过程中出现了一些缺陷, 过于依赖人力、精确度较差、时效性不强等都是造成传统系统面临淘汰的原因。在这样的背景下, 传感器技术得到了广泛的应用, 同时人们对于实时监控功能的需求也越来越强, 基于此, 结合这两方面内容对新型的农业气象采集系统的设计和应用进行研究。

关键词：传感器技术,远程监控,农业气象自动采集系统

参考文献

[1] 郭志伟, 张云伟, 李霜, 等.基于GSM的农田气象信息远程监控系统设计[J].农业机械学报, 2009, 40 (3) :161-166.

[2] 蔡成静, 马占鸿, 王海光, 等.小麦条锈病高光谱近地与高空遥感监测比较研究[J].植物病理学报, 2007, 37 (1) :77-82.

[3] 冯雷, 方慧, 周伟军.基于多光谱视觉传感技术的油菜氮含量诊断方法研究[J].光谱学与光谱分析, 2006, 26 (9) :1749-1752.