一、方案概述

目前，我國國土的分布中草原的環(huán)境氣象條件在很大程度上決定著草原的地理分布、種群結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)力水平，是影響草原生態(tài)環(huán)境重要且活躍的因素之一。環(huán)境氣象不僅會影響牧草的生長，同時還會對放牧、禁牧及牧草生態(tài)產(chǎn)生重要影響。

智慧草原氣象環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、大數(shù)據(jù)及云計算等技術(shù)，結(jié)合戶外氣象站構(gòu)建草原環(huán)境氣象監(jiān)測系統(tǒng)，同時通過智能模塊實現(xiàn)草原氣壓、風(fēng)向、雨量等氣象要素及土壤溫濕度等數(shù)據(jù)的精確采集，并通過GPRS將所有數(shù)據(jù)發(fā)送至草原環(huán)境氣象監(jiān)控平臺，實現(xiàn)對草原環(huán)境氣象的自動化智能監(jiān)測。

二、系統(tǒng)組成

智慧草原氣象環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是主要針對草原監(jiān)測用戶的一種實用型自動監(jiān)測系統(tǒng)，集“氣，水，土三大戰(zhàn)役"的監(jiān)測參數(shù)，構(gòu)建“陸海統(tǒng)籌、天地一體"的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測平臺。整套系統(tǒng)由感知層、平臺層和應(yīng)用層三部分組成。智慧草原環(huán)境氣象監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)由感知層、傳輸層、服務(wù)層、應(yīng)用層以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和運行保障體系組成?？筛鶕?jù)草原范圍和實際情況，靈活擴展，通過與Internet相連，便于共享資源，實現(xiàn)內(nèi)部與外部的良性互動。

感知層：采用先進的測控系統(tǒng)方案，由安裝在各個草原采集監(jiān)控點的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端（含各種環(huán)境傳感器和無線通信終端）作為分布式控制節(jié)點站，并使用4G/5G 無線通信技術(shù)對單點數(shù)據(jù)進行采集和傳輸。

傳輸層：傳輸層是該系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵模饕δ苁菍⒃O(shè)備層采集的數(shù)據(jù)通過GPRS、4G/5G、NB-IoT等網(wǎng)絡(luò)模式傳輸至系統(tǒng)平臺，同時轉(zhuǎn)發(fā)應(yīng)用層的控制命令，實現(xiàn)系統(tǒng)功能的交互。

服務(wù)層：由物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理平臺組成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯集與管理，為管網(wǎng)監(jiān)測平臺及其他應(yīng)用平臺提供專業(yè)、便捷的數(shù)據(jù)接口服務(wù)。

應(yīng)用層：應(yīng)用層為監(jiān)測平臺及第三方應(yīng)用平臺，實現(xiàn)對草原環(huán)境氣象監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測點位置、設(shè)備類型和實時數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，還可以通過手機、Pad、計算機等信息終端向管理者推送實時監(jiān)測及報警信息，方便工作人員及時管理草原生態(tài)，提高草原生態(tài)效益平衡能力。

三、系統(tǒng)功能

1、監(jiān)測站點分布

系統(tǒng)配有GIS地圖，可顯示當(dāng)前所有監(jiān)測站點的分布地理位置，方便管理者確定監(jiān)測站位置，如發(fā)生報警超標(biāo)事件，可第一時間定位站點位置。

2、實時在線監(jiān)控

自動氣象站選用高精度測量單元，對草原上溫濕度、氣壓、雨量、等多項氣象要素及土壤數(shù)據(jù)進行實時數(shù)據(jù)采集。生態(tài)環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)可通過傳感器設(shè)備，例如在線實時溫濕度、光照度等數(shù)值、土壤環(huán)境、空氣質(zhì)量、土壤水分等參數(shù)的變化情況。

3、監(jiān)測預(yù)警

云平臺能夠?qū)ψ詣託庀笳镜墓╇娂巴ㄓ崰顟B(tài)，傳感器的穩(wěn)定性等進行實時跟蹤監(jiān)測；通過云平臺設(shè)置風(fēng)速、風(fēng)向等各參數(shù)的限值，若接收的風(fēng)速等實時數(shù)據(jù)超過平臺設(shè)置的限值，系統(tǒng)就會第一時間通過警報、短信等方式給管理人員發(fā)送預(yù)警信息，并給氣象部門單位提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)將發(fā)送報警信息通知用戶，以便快速處理，將影響減至zui低。

4、數(shù)據(jù)分析查詢

草原在線監(jiān)測系統(tǒng)，7*24小時實時監(jiān)控，自動采集，無需人工看顧。平臺自動接收戶外氣象站遠(yuǎn)程上傳的所有數(shù)據(jù)，并在前端界面通過數(shù)字、曲線、儀表盤等形式實時更新顯示，同時自動存儲歷史數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)，支持管理人員隨時隨地分時間段查看、下載、打印所有的歷史數(shù)據(jù)。

5、視頻監(jiān)控

系統(tǒng)可對監(jiān)控區(qū)域進行24小時全天候遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，對監(jiān)測站附近的環(huán)境變化以及灌溉系統(tǒng)、水肥一體化情況通過視頻觀測了解實際情況。

四、系統(tǒng)特點

◆全面監(jiān)測草原各方面環(huán)境要素, 氣象、水環(huán)境、土壤環(huán)境、病蟲害監(jiān)測、水肥一體化、空氣環(huán)境質(zhì)量等。

◆設(shè)置草原預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)，輔助草原區(qū)應(yīng)急管理。

◆云服務(wù)平臺，B/S 架構(gòu)軟件平臺，可隨時查看、下載和在線分析數(shù)據(jù)。

◆利用先進技術(shù)，保證傳感器的精度，穩(wěn)定性，和環(huán)境耐受力。

◆遙測終端數(shù)采高度集成傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)傳輸單元，電池等，IP67 防水，野外耐受能力*。

◆數(shù)據(jù)有RTU ，網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器三級緩存，斷點數(shù)據(jù)主動續(xù)傳，保證數(shù)據(jù)的完整不丟失。

◆支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸協(xié)議加密，保證數(shù)據(jù)傳輸安全，不被惡意截獲和解析。

◆平臺功能強大，運行穩(wěn)定，界面友好，畫面精致。

五、系統(tǒng)意義

智慧草原環(huán)境氣象監(jiān)測解決方案對科學(xué)利用草場資源，實現(xiàn)草畜的動態(tài)平衡和確定合理的家畜存欄數(shù)，發(fā)揮草原生態(tài)效益，保障草原牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要意義。