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农业气象灾害综合监测预警方案是一套面向现代农业生产基地、粮食作物种植区、经济作物种植区、果园、设施农业园区、特色农业产业基地及农业防灾减灾项目建设的物联网气象灾害监测与风险预警系统。方案以风速、风向、降雨量、空气温度、空气相对湿度、太阳辐射、低温、高温及土壤含水率为核心监测参数，综合应用自动气象观测、土壤墒情监测、农业气象灾害指标分析、物联网通信、历史数据统计、多参数风险判识和智能预警技术，实现农业生产环境连续监测、气象灾害风险识别、预警信息管理及防灾减灾辅助决策。
农业生产具有明显的自然环境依赖性。作物从播种、出苗、营养生长、开花授粉、果实发育到成熟收获，不同生育阶段对气温、水分、太阳辐射及风雨条件具有不同要求。持续低温、极端高温、强降雨、大风及干旱等灾害性天气可能影响作物正常生长，严重时可能造成倒伏、落花落果、根系缺氧、花器官损伤、生长停滞和产量损失。
农业气象灾害具有区域差异明显、影响因素复杂和发生过程动态变化等特点。同一气象条件对不同作物可能产生不同影响。例如，相同的低温条件对耐寒作物与喜温作物具有不同风险；相同的降雨过程在排水良好的地块和低洼易涝地块可能造成不同后果；相同的高温条件在土壤水分充足和持续干旱条件下也可能产生不同程度的作物胁迫。
传统农业气象管理主要依赖区域天气预报、人工观察及少量气象仪表。由于区域气象站与具体农业地块之间可能存在地形、下垫面、灌溉及小气候差异，仅使用远距离气象站数据往往难以完整反映种植基地实际环境。
本方案采用“田间自动气象观测—土壤根区水分监测—气象变化趋势分析—作物生育阶段关联—灾害风险识别—分级预警—防灾措施建议—灾后数据评估”的技术路线，在具有代表性的农业生产区域建设自动气象监测站和土壤墒情监测点。
系统能够连续记录平均风速、最大风速、阵风、风向、累计降雨量、降雨强度、空气温湿度、太阳辐射以及不同深度土壤含水率，形成农业生产区域的连续环境数据库。
通过对低温持续时间、高温持续时间、短时强降雨、连续无有效降水日数、土壤水分下降及多因素共同作用进行分析，系统可以识别部分农业气象灾害的现场风险特征，辅助管理人员提前采取覆盖保温、设施加固、排水疏通、适宜灌溉、遮阳降温及其他防灾管理措施。
系统支持与权威气象预报、气象灾害预警信号及农业技术服务信息进行数据集成。现场监测系统产生的风险提示主要用于农业生产经营主体内部管理，不等同于气象主管机构向社会统一发布的法定气象灾害预警信号。
方案可根据实际应用需求扩展地表温度、叶面温度、土壤温度、土壤水势、积水水位、雪深、冠层温度和作物生长监测等参数，进一步形成农业气象、土壤环境与作物状态协同感知的综合防灾减灾体系。
农作物生长与气温、降水、光照、水分和风等气象条件密切相关。气象环境不仅影响作物生长速度，也会影响授粉结实、蒸腾作用、养分吸收和收获条件。
当气象条件超出作物适宜范围并持续一定时间时，可能形成农业气象灾害风险。
不同农业地块受到海拔、地形、坡向、周边建筑、地表覆盖、土壤质地和灌溉条件影响，实际温度、风场和土壤水分可能存在差异。
例如，山间低洼区域可能更容易出现夜间冷空气积聚；开阔地带可能承受较大风荷载；排水不畅的田块可能在相同降雨量下出现更严重的积涝。
强风和阵风可能造成玉米等高秆作物倒伏、果树枝条损伤、设施覆盖材料撕裂及农业设备损坏。
仅记录每日平均风速难以反映短时间阵风过程，因此需要同时关注平均风速、瞬时风速或按规定统计的最大风速。
短时强降雨、连续降雨和较长时间的降雨累积可能影响农田排水和土壤通气条件。
传统人工雨量观测难以及时记录降雨开始、结束及短时强度变化，不利于对农田积涝风险进行连续分析。
低温冷害和霜冻风险与作物耐寒能力、生育阶段、最低温度及低温持续时间有关。
常规空气温度测量值不能完全代表叶片、花朵或地表的实际温度。特别是在晴朗、微风和辐射冷却较强的夜间，部分作物器官表面温度可能低于相应高度的空气温度。
持续高温可能影响作物光合作用、花粉活力、授粉结实及正常生长。
当高温与较强太阳辐射、较低空气湿度及土壤缺水同时出现时，部分作物可能面临更复杂的水热胁迫。
