農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)

1、附件作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站功能規(guī)格需求書(shū)中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司2015 年 12 月編與說(shuō)明本功能規(guī)格需求書(shū)規(guī)定了作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站在組成結(jié)構(gòu)、功 能、性能、環(huán)境適應(yīng)性和業(yè)務(wù)運(yùn)行等方面的要求，是設(shè)計(jì)研制、生產(chǎn) 和測(cè)試評(píng)估的依據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步或業(yè)務(wù)需求發(fā)生變化，本功能規(guī)格需 求書(shū)將隨之進(jìn)行相應(yīng)的修訂、補(bǔ)充或重新發(fā)布。本功能規(guī)格需求書(shū)由中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司委托河南省氣象局組織編寫(xiě)，解釋權(quán)屬于中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司。主要編寫(xiě)人員：余衛(wèi)東、張志紅、張廣周、劉世璽、鄧天宏、徐 遠(yuǎn)遠(yuǎn)、高媛媛、鄒春輝、樊奇、彭記永、張紅衛(wèi)目錄1 前言 11.1 目的 11.2 適用范圍 11.3 編寫(xiě)依據(jù) 12.術(shù)語(yǔ)和

2、定義 23 組成 23.1 概述 23.2 硬件結(jié)構(gòu) 33.2.1 圖像傳感器 33.2.2 視頻傳感器 43.2.3 圖像采集器 43.2.4 外圍設(shè)備 53.3 軟件結(jié)構(gòu) 64 功能要求 64.1 觀測(cè)項(xiàng)目 64.1.1 水稻 64.1.2 小麥 64.1.3 玉米 74.1.4 棉花 84.1.5 油菜 84.1.6 大豆 94.1.7 甘蔗 94.1.8 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害 94.2 數(shù)據(jù)采集 104.2.1 作物生長(zhǎng)狀況特征采集 104.2.2 安全與環(huán)境監(jiān)控信息采集 104.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 104.3.1 作物圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 104.3.2 安全與環(huán)境監(jiān)控信息存儲(chǔ) 104.4 數(shù)據(jù)傳輸 11

3、4.4.1 作物圖像數(shù)據(jù)傳輸 114.4.2 安全與環(huán)境監(jiān)控信息傳輸 114.5 軟件功能 114.6 狀態(tài)監(jiān)控 124.7 遠(yuǎn)程配置及系統(tǒng)升級(jí) 134.8 校準(zhǔn)和定標(biāo) 134.9 控制指令和數(shù)據(jù)格式 135 技術(shù)指標(biāo) 135.1 傳感器技術(shù)指標(biāo) 135.1.1 圖像傳感器技術(shù)指標(biāo) 135.1.2 視頻傳感器技術(shù)指標(biāo) 145.2 作物生長(zhǎng)狀況特征識(shí)別技術(shù)指標(biāo) 145.2.1 采集對(duì)象 145.2.2 采集技術(shù)指標(biāo) 145.2.3 作物特征識(shí)別技術(shù)指標(biāo) 155.3 安全與環(huán)境監(jiān)控技術(shù)指標(biāo) 185.3.1 采集對(duì)象 185.3.2 采集技術(shù)指標(biāo) 185.4 環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo) 185.4.1 氣候條件

4、 185.4.2 外殼防護(hù)等級(jí) 185.4.3 生物條件 185.4.4 化學(xué)活性物質(zhì) 195.4.5 機(jī)械條件 195.4.6 電磁兼容性要求 195.5 可靠性指標(biāo) 205.6 工作壽命 205.7 功耗要求 206 結(jié)構(gòu)及材料要求 206.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)要求 206.2 機(jī)械強(qiáng)度要求 206.3 材料要求 216.4 外觀要求 216.5 安全要求 216.5.1 電氣安全 216.5.2 機(jī)械安全 226.5.3 安全標(biāo)識(shí) 237 供電要求 238 防雷要求 248.1 一般要求 248.2 直接雷擊的防護(hù)措施 248.3 雷擊電磁脈沖的防護(hù) 248.4 電涌保護(hù)措施 248.4.1 供

5、電系統(tǒng)的電涌保護(hù)措施 258.4.2 信號(hào)系統(tǒng)電涌保護(hù)措施 259 場(chǎng)地與安裝要求 259.1 場(chǎng)地要求 259.2 儀器布局要求 259.3 安裝要求 2610 其它要求 2710.1 技術(shù)文件 2710.2 時(shí)鐘精度要求 2710.3 觀測(cè)時(shí)制和日界 2710.4 擴(kuò)展性要求 2810.5 互換性要求 2810.6 采集器人機(jī)界面要求 28附錄 1.作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站終端命令格式 29附錄 2.作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站數(shù)據(jù)文件格式 411 前言1.1 目的農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)是農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)、 服務(wù)和科研的基礎(chǔ)， 是我國(guó)綜合 氣象觀測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)保障我國(guó)糧食安全具有重要意義。 增強(qiáng)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)能

6、力是新世紀(jì)和新形勢(shì)下我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、 防災(zāi)減災(zāi) 和氣象事業(yè)發(fā)展的需要，也是現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。隨著先進(jìn)傳感器、 通信網(wǎng)絡(luò)和圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展， 我國(guó)農(nóng)業(yè)氣 象觀測(cè)方式由人工觀測(cè)向自動(dòng)觀測(cè)轉(zhuǎn)變成為可能。 農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)觀測(cè) 可以實(shí)現(xiàn)作物生長(zhǎng)連續(xù)觀測(cè)， 提高工作效率、增強(qiáng)觀測(cè)資料的客觀性、 減少人為誤差、 提高業(yè)務(wù)的時(shí)效性和針對(duì)性。 通過(guò)建立作物自動(dòng)觀測(cè) 系統(tǒng)，對(duì)及時(shí)掌握作物生長(zhǎng)狀況、開(kāi)展農(nóng)事活動(dòng)和現(xiàn)代化農(nóng)田管理、 科學(xué)評(píng)估氣象因子對(duì)作物的影響、 分析農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害實(shí)況與評(píng)估、 制 作作物產(chǎn)量預(yù)報(bào)、 改進(jìn)作物模型和陸面模型、 提高衛(wèi)星遙感應(yīng)用的解 譯精度與驗(yàn)證能力等，具有重要應(yīng)用價(jià)值。1.2 適用范

7、圍 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站主要觀測(cè)作物發(fā)育期、蓋度、密度、冠層高 度、生長(zhǎng)狀況、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重等，與自動(dòng)氣象站、自動(dòng)土壤 水分觀測(cè)站和農(nóng)田小氣候站等共同組成農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)。本功能規(guī)格需求書(shū)規(guī)定了作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站在結(jié)構(gòu)組成、功 能、性能、業(yè)務(wù)運(yùn)行、環(huán)境適應(yīng)性和業(yè)務(wù)軟件組件等方面的要求。主 要適用于小麥、玉米、水稻、棉花、油菜、大豆、甘蔗等主要作物的 自動(dòng)觀測(cè)。1.3 編寫(xiě)依據(jù)本功能規(guī)格書(shū)編寫(xiě)的主要依據(jù)有：（1）農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范（ 2）農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)觀測(cè)技術(shù)要求（試行） （3）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃（ 20092015 年）（4）新型自動(dòng)氣象（氣候）站功能需求書(shū) （修訂版 ）（ 5）

