一、方案概述

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

智慧草原氣象環境監測系統采用物聯網、傳感器、大數據及云計算等技術，結合戶外氣象站構建草原環境氣象監測系統，同時通過智能模塊實現草原氣壓、風向、雨量等氣象要素及土壤溫濕度等數據的精確采集，并通過GPRS將所有數據發送至草原環境氣象監控平臺，實現對草原環境氣象的自動化智能監測。

二、系統組成

智慧草原氣象環境監測系統是主要針對草原監測用戶的一種實用型自動監測系統，集“氣，水，土三大戰役"的監測參數，構建“陸海統籌、天地一體"的生態環境監測平臺。整套系統由感知層、平臺層和應用層三部分組成。智慧草原環境氣象監測系統總體架構由感知層、傳輸層、服務層、應用層以及標準規范和運行保障體系組成。可根據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，實現內部與外部的良性互動。

感知層：采用的測控系統方案，由安裝在各個草原采集監控點的遠程監控終端（含各種環境傳感器和無線通信終端）作為分布式控制節點站，并使用4G/5G 無線通信技術對單點數據進行采集和傳輸。

傳輸層：傳輸層是該系統數據傳輸的核心，主要功能是將設備層采集的數據通過GPRS、4G/5G、NB-IoT等網絡模式傳輸至系統平臺，同時轉發應用層的控制命令，實現系統功能的交互。

服務層：由物聯網設備管理平臺組成，實現數據的匯集與管理，為管網監測平臺及其他應用平臺提供專業、便捷的數據接口服務。

應用層：應用層為監測平臺及第三方應用平臺，實現對草原環境氣象監測系統的監測點位置、設備類型和實時數據的實時監測，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測及報警信息，方便工作人員及時管理草原生態，提高草原生態效益平衡能力。

三、系統功能

1、監測站點分布

系統配有GIS地圖，可顯示當前所有監測站點的分布地理位置，方便管理者確定監測站位置，如發生報警超標事件，可時間定位站點位置。

2、實時在線監控

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據進行實時數據采集。生態環境在線監測系統可通過傳感器設備，例如在線實時溫濕度、光照度等數值、土壤環境、空氣質量、土壤水分等參數的變化情況。

3、監測預警

云平臺能夠對自動氣象站的供電及通訊狀態，傳感器的穩定性等進行實時跟蹤監測；通過云平臺設置風速、風向等各參數的限值，若接收的風速等實時數據超過平臺設置的限值，系統就會時間通過警報、短信等方式給管理人員發送預警信息，并給氣象部門單位提供精準的數據支持。系統將發送報警信息通知用戶，以便快速處理，將影響減至zui低。

4、數據分析查詢

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

5、視頻監控

系統可對監控區域進行24小時全天候遠程實時監控，對監測站附近的環境變化以及灌溉系統、水肥一體化情況通過視頻觀測了解實際情況。

四、系統特點

◆全面監測草原各方面環境要素, 氣象、水環境、土壤環境、病蟲害監測、水肥一體化、空氣環境質量等。

◆設置草原預警發布系統，輔助草原區應急管理。

◆云服務平臺，B/S 架構軟件平臺，可隨時查看、下載和在線分析數據。

◆利用技術，保證傳感器的精度，穩定性，和環境耐受力。

◆遙測終端數采高度集成傳統的數據采集器，數據傳輸單元，電池等，IP67 防水，野外耐受能力*。

◆數據有RTU ，網關和服務器三級緩存，斷點數據主動續傳，保證數據的完整不丟失。

◆支持數據傳輸協議加密，保證數據傳輸安全，不被惡意截獲和解析。

◆平臺功能強大，運行穩定，界面友好，畫面精致。

五、系統意義

智慧草原環境氣象監測解決方案對科學利用草場資源，實現草畜的動態平衡和確定合理的家畜存欄數，發揮草原生態效益，保障草原牧業可持續發展，具有十分重要意義。