较长时间降水不足并不必然表示所有地块都发生了相同程度的农业干旱。
农业干旱还受到土壤蓄水能力、根区深度、灌溉条件、作物需水量和蒸散过程影响。因此需要将降水、气温、太阳辐射与实际土壤水分联合分析。
仅采用固定气温、降雨或土壤水分阈值进行统一报警，容易忽视作物种类、生育阶段及环境背景差异。
例如，同一低温阈值对开花期果树和冬季休眠期果树不具有相同意义；同一土壤含水率在砂土和黏土中的可利用水分状况也可能不同。
在采取灌溉、覆盖、排水或设施加固措施后，如果缺少连续数据记录，难以分析管理措施执行前后的环境变化和风险缓解情况。
建设覆盖重点农业种植区域的自动气象及土壤墒情监测网络，实现气象环境连续感知、多灾种风险分析、异常预警、历史追溯与防灾管理辅助决策。
连续获取风速、风向、平均风速和阵风等指标，分析大风发生过程及其对作物和设施的潜在影响。
记录降雨开始时间、结束时间、累计降雨量和不同统计时段的降水量，支持强降雨与连续降雨分析。
实时获取空气温度，统计最高温度、最低温度、日平均温度、持续高温和持续低温时间。
连续获取空气相对湿度，为干热环境、霜冻条件及作物水分环境分析提供辅助信息。
测量入射太阳总辐射，记录辐射强度和日累计辐射量，辅助分析农田能量环境和作物蒸散需求。
根据作物耐低温能力和生育阶段，分析最低气温、低温持续时间及降温速度，形成低温风险提示。
根据作物阶段和高温敏感性，统计高温持续时间、极端最高气温及连续高温天数。
连续获取作物有效根区土壤含水率，分析干旱发展、降雨入渗及灌溉后的水分变化。
建立大风、强降雨、低温冷害、霜冻可能性、高温热害、农业干旱及复合气象风险的分类分析与分级预警机制。
监测站应根据种植面积、地形地貌、下垫面、作物分布和主要灾害类型布设。
对于地形复杂或气象差异明显的农业基地，应采用多个代表性监测点，而不能仅凭单站数据推断全部区域的实际状态。
风速监测需要兼顾平均风速与阵风特征。对于设施农业，应特别关注设施结构附近的实际风况及运行风险。
系统应支持不同时间窗口的降雨累计，包括短时降雨、小时降雨、日降雨及连续过程降雨。
降雨风险判断应结合地形、排水能力和土壤实际含水状态。
空气温度可以用于低温风险分析，但不能直接证明作物器官表面已经发生霜冻。
对于高价值果园和霜冻敏感作物，建议扩展冠层温度、地表温度或其他必要观测参数，提高霜冻风险判断的针对性。
高温风险应关注最高温度、持续时间、昼夜温度变化及作物生育阶段。
对于需要分析干热风等特定灾害的项目，应根据适用标准综合风速、气温、相对湿度及作物生育期判定。
土壤含水率传感器应根据作物根系深度、土壤质地及灌溉方式进行分层布设。
对于具有明显土壤差异的地块，应采用多点监测。
现场传感器主要反映已经发生或正在发展的环境过程。如果需要提前数小时至数天预测灾害，应接入具备可信来源的气象预报、短临预报或权威预警信息。
仅使用当前现场监测数据，不应宣称能够可靠预测未来所有灾害的发生时间和强度。
系统应将气象灾害过程、作物品种、生育阶段、田间管理措施和实际受灾调查记录关联，为灾害评价提供数据支持。
系统采用“气象环境采集—土壤墒情监测—数据质量控制—时序统计—风险指标计算—预警判识—信息通知—处置记录—灾后评估”的技术路线。
系统由现场感知层、数据采集层、通信传输层、数据管理层、灾害风险分析层和应用服务层组成。
现场感知层包括风速风向传感器、雨量计、空气温湿度传感器、太阳辐射传感器和土壤含水率传感器。
数据采集层负责传感器读取、时间同步、设备自检和数据缓存。
通信传输层根据现场网络条件选择有线通信、4G或适宜的低功耗广域无线通信方式。
数据管理层负责原始数据、统计数据、监测站资料和历史灾害记录的存储。
灾害风险分析层负责风灾、雨涝、低温、高温和干旱风险分析。
应用服务层负责实时监控、风险展示、预警通知和防灾管理记录。
气象站主要反映代表性区域的空气和辐射环境，土壤监测点主要反映不同作物根区的水分状态。
当一个气象站覆盖多个不同土壤或灌溉管理单元时，可配置多个土壤监测点，实现气象条件与地块墒情关联分析。