8、農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站上傳數(shù)據(jù)文件內(nèi)容與傳輸規(guī)范（試行） （6）農(nóng)林小氣候觀測(cè)儀 GB/T 20524-2006（ 7）氣象觀測(cè)專用技術(shù)裝備功能規(guī)格需求書(shū)編寫(xiě)指南（試行） （ 8）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)示范縣創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)（試行） （ 9）生態(tài)氣象觀測(cè)規(guī)范（試行） （ 10）綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃（ 2014-2020 年）2.術(shù)語(yǔ)和定義（1）作物氣象自動(dòng)觀測(cè)儀： 用于作物生長(zhǎng)要素自動(dòng)采集的設(shè)備， 主要包括圖像傳感器、視頻傳感器、圖像數(shù)據(jù)采集器和外圍設(shè)備。（2）作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站：由作物氣象自動(dòng)觀測(cè)儀、通訊傳輸 系統(tǒng)、省級(jí)中心站業(yè)務(wù)軟件等共同構(gòu)成，集作物生長(zhǎng)狀況觀測(cè)、監(jiān)控 和分析于一體的綜合觀測(cè)站。（3）冠層高

9、度：作物群體多數(shù)植株自然生長(zhǎng)狀態(tài)所能達(dá)到的平 均高度，單位 cm。（ 4）密度：?jiǎn)挝煌恋孛娣e上植株的數(shù)量，以株（莖） /平方米表 示。（5）蓋度：指作物群落總體地上部份垂直投影面積與樣方面積 之比的百分?jǐn)?shù)。（6）葉面積指數(shù)：?jiǎn)挝煌恋孛娣e上的作物綠色葉面積的倍數(shù)。（7）干物質(zhì)重：?jiǎn)挝煌恋孛娣e上作物植株地表部分干燥后的質(zhì) 量。3 組成3.1 概述作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站集作物生長(zhǎng)狀況觀測(cè)、監(jiān)控和分析于一體， 由作物氣象自動(dòng)觀測(cè)儀和業(yè)務(wù)軟件組成， 其組成結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。其中作物氣象觀測(cè)儀包括圖像傳感器、 視頻傳感器、圖像采集器和外圍 設(shè)備，其中視頻傳感器為選裝設(shè)備，可以與圖像傳感器合并；軟件包 括嵌入

10、式軟件和省級(jí)中心站綜合業(yè)務(wù)軟件。圖1作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站組成結(jié)構(gòu)3.2硬件結(jié)構(gòu)321圖像傳感器圖像傳感器基本結(jié)構(gòu)一般由光學(xué)鏡頭、CCD或CMOS感光元件、 圖像處理器、控制電路與外圍接口組成。圖像傳感器是作物生長(zhǎng)狀況觀測(cè)的關(guān)鍵組成部分，是進(jìn)行作物生 長(zhǎng)狀況觀測(cè)的基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)作物圖像的采集，用于識(shí)別作物發(fā)育期、 蓋度、密度、冠層高度等要素。不得采用成品相機(jī)作為圖像傳感器。322視頻傳感器光學(xué)鏡頭CCD/CMOS視頻主控外圍感光兀件轉(zhuǎn)換器電路-接口圖3視頻傳感器組成結(jié)構(gòu)視頻傳感器（選裝設(shè)備），用于大田安全及環(huán)境監(jiān)控，是作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站的輔助組成部分，一般由光學(xué)鏡頭、CCD或CMOS感光元件、視頻

11、編碼器、主控電路與外圍接口組成。圖像采集器圖像采集器是作物生長(zhǎng)狀況觀測(cè)信息采集處理的核心部件， 包含 高性能的嵌入式處理器、高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、大容量程序和數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器、通信接口、 USB接口、外接存儲(chǔ)器接口、以太網(wǎng)接口、監(jiān)測(cè)電路、指示燈等，系統(tǒng)支持嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的運(yùn)行。其結(jié)構(gòu)框如圖4所示數(shù)據(jù)FLASH程序FLASHRAMWatchdogMCU嵌入式系統(tǒng)軟件圖4圖像采集器組成結(jié)構(gòu)圖像采集器主要負(fù)責(zé)采集作物生長(zhǎng)狀況相關(guān)圖像信息、控制管理整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、電源供給及設(shè)備狀態(tài)信息監(jiān)控，主要功能包括：（1）完成對(duì)圖像傳感器的控制與圖像采集；（2）完成對(duì)圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和傳輸

12、， 與終端微機(jī)進(jìn)行交互。（3）管理整套系統(tǒng)的電源供給方案，在設(shè)備不需要工作時(shí)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。3.2.4 外圍設(shè)備（1）電源電源采用 12V 蓄電池供電，須同時(shí)支持 220V 市電和太陽(yáng)能兩種 充電方式， 在有條件的場(chǎng)合應(yīng)采用市電， 沒(méi)有市電的場(chǎng)合采用太陽(yáng)能 供電。采用市電供電時(shí)，電源由開(kāi)關(guān)電源、蓄電池構(gòu)成；采用太陽(yáng)能 供電時(shí)，電源由太陽(yáng)能電池板、 PV 控制器、蓄電池構(gòu)成。電源容量 可以滿足圖像、通信設(shè)備在停電或連續(xù)陰雨天氣下正常工作 7 天。（2）外存儲(chǔ)器觀測(cè)系統(tǒng)支持1個(gè)CF卡作為外存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)，存 儲(chǔ)容量要能保證圖像數(shù)據(jù)不少于 3 個(gè)月。（3）通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)主要用于傳輸作物圖

13、像或現(xiàn)場(chǎng)視頻。 圖像視頻通信設(shè)備 與圖像采集器、 視頻傳感器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)口進(jìn)行連接， 實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)監(jiān)控中 心的遠(yuǎn)程通信，傳輸作物圖像信息、安全與環(huán)境監(jiān)控信息。（4）機(jī)箱 機(jī)箱用于安裝采集器、通信、蓄電池等模塊。要求各個(gè)功能模塊布局合理，符合電氣安全要求，散熱性能良好。機(jī)箱具有良好的密封 性，防護(hù)等級(jí)要求達(dá)到IP65,具有安全防盜、防輻射等性能。（5）避雷針避雷針的長(zhǎng)度 （接閃器的高度） 需達(dá)到觀測(cè)站上端布設(shè)的各類傳 感器所需要的保護(hù)范圍的要求，避雷針的制作材料、直徑、接閃器材 料、固定連接裝臵、 引下線和接地電阻等應(yīng)達(dá)到相關(guān)防雷的技術(shù)規(guī)范 要求。（6）防護(hù)罩防護(hù)罩用來(lái)保護(hù)圖像傳感器免遭雨雪、 灰塵等

14、侵襲， 并為圖像傳 感器提供適宜的工作環(huán)境，每臺(tái)圖像傳感器都應(yīng)當(dāng)配備防護(hù)罩。（7）支架 支架主要用于裝配傳感器、 機(jī)箱、太陽(yáng)能電池板、 避雷針等設(shè)備。3.3 軟件結(jié)構(gòu) 中心站綜合業(yè)務(wù)軟件由數(shù)據(jù)采集和控制模塊、作物特征識(shí)別模 塊、質(zhì)量控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸模塊、綜合信息顯示模塊、人工 訂正模塊等組成。4 功能要求4.1 觀測(cè)項(xiàng)目 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站的觀測(cè)項(xiàng)目分為作物特征和實(shí)景視頻兩類。其中，作物特征包括作物發(fā)育期、蓋度、密度、冠層高度、生長(zhǎng)狀況 評(píng)定、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重。帶 * 號(hào)的發(fā)育期、葉面積指數(shù)和干物 質(zhì)重識(shí)別精度暫不做要求。實(shí)景視頻包括作物、農(nóng)田、觀測(cè)設(shè)備及農(nóng)事活動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)視頻。水稻（

