農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)田建設(shè)管理司研究團隊指出，高標準農(nóng)田建設(shè)以科技賦能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全流程為核心，氣象條件作為影響農(nóng)作物生長的關(guān)鍵自然因素，其精準監(jiān)測與智能調(diào)控已成為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要支撐。農(nóng)作物生長發(fā)育各階段對光、熱、水、氣等氣象要素有特定需求，大風、暴雨、霜凍、干旱等災(zāi)害也會直接影響產(chǎn)量，傳統(tǒng)依賴人工觀測或常規(guī)天氣預(yù)報的方式已無法滿足高標準農(nóng)田精細化生產(chǎn)需求，智慧農(nóng)業(yè)氣象設(shè)施由此成為填補這一技術(shù)空白的核心裝備。

一、核心架構(gòu)：多模塊協(xié)同的技術(shù)體系

智慧農(nóng)業(yè)氣象設(shè)施的技術(shù)架構(gòu)圍繞 “數(shù)據(jù)采集 - 傳輸 - 供電” 形成閉環(huán)，各類氣象傳感器作為數(shù)據(jù)采集前端被部署在農(nóng)田關(guān)鍵監(jiān)測點位，可實時捕捉大氣溫度、濕度、風速、風向、雨量及顆粒物濃度等關(guān)鍵指標。工程技術(shù)人員在選型時注重傳感器適配性，例如溫度傳感器量程覆蓋 - 50℃至 100℃可精準捕捉晝夜溫差變化，濕度傳感器在 0-100% RH 范圍內(nèi)保持穩(wěn)定精度以反映田間濕度對作物蒸騰作用的影響，風速風向傳感器啟動閾值低于 0.5m/s 即使微風環(huán)境下也能準確記錄氣流變化，為作物授粉、倒伏預(yù)警提供數(shù)據(jù)支撐。

這些傳感器的輸出信號通過數(shù)據(jù)采集儀匯總，采集儀內(nèi)置大容量存儲芯片可實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)長期保存，同時具備定時存儲與參數(shù)掉電保護功能以避免數(shù)據(jù)因設(shè)備故障丟失。通訊系統(tǒng)作為遠程管控關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供有線與無線兩種傳輸方式，有線通訊通過標準接口與本地計算機連接適用于農(nóng)田集中連片且網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施完善的區(qū)域，無線通訊依托 4G、WIFI 等技術(shù)可突破地理限制實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程傳輸，即使在偏遠農(nóng)田也能確保數(shù)據(jù)實時上傳。

供電系統(tǒng)采用多模式設(shè)計適配不同場景，市電供電適用于靠近電網(wǎng)的監(jiān)測站點，太陽能供電系統(tǒng)則針對無市電覆蓋區(qū)域配置，其單晶硅太陽能板配合鉛酸免維護蓄電池即使連續(xù)陰雨天也能保障設(shè)施正常運行，同時系統(tǒng)內(nèi)置的電源管理模塊可實現(xiàn)能耗動態(tài)調(diào)控以降低整體運行成本。

二、核心功能：數(shù)據(jù)驅(qū)動的農(nóng)田管理賦能

智慧農(nóng)業(yè)氣象設(shè)施的功能圍繞數(shù)據(jù)應(yīng)用展開，云平臺作為數(shù)據(jù)處理與展示的核心載體可實現(xiàn)多維度數(shù)據(jù)服務(wù)。農(nóng)業(yè)技術(shù)員通過平臺既能查看所有監(jiān)測站點的實時數(shù)據(jù)，也可調(diào)取單個站點的歷史記錄生成報表與趨勢曲線，數(shù)據(jù)導出功能支持將信息轉(zhuǎn)化為 Excel 格式為農(nóng)田管理決策提供依據(jù)。平臺還具備 GIS 地理信息集成能力，可在地圖上標注各監(jiān)測站點位置并顯示實時狀態(tài)，方便管理人員快速定位異常點位。

預(yù)警功能設(shè)計中系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)設(shè)閾值自動識別異常氣象條件，當監(jiān)測到雨量超標、風速過大或溫度驟降時，會通過手機短信、平臺彈窗等方式向種植戶發(fā)送預(yù)警信息為災(zāi)害防控爭取時間。在黃淮海平原玉米產(chǎn)區(qū)的試點項目中，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員發(fā)現(xiàn)設(shè)施的應(yīng)用使施肥與灌溉決策更具針對性，通過結(jié)合溫度、濕度數(shù)據(jù)調(diào)整水肥施用時間，玉米畝均產(chǎn)量提升 15% 的同時減少 20% 的化肥使用量，實現(xiàn)增產(chǎn)與環(huán)保的雙重效益；在南方水稻產(chǎn)區(qū)，設(shè)施對臺風的預(yù)警能力幫助種植戶提前加固稻田防護欄，2023 年臺風 “泰利” 影響期間，配備該設(shè)施的農(nóng)田比未配備區(qū)域的水稻倒伏率降低 40%，減少經(jīng)濟損失超千萬元。

三、技術(shù)原則與未來展望

技術(shù)設(shè)計原則貫穿設(shè)施研發(fā)全過程，兼容性層面工程團隊采用模塊化接口設(shè)計，使設(shè)施可適配不同品牌、不同類型的傳感設(shè)備，無需對現(xiàn)有系統(tǒng)進行大規(guī)模改造就能實現(xiàn)功能擴展，這一設(shè)計不僅降低設(shè)備更新成本，也為后續(xù)技術(shù)升級預(yù)留空間?？煽啃苑矫嬗布娐穬?nèi)置過流、過壓保護機制，能減少用戶誤操作導致的設(shè)備損壞，數(shù)據(jù)傳輸過程中采用心跳機制與斷線重連技術(shù)，確保即使出現(xiàn)短暫網(wǎng)絡(luò)中斷，系統(tǒng)恢復連接后也能自動補發(fā)緩存數(shù)據(jù)。安全性設(shè)計上平臺通過用戶權(quán)限分級管理，不同角色的使用者僅能訪問對應(yīng)權(quán)限的功能與數(shù)據(jù)，同時操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用軟件形成三層安全防護以防止數(shù)據(jù)泄露或被篡改。

中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所專家認為，隨著物聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)的融合，智慧農(nóng)業(yè)氣象設(shè)施將進一步升級，未來有望實現(xiàn)從 “被動監(jiān)測” 向 “主動調(diào)控” 的轉(zhuǎn)變 —— 通過分析歷史氣象數(shù)據(jù)與作物生長模型，系統(tǒng)可提前預(yù)測作物需水需肥時間，自動聯(lián)動灌溉、施肥設(shè)備實現(xiàn)精準作業(yè)。這種技術(shù)迭代不僅能提升高標準農(nóng)田的抗風險能力，更能推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)從 “看天吃飯” 向 “知天而作” 轉(zhuǎn)型，為保障國家糧食安全提供更堅實的技術(shù)支撐。