| 灾害类型 | 重点监测参数 | 分析指标 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
| 大风灾害 | 风速、风向 | 平均风速、最大风速、阵风、持续时间 | 倒伏和设施受损风险分析 |
| 强降雨 | 降雨量 | 短时雨量、小时雨量、过程雨量 | 强降雨过程识别 |
| 农田积涝风险 | 降雨量、土壤含水率 | 降雨持续时间、土壤持续过湿 | 排水管理提示 |
| 低温冷害 | 气温、湿度 | 最低温度、低温时长、降温速度 | 低温风险提示 |
| 霜冻风险 | 气温、湿度、风速等 | 低温接近程度、夜间环境变化 | 霜冻可能性分析 |
| 高温热害 | 气温、湿度、太阳辐射 | 高温时长、连续高温、辐射负荷 | 高温胁迫风险分析 |
| 农业干旱 | 降雨量、土壤含水率、气温、太阳辐射 | 根区水分、无有效降水时长、水分下降趋势 | 干旱风险分析 |
| 高温干旱复合风险 | 高温、太阳辐射、湿度、土壤水分 | 高温持续与土壤缺水共同发生 | 水热复合胁迫提示 |
通过机械式或超声波风速风向传感器获取平均风速、风向及按适用方法统计的阵风数据。
采用翻斗式、称重式或其他适宜原理的雨量计，获取降雨量及降雨过程信息。
通过气温湿度传感器连续获取空气温度和相对湿度，为冷热灾害及空气干湿环境分析提供基础数据。
采用总辐射表或适宜的太阳辐射传感器，获取指定平面上的太阳短波辐射通量密度。
采用适宜的土壤含水率传感器，对作物根区不同深度水分状态进行连续监测。
根据气温、持续时间及作物生育阶段分析低温风险，支持持续低温过程识别。
根据气温、空气湿度及太阳辐射记录分析高温持续时间和复合热环境风险。
根据平均风速、阵风、降雨强度和累计降雨量等指标分析风雨过程。
结合土壤含水率、降雨及环境数据分析根区水分亏缺及干旱发展趋势。
按照风险类型、风险等级和管理区域生成内部风险提示，并记录通知及处理情况。
完成现场监测、远程数据传输、历史记录、分析结果展示及设备管理。
机械式风速传感器可通过旋转部件的运动特征推算风速；超声波风速传感器可利用声波传播时间差测量风速分量。
应根据选型设备的采样频率和统计方法分别计算平均风速及最大风速，不同统计窗口的最大风速数据不能直接混用。
风向通常表示风的来向，使用以正北为0°、顺时针增加的角度表示。
对于低风速或静风情况，应按照适用观测方法处理风向数据。
翻斗式雨量计利用定量容积的翻斗动作记录降雨；称重式雨量计通过容器质量变化测量降水。
雨量数据通常采用毫米（mm）表示，其中1mm降雨量在水平面积1平方米上相当于约1L水的体积。
在给定有效时间窗口内，平均降雨强度可表示为：
I=P/Δt
其中，I为该时间窗口平均降雨强度，P为累计降雨量，Δt为统计时间长度。
当P以mm表示、Δt以小时表示时，I的单位为mm/h。
温度传感器利用敏感元件随温度变化的电学特性获取气温数据。
应采用适宜的防辐射装置和通风条件，避免太阳直射导致明显的气温测量偏差。
空气相对湿度可通过电容式湿敏元件测量。
系统可根据温度和相对湿度进一步计算水汽压和饱和水汽压差等辅助指标，用于分析空气干湿状态。
太阳总辐射监测通常测量水平面上的太阳短波辐射通量密度，单位为W/m²。
在测量条件适用时，可计算一定时间内累计太阳辐射能量：
H=∫Rs(t)dt
其中，H为累计辐射能量，Rs(t)为辐射通量密度。
当辐射通量密度以W/m²表示、时间以秒表示时，积分结果单位为J/m²，可换算为MJ/m²。
土壤水分可采用介电式等适宜测量方法，通过土壤介电特性与水分含量的关系估算体积含水率。
土壤体积含水率表达式为：
θv=Vw/Vs×100%
其中，θv为土壤体积含水率，Vw为土壤水分体积，Vs为对应土壤总体积。
实际测量应考虑传感器标定、土壤质地、温度和盐分影响。
系统可计算气温、土壤水分等参数在指定时间内的变化速率：
V=(Xcurrent-Xprevious)/Δt
其中，V为变化速率，Xcurrent为当前有效测量值，Xprevious为前一有效测量值，Δt为时间间隔。
对于设定的温度、风速及土壤水分风险条件，系统根据有效观测记录统计持续超限时间。