15、1）要求識(shí)別的發(fā)育期： 移栽期、返青期、分蘗期、分蘗盛期 *、 拔節(jié)期、孕穗期 * 、抽穗期、乳熟期、成熟期。（2）蓋度自移栽期至成熟期逐日識(shí)別。（3）密度逐日識(shí)別，在移栽期、返青期、拔節(jié)期、抽穗期、乳 熟期等 5 個(gè)發(fā)育普遍期達(dá)到 所要求精度。（4）冠層高度自返青期至成熟期逐日識(shí)別。拔節(jié)、乳熟普遍期 達(dá)到 所要求精度。（5）作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，在移栽期、返青期、分蘗期、拔節(jié)期、 孕穗期、抽穗期、乳熟期、成熟期的普遍期進(jìn)行。精度需達(dá)到 要求。（6）葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重量在分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、乳 熟期均需識(shí)別，成熟期也應(yīng)識(shí)別干物質(zhì)重。精度需達(dá)到 要求。 小麥（1）要求識(shí)別的發(fā)育期：出苗、三葉期

16、、分蘗期、越冬開(kāi)始、 返青期、起身期 * 、拔節(jié)期、孕穗期 * 、抽穗期、開(kāi)花期、乳熟期 * 、 成熟期。（2）蓋度自出苗期至成熟期逐日識(shí)別。（3）密度逐日識(shí)別，在三葉期、越冬開(kāi)始、返青期、拔節(jié)期、 抽穗期、乳熟期等 6 個(gè)發(fā)育普遍期達(dá)到 所要求精度。（4）冠層高度自越冬開(kāi)始期至成熟期逐日識(shí)別。在越冬開(kāi)始、 拔節(jié)、乳熟等 3 個(gè)發(fā)育普遍期達(dá)到 所要求精度。（5）作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，在出苗、三葉期、分蘗期、越冬開(kāi)始、 返青期、起身期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開(kāi)花期、乳熟期、成熟 期的普遍期進(jìn)行。精度需達(dá)到 要求。（6）葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重量在三葉期、分蘗期、越冬開(kāi)始、 返青期、拔節(jié)期、抽穗期、乳熟

17、期均需識(shí)別，成熟期也應(yīng)識(shí)別干物質(zhì) 重量。精度需達(dá)到 要求。4.1.3 玉米（ 1）要求識(shí)別的發(fā)育期：出苗、三葉期、七葉期、拔節(jié)期、抽 雄期、開(kāi)花期、吐絲期、乳熟期 *、成熟期。（2）蓋度自出苗期至成熟期逐日識(shí)別。（3）密度逐日識(shí)別至拔節(jié)期結(jié)束， 在七葉普遍期達(dá)到 所要 求精度。（4）冠層高度自三葉期至成熟逐日識(shí)別。拔節(jié)、乳熟普遍期達(dá) 到 所要求精度。（5）作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，在出苗、三葉期、七葉期、拔節(jié)期、 抽雄期、開(kāi)花期、吐絲期、乳熟期、成熟期的普遍期進(jìn)行。精度需達(dá) 到 要求。葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重量在三葉期、七葉期、拔節(jié)期、抽雄期、 乳熟期均需識(shí)別，成熟期也應(yīng)識(shí)別干物質(zhì)重量。精度需達(dá)到 要求。

18、棉花（1）要求識(shí)別的發(fā)育期： 出苗、三真葉期、五真葉期、 現(xiàn)蕾期*、 開(kāi)花期、開(kāi)花盛期 *、裂鈴期、吐絮期、吐絮盛期 * 、停止生長(zhǎng)。（2）蓋度自出苗期至停止生長(zhǎng)期逐日識(shí)別。（3）密度逐日識(shí)別至五真葉期結(jié)束， 在五真葉期達(dá)到 所要 求精度。（4）冠層高度自三真葉期至停止生長(zhǎng)期逐日識(shí)別。開(kāi)花、吐絮 普遍期達(dá)到 所要求精度。（5）作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，在出苗、三真葉期、五真葉期、現(xiàn)蕾 期、開(kāi)花期、裂鈴期、吐絮期、停止生長(zhǎng)期的普遍期進(jìn)行。精度需達(dá) 到 要求。（6）葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重量在五真葉期、現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期、 開(kāi)花盛期、裂鈴期、吐絮期、吐絮盛期均需識(shí)別，停止生長(zhǎng)期也應(yīng)識(shí) 別干物質(zhì)重量。精度需達(dá)到 要

19、求。4.1.5 油菜（1）要求識(shí)別的發(fā)育期：出苗、五真葉期、移栽期、成活期、 現(xiàn)蕾期、抽薹期、開(kāi)花期、開(kāi)花盛期 * 、綠熟期、成熟期。無(wú)移栽的 觀測(cè)地塊， 移栽期和成活期不需要觀測(cè)。 第一次密度測(cè)定在定苗時(shí)進(jìn) 行。（2）蓋度自出苗期至成熟期逐日識(shí)別。（ 3）密度逐日識(shí)別，在成活（或定苗） 、綠熟普遍期達(dá)到 所要求精度。（4）冠層高度自成活期（或定苗）至成熟期逐日識(shí)別。抽薹、 綠熟普遍期達(dá)到 所要求精度。（5）作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，在出苗、五真葉期、移栽期、成活期、 現(xiàn)蕾期、抽薹期、開(kāi)花期、綠熟期、成熟期的普遍期進(jìn)行。無(wú)移栽的觀測(cè)地塊， 移栽期和成活期不需要觀測(cè)。 評(píng)定精度需達(dá)到 要求。（6）葉面積

20、指數(shù)和干物質(zhì)重量在五真葉期、現(xiàn)蕾期、抽薹期、 開(kāi)花期、綠熟期均需識(shí)別，成熟期也應(yīng)識(shí)別干物質(zhì)重量。精度需達(dá)到5.2.3 要求。4.1.6 大豆（1）要求識(shí)別的發(fā)育期：出苗、三真葉期、分枝期、開(kāi)花期、 結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期。（2）蓋度自出苗期至成熟期逐日識(shí)別。（3）密度逐日識(shí)別，在三真葉、鼓粒普遍期達(dá)到 所要求精 度。（4）冠層高度自出苗期至成熟期逐日識(shí)別。在三真葉期、開(kāi)花 期、鼓粒期等 3 個(gè)發(fā)育普遍期達(dá)到 所要求精度。（5）作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，在出苗、三真葉期、分枝期、開(kāi)花期、 結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期的普遍期進(jìn)行。評(píng)定精度需達(dá)到 要求。（6）葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重量在三真葉期、分枝期、開(kāi)花期、

21、鼓粒期均需識(shí)別，成熟期也應(yīng)識(shí)別干物質(zhì)重量。精度需達(dá)到 要 求。甘蔗（1）要求識(shí)別的發(fā)育期： 出苗、分蘗期 *、莖伸長(zhǎng)、工藝成熟期。（2）蓋度自莖伸長(zhǎng)期至工藝成熟期逐日識(shí)別。（3）密度逐日識(shí)別，在莖伸長(zhǎng)、工藝成熟普遍期達(dá)到 所要 求精度。（4）冠層高度自莖伸長(zhǎng)至工藝成熟期逐日識(shí)別。每旬旬末高度 識(shí)別達(dá)到 所要求精度。（5）作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，在出苗、分蘗期、莖伸長(zhǎng)、工藝成熟 期的普遍期進(jìn)行。評(píng)定精度需達(dá)到 要求。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害基于圖像數(shù)據(jù)、 氣象數(shù)據(jù)及人工輔助觀測(cè)數(shù)據(jù)， 進(jìn)行農(nóng)業(yè)氣象災(zāi) 害自動(dòng)化識(shí)別。 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害分為作物受災(zāi)癥狀明顯、 可通過(guò)圖像分 析識(shí)別的顯性災(zāi)害和作物受災(zāi)癥狀不明顯、圖像識(shí)別困

22、難的隱性災(zāi) 害。顯性災(zāi)害主要包括： 干旱、大風(fēng)倒伏、 雹災(zāi)；隱性災(zāi)害主要包括： 澇漬、連陰雨、低溫冷害、霜凍、凍害、雪災(zāi)、高溫?zé)岷?、干熱風(fēng)。 根據(jù)各地的實(shí)際情況，選擇 1-2 種主要農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害進(jìn)行識(shí)別，隱性 災(zāi)害識(shí)別可在圖像識(shí)別的基礎(chǔ)上，基于全國(guó)綜合氣象信息共享平臺(tái)(CIMISS )氣象數(shù)據(jù)，引入農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害氣象指標(biāo)，結(jié)合人工輔助 觀測(cè)進(jìn)行。4.2 數(shù)據(jù)采集4.2.1 作物生長(zhǎng)狀況特征采集 對(duì)作物圖像傳感器按預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行掃描， 并將獲得的電信 號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)，壓縮編碼成圖像文件。根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際及觀測(cè)需要， 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)儀可實(shí)時(shí)增加 作物圖像采集次數(shù)。4.2.2 安全與環(huán)境監(jiān)

23、控信息采集對(duì)視頻傳感器按預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行掃描， 并將獲得的電信號(hào)轉(zhuǎn) 換為數(shù)字圖像信號(hào)，壓縮編碼成流媒體格式數(shù)據(jù)并傳輸。4.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)4.3.1 作物圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采集的作物圖像數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)在可移動(dòng)存儲(chǔ)器 (如 CF 卡 )上，采 用文件系統(tǒng)管理，存儲(chǔ)的格式為 JPEG或TIFF格式。并將圖像的相 關(guān)信息按照?qǐng)D像格式要求進(jìn)行存儲(chǔ)， 例如：圖像的尺寸、水平分辨率、 垂直分辨率、位深、焦距、曝光時(shí)間等信息。4.3.2 安全與環(huán)境監(jiān)控信息存儲(chǔ) 采集的安全與環(huán)境監(jiān)控信息以視頻文件格式保存在本地， 存儲(chǔ)視頻信息不少于 10 天。4.4 數(shù)據(jù)傳輸 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站應(yīng)支持現(xiàn)有的有線通信和無(wú)線通信技術(shù)。 有

24、 線通信方式包括以太網(wǎng)專線（ IEEE 802.3）和光纖等，無(wú)線通信方式 包括 3G、4G、WiFi 和 Zigbee 等。4.4.1 作物圖像數(shù)據(jù)傳輸 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站應(yīng)具有作物圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?圖像采集器通過(guò)有線、 WiFi/3G/4G 路由器等通信設(shè)備，將采集的作物圖像信 息傳輸?shù)绞〖?jí)中心站，同時(shí)具有對(duì)連續(xù)缺失圖片站點(diǎn)的告警功能。通過(guò)有線傳輸?shù)恼军c(diǎn)， 數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)軟件要能按照設(shè)定的時(shí)間間隔主 動(dòng)向采集器獲取或被動(dòng)接收采集器推送的作物長(zhǎng)勢(shì)圖像數(shù)據(jù)。 為保證 觀測(cè)數(shù)據(jù)完整、連續(xù)、準(zhǔn)確，該軟件應(yīng)具有可靠的自動(dòng)或手動(dòng)數(shù)據(jù)采 集和補(bǔ)收功能。4.4.2 安全與環(huán)境監(jiān)控信息傳輸 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站

25、應(yīng)具有安全與環(huán)境監(jiān)控信息傳輸功能。 視頻 傳感器通過(guò)有線或 WiFi 路由器等通信設(shè)備，將采集的安全與環(huán)境監(jiān) 控的視頻信息傳輸?shù)绞〖?jí)中心站。傳輸方式應(yīng)考慮采用 TCP/IP 數(shù)據(jù) 通信協(xié)議， 同時(shí)配備視頻服務(wù)器。 視頻服務(wù)器具有視頻數(shù)據(jù)緩沖和對(duì) 訪問(wèn)視頻服務(wù)的用戶進(jìn)行權(quán)限控制等功能。4.5 軟件功能 省級(jí)中心站綜合業(yè)務(wù)軟件是安裝在省級(jí)中心站的應(yīng)用軟件， 主要 功能包括：（1）數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)模塊 自動(dòng)采集作物生長(zhǎng)狀況的圖像數(shù)據(jù)， 以及觀測(cè)地段農(nóng)田、 儀器及 農(nóng)事活動(dòng)的實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制及采集 （入庫(kù)）功能。 該模塊由廠家提供。（2）作物生長(zhǎng)狀況特征自動(dòng)識(shí)別模塊 結(jié)合數(shù)字圖像處理

26、、 模式識(shí)別與機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)完成對(duì)作物發(fā)育 期、蓋度、密度、冠層高度等生長(zhǎng)特征要素的自動(dòng)計(jì)算和輸出。該模 塊由廠家提供。（3）識(shí)別結(jié)果的存儲(chǔ)、訂正與傳輸模塊 發(fā)育期、蓋度、密度、冠層高度、生長(zhǎng)狀況評(píng)定、葉面積指數(shù)和 干物質(zhì)重量等識(shí)別結(jié)果按附錄 2 的要求存儲(chǔ)在中心站服務(wù)器上。 每天 16 時(shí)17 時(shí)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站值班人員登錄中心站服務(wù)器查看識(shí)別結(jié) 果，對(duì)識(shí)別誤差超過(guò)要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行訂正。 訂正后的自動(dòng)化觀測(cè)資料 按附錄 2 的要求上傳。該模塊由廠家提供。（4）綜合信息顯示模塊 綜合業(yè)務(wù)軟件可以實(shí)現(xiàn)各種農(nóng)作物及其生長(zhǎng)環(huán)境信息的顯示、 查 詢、提示和報(bào)警， 包括發(fā)育期、 冠層高度、蓋度、密度、葉面積

27、指數(shù)、 大田環(huán)境資料等，通過(guò)全國(guó)綜合氣象信息共享平臺(tái)（CIMISS ）讀取農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)地段所處縣市的地面氣象觀測(cè)站、 區(qū)域氣象觀測(cè)站、 農(nóng) 田小氣候自動(dòng)觀測(cè)站及自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站數(shù)據(jù)，包括氣象觀測(cè)數(shù) 據(jù)、土壤溫度、 濕度要素?cái)?shù)據(jù)等。 數(shù)據(jù)顯示的方式包括列表、 折線圖、 實(shí)時(shí)序列圖像、視頻等。（5）信息管理模塊 綜合業(yè)務(wù)軟件能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)信息、 用戶權(quán)限信息、 文件路徑 信息、臺(tái)站信息、臺(tái)站維護(hù)記錄以及日志記錄等進(jìn)行保存，且具有管 理維護(hù)功能。綜合業(yè)務(wù)軟件具有狀態(tài)監(jiān)控功能， 即完成作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站狀 態(tài)信息的解析及監(jiān)控，并對(duì)故障信息進(jìn)行提示和報(bào)警。4.6 狀態(tài)監(jiān)控作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站可監(jiān)控的狀

28、態(tài)包括： 采集器運(yùn)行狀態(tài)、 采集 箱門(mén)狀態(tài)、采集器電源電壓、采集器供電類型、采集器主板溫度、采 集器CF卡狀態(tài)、采集器CF卡剩余空間、采集器LAN終端通信狀態(tài)、 圖像傳感器連接狀態(tài)。4.7 遠(yuǎn)程配置及系統(tǒng)升級(jí)作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站要求具有遠(yuǎn)程配臵的功能， 可配臵的項(xiàng)目包 括：圖像采集器的通訊參數(shù)（波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)和停止位） 、 IP 地址、日期與時(shí)間，作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站區(qū)站號(hào)、緯度、經(jīng)度、觀 測(cè)場(chǎng)拔海高度、地方時(shí)差、臺(tái)站作物名稱編碼，遠(yuǎn)程 FTP 服務(wù)器的 網(wǎng)絡(luò)地址、登錄賬戶和使能標(biāo)記，圖像傳感器使能標(biāo)記、圖像拍攝時(shí) 間范圍和圖像拍攝時(shí)間間隔。支持兩種升級(jí)方式， 一種在不更改任何硬件設(shè)備的

29、前提下， 通過(guò) 本地終端對(duì)采集器嵌入式軟件進(jìn)行版本升級(jí)。 另一種為在線升級(jí)， 即 通過(guò)中心站軟件對(duì)采集器發(fā)出升級(jí)指令， 將擬升級(jí)的軟件從中心站傳 到采集器，更新采集器上的嵌入式軟件，并重啟采集器，實(shí)現(xiàn)升級(jí)的 功能。4.8 校準(zhǔn)和定標(biāo)圖像傳感器安裝完成或圖像傳感器位臵發(fā)生改變后需要進(jìn)行標(biāo) 定。標(biāo)定主要分為三個(gè)步驟：首先是按照規(guī)格要求制作標(biāo)定板；其次 是在自動(dòng)觀測(cè)區(qū)域內(nèi)拍攝不同空間位臵與姿態(tài)的標(biāo)定板圖像； 最后利 用計(jì)算機(jī)自動(dòng)標(biāo)定程序?qū)λ臄z的標(biāo)定板圖像進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算， 從而獲 得圖像傳感器的參數(shù)。4.9 控制指令和數(shù)據(jù)格式見(jiàn)附錄 1 和附錄 25 技術(shù)指標(biāo)5.1 傳感器技術(shù)指標(biāo)圖像傳感器技術(shù)指標(biāo)圖

30、像傳感器的性能應(yīng)符合下列要求：（ 1） 有效像素：能夠滿足自動(dòng)識(shí)別要求；（ 2） 圖像預(yù)處理：自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡等；（ 3） 文件格式：支持 JPEG、 TIFF 格式；( 4) 數(shù)據(jù)接口： USB 與 RJ-45；(5)電源：DC, 11.5V14V;5. 1 .2視頻傳感器技術(shù)指標(biāo)(1) 有效像素： 13(萬(wàn)像素；( 2 ) 變焦能力：至少 20 倍光學(xué)變焦；( 3) 自動(dòng)模式：自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)增益等；(4) 云臺(tái)水平角度：0360o垂直角度：0 (90o;(5) 視頻編碼方式：MPEG 4、H.264等壓縮編碼；( 6) 支持超低照度、日夜全天候工作模式；

31、( 7) 支持視頻瀏覽、錄像等功能，支持圖像實(shí)時(shí)抓拍功能；( 8) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議： TCP/IP、 HTTP、 DHCP、 RTP/RTCP；( 9) 接口類型： RJ-45；( 10) 防護(hù)等級(jí)： IP65；( 11) 電源： DC，12V。5.2 作物生長(zhǎng)狀況特征識(shí)別技術(shù)指標(biāo)5.2.1 采集對(duì)象 農(nóng)作物(水稻、玉米、小麥、棉花、油菜、大豆、甘蔗等) 。采集技術(shù)指標(biāo)(1) 輸出圖像格式：JPEG或TIFF;(2) 有效分辨率：能夠滿足圖像識(shí)別需求；(3) 采集高度(圖像傳感器與地面的垂直高度) ：可調(diào)節(jié)，最低高 度4.5m，最高w 6m;( 4) 拍攝角度：鏡頭中心延長(zhǎng)線與地面垂直間的夾角不大于

32、 45度；(5)拍攝目標(biāo)面積：5m2;( 6) 自動(dòng)模式：自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡；(7) 采集頻率,每天自動(dòng)采集次數(shù)不少于 4 次(固定圖像采集時(shí) 次為10:00、12:00、14:00和16:00),可根據(jù)業(yè)務(wù)需要，實(shí)時(shí) 增加作物圖像采集頻次。523作物特征識(shí)別技術(shù)指標(biāo)利用省級(jí)中心站綜合業(yè)務(wù)軟件進(jìn)行作物發(fā)育期、 冠層高度、密度、 蓋度、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重量的識(shí)別。 凡需逐日統(tǒng)計(jì)百分率的發(fā)育 期，第一次大于或等于10%的日期為發(fā)育始期，大于或等于50%的日 期為發(fā)育普遍期。所有作物發(fā)育期、密度標(biāo)準(zhǔn)參照農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī) 范。省級(jí)中心站綜合業(yè)務(wù)軟件能夠識(shí)別的項(xiàng)目及識(shí)別單位見(jiàn)表1：表1作物自

33、動(dòng)觀測(cè)項(xiàng)目及單位識(shí)別發(fā)育期冠層密度蓋度葉面積指干物生長(zhǎng)狀況項(xiàng)目咼度數(shù)質(zhì)重項(xiàng)目 單位日期cm株(莖)/m2%0.12g/ m0 水稻(1) 發(fā)育普遍期平均誤差w 3天，其中移栽期發(fā)育期誤差w 1天 分蘗、拔節(jié)、孕穗、抽穗期需逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)育期百分率。(2) 冠層高度自返青期至成熟期逐日識(shí)別，平均誤差w3cm。(3) 作物密度逐日識(shí)別。在移栽期、返青期、拔節(jié)期、抽穗期、 乳熟期，植株密度誤差在士 20%之間。(4) 蓋度自出苗期至成熟期逐日識(shí)別，誤差在 0%之間。(5) 作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，評(píng)定等級(jí)誤差w 1個(gè)等級(jí)。(6) 葉面積指數(shù)、干物質(zhì)重誤差均在士 20%之間。523.2小麥(1)

34、 發(fā)育普遍期平均誤差w 3天。三葉、分蘗、拔節(jié)、孕穗、 抽穗、開(kāi)花期需逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)育期百分率。(2) 冠層高度自越冬開(kāi)始期至成熟期逐日識(shí)別。拔節(jié)普遍期及其以前，要求誤差w 2cm ;拔節(jié)期以后冠層高度要 求誤差w 3cm。(3) 作物密度逐日識(shí)別。在三葉期、越冬開(kāi)始、返青期、拔節(jié) 期、抽穗期、乳熟期，植株密度誤差在 20%之間。(4) 蓋度自出苗期當(dāng)日至成熟期逐日識(shí)別。誤差在 1%之間。(5) 作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，評(píng)定等級(jí)誤差w 1個(gè)等級(jí)。( 6)葉面積指數(shù)、干物質(zhì)重量誤差均在 20%之間。 玉米( 1 )所有發(fā)育期的標(biāo)準(zhǔn)參照農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)規(guī)范 。發(fā)育普遍期 平均誤差w 3天。三葉、七

35、葉、拔節(jié)、抽雄、開(kāi)花、吐絲期需逐日統(tǒng) 計(jì)發(fā)育期百分率。(2) 冠層高度自三葉期至成熟期逐日進(jìn)行識(shí)別。高度誤差w4cm。( 3)作物密度逐日識(shí)別。 在七葉期、乳熟期，植株密度誤差在 5% 之間。(4) 蓋度自出苗期至成熟期逐日識(shí)別，誤差在 10%之間。(5) 作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，評(píng)定等級(jí)誤差w 1個(gè)等級(jí)。( 6)葉面積指數(shù)和干物質(zhì)重量在三葉期、七葉期、拔節(jié)期、抽 雄期、乳熟期均需識(shí)別，成熟期也應(yīng)識(shí)別干物質(zhì)重量。誤差均需在 20%之間。 棉花(1) 發(fā)育普遍期平均誤差w 3天。三真葉、五真葉、現(xiàn)蕾、開(kāi) 花、裂鈴、吐絮期需逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)育期百分率。(2) 冠層高度自三真葉期至停止生長(zhǎng)期逐日識(shí)

36、別，高度誤差w 4cm。( 3)作物密度逐日識(shí)別。在五真葉期、吐絮期、停止生長(zhǎng)期， 植株密度誤差在 10%之間。(4) 蓋度自出苗期至停止生長(zhǎng)期逐日識(shí)別，誤差在 10%之間。(5) 作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，評(píng)定等級(jí)誤差w 1個(gè)等級(jí)。6)葉面積指數(shù)、干物質(zhì)重量誤差均在 20%之間 油菜(1) 發(fā)育普遍期平均誤差W 3天。五真葉、現(xiàn)蕾、抽薹、開(kāi)花 期需逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)育期百分率。( 2)冠層高度自成活期(或定苗)至成熟期逐日識(shí)別。高度誤 差 W 4cm。( 3)作物密度逐日識(shí)別。在成活期(或定苗) 、綠熟期，植株密 度誤差在 20%之間。(4) 蓋度自出苗期至成熟期逐日識(shí)別，誤差在 10%之間。

37、若進(jìn) 行移栽時(shí)，蓋度識(shí)別自成活期開(kāi)始。(5) 作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，評(píng)定等級(jí)誤差W 1個(gè)等級(jí)。( 6)葉面積指數(shù)、干物質(zhì)重量誤差均在 20%之間。 大豆(1)發(fā)育普遍期平均誤差W 3天。三真葉、分枝、開(kāi)花、結(jié)莢 需逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)育期百分率。( 2)冠層高度自出苗期至成熟期逐日進(jìn)行識(shí)別，三真葉期及其 以前冠層高度誤差w 3cm。三真葉期以后高度誤差w 4cm。( 3)作物密度逐日識(shí)別。在三真葉期、鼓粒期，植株密度誤差 在1 0%之間。(4) 蓋度自出苗期至成熟期逐日識(shí)別，誤差在 10%之間。(5) 作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，評(píng)定等級(jí)誤差W 1個(gè)等級(jí)。( 6)葉面積指數(shù)、干物質(zhì)重量誤差均在 20%之

38、間。 甘蔗(1) 發(fā)育普遍期平均誤差W 3天。分蘗期需逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)育期百 分率。(2) 冠層高度自莖伸長(zhǎng)期至成熟期逐日識(shí)別，高度誤差W 5cm c ( 3)作物密度逐日識(shí)別。在莖伸長(zhǎng)期、工藝成熟期，植株密度誤差在 10%之間(4)蓋度自莖伸長(zhǎng)期至工藝成熟期逐日識(shí)別， 誤差在 10%之間。 (5)作物生長(zhǎng)狀況評(píng)定，評(píng)定等級(jí)誤差w 1個(gè)等級(jí)。5.3 安全與環(huán)境監(jiān)控技術(shù)指標(biāo)5.3.1 采集對(duì)象 農(nóng)作物、農(nóng)田狀況、觀測(cè)設(shè)備及農(nóng)事活動(dòng)等。采集技術(shù)指標(biāo)( 1 ) 輸出方式：視頻，支持圖像實(shí)時(shí)獲?。?2) 有效分辨率： 130萬(wàn)像素；(3) 采集范圍：觀測(cè)場(chǎng)范圍，水平 0360垂直090( 4)

39、 支持超低照度、日夜全天候工作模式。5.4 環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)5.4.1 氣候條件(1) 環(huán)境溫度：-30 C+60 C ;(2) 相對(duì)濕度： 10 100 RH；(3) 太陽(yáng)輻射： w 1 1 20W/m2 ；(4) 環(huán)境風(fēng)速： w 60m/；s(5) 降水強(qiáng)度： 6 mm/min。(6) 大氣壓力： 4501060hPa；外殼防護(hù)等級(jí) 采集器機(jī)箱、 電纜接頭、防護(hù)罩等處于露天環(huán)境的部件外殼防護(hù) 等級(jí)應(yīng)達(dá)到 IP65。生物條件 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆烂咕胧?在特殊的環(huán)境條 件或使用方有要求時(shí)，才通過(guò)長(zhǎng)霉試驗(yàn)來(lái)鑒定其抗霉菌能力。作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┓乐箘?dòng)物損壞或影響，

40、如 鼠咬、蟻啃、蜘蛛結(jié)網(wǎng)等。544化學(xué)活性物質(zhì)工作在正常大氣條件下的作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站，應(yīng)在材料、表面涂覆和工藝上采取相應(yīng)的措施，使其具有一定的抗化學(xué)活性物質(zhì)危害 的能力。工作在沿海的作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站，必須考慮大氣中鹽霧對(duì)觀測(cè) 站的影響，在材料、表面涂覆和工藝上采取必要的措施，使其具有足 夠的抗化學(xué)活性物質(zhì)危害的能力，在產(chǎn)品壽命期內(nèi)不致因腐蝕而引起 產(chǎn)品的失效。鹽霧試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)不少于48小時(shí)，其他條件應(yīng)符合有關(guān)行業(yè)或國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)的要求。機(jī)械條件（1）正弦穩(wěn)態(tài)振動(dòng)位移：1.5mm;加速度：5 m/S;頻率：29Hz ; 9200Hz;掃頻循環(huán)數(shù)：20次；（2）非穩(wěn)態(tài)振動(dòng)（沖擊）：峰值加速度40 m

41、/s2;（3）自由跌落：高度0.25m;傾跌角度：30 電磁兼容性要求作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站各端口電磁抗擾度要求應(yīng)滿足表2要求。表2端口電磁抗擾度要求內(nèi)容試驗(yàn)條件交流電源端口直流電源端口控制和信號(hào)端口1.2/50卩電壓）8/20卩電流）浪涌沖擊抗擾度線對(duì)地：2kV線對(duì)地：1kV線對(duì)地：1kV電快速瞬變脈沖 群抗擾度2kV 5kHzkV 5kHzi2kV 5kHz80MHz 100080MHz 100080MHz 1000射頻電磁場(chǎng)輻射MHzMHzMHz抗擾度3V/m3 V/m3 V/m80% AM (1kHz)80% AM (1kHz)80% AM(1kHz)靜電放電抗擾度接觸放電：4kV空氣放電

42、：8kV接觸放電：4kV空氣放電：8kV接觸放電：4kV空氣放電：8kV5.5可靠性指標(biāo)產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和驗(yàn)證工作。平均故障間隔時(shí)間（MTBF ）大于 5000h。（1）整個(gè)系統(tǒng)易于擴(kuò)展和維修；（2）各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮維修的方便性、快捷性和不 易誤操作性；（3）接線標(biāo)志清晰不易混淆，應(yīng)采取充分的措施保證，即使非 專業(yè)人員也不易產(chǎn)生誤操作；（4）提供傳感器、采集器和通信三級(jí)的狀態(tài)監(jiān)控；（5）平均維修時(shí)間（MTTR）要求：40 min 5.6工作壽命作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站總體工作壽命為 8-10年。5.7功耗要求應(yīng)盡量降低觀測(cè)站的整體功耗。采集器功耗不大于2W。6結(jié)構(gòu)及材料要求6.1

43、機(jī)械結(jié)構(gòu)要求機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)利于裝配、調(diào)試、檢驗(yàn)、包裝、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)等 工作，更換部件時(shí)簡(jiǎn)便易行。各零部件應(yīng)安裝正確、牢固，無(wú)機(jī)械變形、斷裂、彎曲等，操作 部分不應(yīng)有遲滯、卡死、松脫等。機(jī)箱須裝有鎖定裝臵，配有防盜鎖具，具有防盜、防破壞能力。 各部件之間的連接要牢固，使用常規(guī)工具不能輕易拆除。6.2機(jī)械強(qiáng)度要求作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站的各種部件，如立柱、傳感器安裝支撐件等, 應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度， 確保在產(chǎn)品壽命期內(nèi)， 不因外界環(huán)境的影響和 材料本身原因而導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度下降而引起故障或損壞。6.3 材料要求 應(yīng)選用耐老化、抗腐蝕、具有良好電氣絕緣性的材料，禁止使用 不符合國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的劣質(zhì)材料。各零部件

44、表面應(yīng)有涂、 覆、鍍等工藝措施， 以保證其耐潮、 防霉、 防鹽霧的性能。用耐腐蝕材料制造的除外。各部件表面光澤一致、無(wú)劃痕、無(wú)刻痕、無(wú)剝落、無(wú)銹蝕。 需要涂覆的零件，表面涂、敷、鍍層應(yīng)色澤均勻，不應(yīng)有起泡， 涂層不應(yīng)有脫落，覆蓋面達(dá) 100 %。機(jī)箱外涂層厚度80 am,立柱外涂層厚度120am,色彩為乳白 色。6.4 外觀要求外觀應(yīng)整潔、無(wú)損傷或形變，表面涂層無(wú)氣泡、開(kāi)裂、脫落等現(xiàn) 象。立柱、支架、機(jī)箱及傳感器安裝牢固、端正。在支架、立桿、機(jī) 箱內(nèi)部或穿線管內(nèi)部布線，達(dá)到隱蔽、保護(hù)、美觀、防盜割、防雷電 等效果。機(jī)箱要求配有防水及遮陽(yáng)罩，并具有散熱、密封、防塵等功能。6.5 安全要求6.5.

45、1 電氣安全 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站點(diǎn)應(yīng)滿足特定的電氣安全性， 以確保在各種 氣候環(huán)境下穩(wěn)定、 可靠、安全地工作。 電氣安全性能主要包括： 絕緣、 接地、防雷、介電強(qiáng)度、電源適應(yīng)性等性能指標(biāo)。（1 ）絕緣電阻使用市電的作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站， 在電源的初級(jí)電路和機(jī)殼絕緣 電阻不小于2M Q。使用 12V 直流電源供電的作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站，在電源初級(jí)電路和機(jī)殼間絕緣電阻，不小于 1MQ機(jī)箱內(nèi)帶危險(xiǎn)電壓的導(dǎo)電部件都應(yīng)有防護(hù)措施， 足以避免操作人 員可能用手或一般維修工具直接接觸。把危險(xiǎn)電壓引入機(jī)箱的導(dǎo)線在穿過(guò)機(jī)箱外殼處應(yīng)有絕緣防護(hù)措 施，這些導(dǎo)線進(jìn)入機(jī)箱后應(yīng)適當(dāng)走線和固定， 機(jī)箱內(nèi)所有和這些導(dǎo)線 可能直接

46、接觸的金屬零部件都應(yīng)有接地措施，以防一旦導(dǎo)線絕緣損 壞，這些金屬零部件不致帶有危險(xiǎn)。（2 ）接地電阻接地主要包括防雷接地和安全接地。防雷接地的目的是把雷電產(chǎn) 生的雷擊電流通過(guò)避雷針引入到大地， 從而保證設(shè)備正常運(yùn)行。安全 接地的目的是把相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和設(shè)備外殼碰 觸時(shí)產(chǎn)生的故障電流經(jīng)PE線引入到大地，從而保護(hù)人身安全。作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站主控機(jī)箱內(nèi)部應(yīng)設(shè)有弱電防雷保護(hù)系統(tǒng)，站點(diǎn)頂部需要安裝避雷針。防雷接地電阻應(yīng)不大于10 。設(shè)備應(yīng)設(shè)安全保護(hù)接地端子，接地端子與機(jī)殼（包括帶電部件的 金屬外殼）應(yīng)連接可靠，接地端子與機(jī)殼的連接電阻應(yīng)不大于4。（3 ）過(guò)流保護(hù)使用市電的作物氣象自動(dòng)

47、觀測(cè)站，必須對(duì)一次電路設(shè)臵過(guò)流保護(hù) 裝臵。（4 ）抗電強(qiáng)度使用市電供電的設(shè)備，電源的初級(jí)電路和機(jī)殼間應(yīng)能承受幅值 1500V,電流5mA的沖擊耐壓試驗(yàn)，歷時(shí)1min,試驗(yàn)中不應(yīng)出現(xiàn)飛 弧和擊穿。試驗(yàn)結(jié)束后設(shè)備能正常工作。使用低壓直流電源供電的觀測(cè)站，電源的初級(jí)電路和機(jī)殼間應(yīng)能 承受幅值500V，電流5mA的沖擊耐壓。機(jī)械安全作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站結(jié)構(gòu)上的棱緣或拐角，應(yīng)倒圓和磨光。對(duì)于在產(chǎn)品壽命期內(nèi)無(wú)法始終保持足夠的機(jī)械強(qiáng)度而需要定期 維護(hù)或更換的部件， 應(yīng)在產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)上醒目地載明更換周期并著 重注明不這樣做的危險(xiǎn)性。用作電氣連接或其他連接的螺釘連接件， 如果其松脫或損壞會(huì)影 響安全，所以應(yīng)能承

48、受正常使用時(shí)的機(jī)械壓力。因電池極性接反以及強(qiáng)制充電或放電可能導(dǎo)致危險(xiǎn)， 所以在設(shè)計(jì) 上應(yīng)有防止極性接反以及防止強(qiáng)制充放電的措施。室外無(wú)防護(hù)條件下， 如無(wú)特殊要求， 設(shè)備的外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)規(guī)定 為 IP65。安全標(biāo)識(shí)（1）電源作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站應(yīng)設(shè)有電源額定值的電源銘牌， 電源銘牌應(yīng) 包括下列內(nèi)容：電源性質(zhì)的符號(hào)（交流或直流）額定電壓或額定電壓范圍額定頻率或額定頻率范圍觀測(cè)站額定電流或功耗（2）電源開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)應(yīng)標(biāo)明電源“通” “斷”位臵。（3）電擊危險(xiǎn)使用市電的設(shè)備應(yīng)在外殼顯著位臵設(shè) “當(dāng)心電擊危險(xiǎn)” 安全標(biāo)記。（4）其他標(biāo)記 設(shè)備的其他標(biāo)記要求和方法應(yīng)符合有關(guān)行業(yè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。7 供電要求

49、作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站的供電方式分為市電供電和太陽(yáng)能供電 2 種方式。由輔助電源對(duì)蓄電池充電， 在有市電的地方， 一般優(yōu)選市電作為 輔助電源，無(wú)市電的地方，可選的輔助電源有：太陽(yáng)能、風(fēng)能和風(fēng)光 互補(bǔ)等。 為確保設(shè)備的不間斷供電， 站點(diǎn)應(yīng)配備蓄電池與充放電控制 裝臵。蓄電池的容量必須保證觀測(cè)站能在脫離輔助電源的條件下連續(xù) 工作7天。并在蓄電池電壓低到標(biāo)稱電壓 12V的95%(11.4V)時(shí)發(fā) 出報(bào)警信息。使用市電作輔助電源的，市電電壓允許波動(dòng)范圍為士30V，并提供市電斷電及時(shí)報(bào)警功能。8 防雷要求8.1 一般要求應(yīng)具備防直接雷擊和防雷擊電磁脈沖的措施 ,防雷安全要求和設(shè) 計(jì)應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，根據(jù)

50、 QX4 2000第6條的規(guī)定確定防雷 類別。8.2直接雷擊的防護(hù)措施傳感器、采集器、供電系統(tǒng)和天線， 應(yīng)處在接閃器的保護(hù)范圍內(nèi)。 引下線和金屬立柱應(yīng)接到地網(wǎng)上。 防直接雷擊的沖擊接地電阻應(yīng)不大 于 10Q。8.3雷擊電磁脈沖的防護(hù)( 1 )屏蔽措施傳感器的信號(hào)線應(yīng)采用屏蔽電纜， 采用非屏蔽電纜時(shí)， 應(yīng)外穿金 屬管。電纜的屏蔽層和金屬管下端應(yīng)接到地網(wǎng)上。( 2)等電位連接和共用接地系統(tǒng)應(yīng)采用共用接地系統(tǒng)(地網(wǎng)) ，將所有金屬部件就近連接到該接 地系統(tǒng)上。共用接地系統(tǒng)(地網(wǎng))的接地電阻應(yīng)不大于4Q。8.4電涌保護(hù)措施供電系統(tǒng)的電涌保護(hù)措施（ 1）采用電網(wǎng)供電時(shí)，應(yīng)在交流配電盤(pán)處加裝沖擊通流量Ii

51、mp不小于 12.5kA 的 SPD；（2）在室內(nèi)微機(jī)電源用電插座上， 加裝標(biāo)稱通流量 In 不小于 5kA 的 SPD；（3）供電系統(tǒng)電涌保護(hù)器的安裝要求， 應(yīng)符合 QX22000 規(guī)定； 信號(hào)系統(tǒng)電涌保護(hù)措施（1）室內(nèi)微機(jī)與采集器連接的輸入端口上應(yīng)加裝適配的計(jì)算機(jī) 信號(hào)電涌保護(hù)器（ SPD）；（2）信號(hào)系統(tǒng)電涌保護(hù)器的性能技術(shù)指標(biāo)和安裝要求，應(yīng)符合 QX3 2000的規(guī)定。9 場(chǎng)地與安裝要求9.1 場(chǎng)地要求 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站的場(chǎng)地選擇應(yīng)按照下列要求：（1）遠(yuǎn)離近期和中長(zhǎng)期擬建項(xiàng)目用地，以保證觀測(cè)地段的相對(duì)穩(wěn)定；（ 2）站址應(yīng)代表當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)量水平、耕作制度和地形、地勢(shì)、 土壤類型；（3）觀

52、測(cè)地段內(nèi)及其四周農(nóng)田的管理水平應(yīng)與當(dāng)?shù)卮筇镆恢?；?）周圍建筑或物體影子應(yīng)不會(huì)投射到圖像傳感器的感應(yīng)面；（5）站點(diǎn)附近沒(méi)有強(qiáng)的反光物體；（6）觀測(cè)地段盡可能交通便利，通信正常、穩(wěn)定。9.2 儀器布局要求 作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站的布局應(yīng)符合下列原則：（1）在滿足觀測(cè)要求的前提下，應(yīng)盡量減少對(duì)農(nóng)事活動(dòng)特別是 機(jī)械化耕作的影響；（2）應(yīng)避免觀測(cè)員和田間工作對(duì)觀測(cè)的影響；（3）確保圖像傳感器鏡頭不受任何障礙物影響。9.3安裝要求圖像和視頻傳感器、太陽(yáng)能板應(yīng)安裝在基礎(chǔ)平臺(tái)上。 基礎(chǔ)平臺(tái)為 鋼筋混凝土構(gòu)筑物，平臺(tái)的填埋深度視立柱和安裝設(shè)備的大小、 重量、 迎風(fēng)面積，以及當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤條件而定，以牢固為原則。

53、基礎(chǔ)平 臺(tái)表面平整、無(wú)損邊、無(wú)掉角；機(jī)箱、立柱、法蘭及地腳螺栓規(guī)格符 合設(shè)計(jì)要求，防腐措施得當(dāng)，裸露金屬無(wú)銹蝕。平臺(tái)應(yīng)具有泛水處理 功能。圖像和視頻傳感器的安裝應(yīng)符合下列要求：（1）安裝橫臂應(yīng)與立柱保持垂直且水平于地面；（2）圖像傳感器鏡頭正對(duì)拍攝作物，鏡頭中心延長(zhǎng)線與地面垂直間的夾角不大于45度；（3）調(diào)整焦距，防護(hù)罩保持清潔，保證成像清晰；（4）作物種植方向與圖像傳感器鏡頭方向垂直，鏡頭朝向優(yōu)先級(jí)順序?yàn)楸?、東、西，一般不建議朝南。圖5作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站場(chǎng)地布局圖圖6作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站剖面圖10其它要求10.1技術(shù)文件作物氣象自動(dòng)觀測(cè)站應(yīng)具備全套的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)圖紙、文件；向用戶提供包括測(cè)試證書(shū)

54、、技術(shù)說(shuō)明書(shū)、安裝、操作使用說(shuō)明等內(nèi)容的用 戶手冊(cè)。10.2時(shí)鐘精度要求農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)系統(tǒng)應(yīng)采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘，在產(chǎn)品壽命期內(nèi)不會(huì)因供電 中斷而造成走時(shí)誤差。可手動(dòng)或定時(shí)進(jìn)行校時(shí)。該實(shí)時(shí)時(shí)鐘走時(shí)誤差不大于15s /月。10.3觀測(cè)時(shí)制和日界觀測(cè)時(shí)制采用北京時(shí)。日界為北京時(shí)20時(shí)整，即20時(shí)00分00秒為一天的結(jié)束時(shí)刻。10.4 擴(kuò)展性要求擴(kuò)展要求包括測(cè)量要素的擴(kuò)展、 存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展、 通信方式的擴(kuò) 展和軟件在線升級(jí)。10.5 互換性要求互換性包括傳感器的互換、采集器的互換、外部設(shè)備的互換、電 纜和接插件的互換等。10.6 采集器人機(jī)界面要求（1）人機(jī)界面應(yīng)符合操作者視覺(jué)和操縱上的生理習(xí)慣。（2）機(jī)箱前面板上的文字、圖形、顯示或指示單元、按鍵等， 應(yīng)分布有規(guī)律， 符合功能劃區(qū)的要求。