缺测期间应单独标记，不能将缺测数据当作正常数据填充后直接参与灾害持续时间计算。
大风灾害风险主要涉及露天粮食作物、果园、蔬菜种植区及温室大棚等设施。
不同对象对风速的敏感程度不同，应根据作物生长状态和设施结构要求设置风险条件。
系统按照设定统计时间窗口计算平均风速，分析持续大风过程。
阵风可能对设施结构、果树枝条和高秆作物造成较大瞬时荷载。
系统应保存适当时间分辨率的风速数据，避免仅通过较长时间平均风速分析阵风风险。
分析不同时间段风向及其变化，为农业设施迎风面、风障和防风措施管理提供辅助数据。
当风速持续较高并叠加强降雨、土壤过湿或作物生长阶段敏感条件时，可能增加部分作物倒伏风险。
系统可将风速、降雨和土壤水分作为复合风险输入，但需要结合品种、株高及田间调查进行验证。
当风速接近设施结构或执行机构允许运行条件时，系统应生成设施安全关注提示。
温室开窗、卷帘和遮阳设备的自动保护动作应根据实际设备制造要求与结构安全设计确定。
可构建与具体种植对象相对应的内部风险评分：
Rw=f(Vmean,Vgust,D,S,F)
其中，Rw为风灾风险评分，Vmean为平均风速，Vgust为阵风指标，D为持续时间，S为作物生育阶段，F为设施或作物抗风条件。
模型权重和分级边界应由历史灾害资料、实际工程条件及田间调查确定。
系统记录降雨开始时间、结束时间和不同时间窗口内累计降雨量，分析降雨过程的强度和持续性。
可按照实际应用需要统计10分钟、1小时、3小时等时段的累计降雨量。
采用何种时间窗口应与应用场景及适用的预警指标相匹配。
统计连续降雨天数及过程累计降雨量，分析长期湿润天气对农田土壤的影响。
系统比较降雨发生前后的土壤含水率变化，判断降雨对不同土层水分的影响。
当根区土壤持续处于较高含水状态时，可能出现通气条件下降等问题。
具体过湿风险应根据土壤性质、作物类型和持续时间确定。
农田积涝不仅受到降雨量影响，还受到地形、排水系统能力及土壤入渗条件影响。
仅根据降雨量和土壤含水率不能准确推算实际地表积水深度。
对于低洼易涝地块、排水沟和农业设施排水系统，建议按实际需求增加积水水位或沟渠水位传感器。
可构建：
Rf=f(Pshort,Ptotal,θv,D,Drainage)
其中，Rf为雨涝风险指标，Pshort为短时降雨量，Ptotal为过程累计降雨量，θv为土壤含水率，D为持续时间，Drainage为排水条件参数。
模型应通过历史积涝事件和现场排水能力资料进行验证。
农业低温灾害可包括低温冷害、霜冻及其他与低温有关的作物伤害过程。
具体灾害类型的判定与作物、地区、季节及适用技术标准有关。
系统统计最低气温、最低气温发生时间及低温持续时长。
根据连续温度监测数据分析降温过程，识别短时间快速降温及夜间温度持续下降情况。
作物在萌芽、开花、幼果、幼苗及其他生育阶段的耐低温能力不同。
应根据实际品种和生育阶段设置分阶段风险指标。
霜冻风险与作物器官表面温度、空气湿度、风速、辐射冷却和局部地形有关。
在晴朗少云、风较弱的夜间，部分地块可能发生较明显的地表或叶面辐射冷却。
标准高度空气温度不能直接代表叶面、花朵和地表温度。
因此，本方案基础配置能够开展低温与霜冻可能性分析，但不能仅依靠空气温湿度直接确认霜冻已发生。
对于果树花期、露天育苗和高价值经济作物，可增加近地表温度、冠层温度或叶面温度监测，改善风险分析。
系统按照作物阶段设定的临界温度计算持续低温时长，并记录最低温度和温度下降过程。
可构建：
Rc=f(Tmin,Dlow,Cooling,S,Site)
其中，Rc为低温风险指标，Tmin为最低气温，Dlow为低温持续时间，Cooling为降温变化特征，S为作物生育阶段，Site为地形和管理条件。
根据作物和设施条件，平台可提示检查覆盖保温、供暖、设施密闭性及其他适宜防寒措施。
具体措施应结合当地农业技术指导和实际作物状况确定。
系统统计日最高气温、持续高温时间和连续高温日数。
部分作物在开花授粉和果实发育等阶段对高温较为敏感，应根据品种和生育阶段建立独立风险条件。
通过太阳辐射和空气温度联合分析，判断强辐射与高温共同发生的时间及持续过程。
高温条件下，较低空气湿度可能增加大气蒸发需求。
系统可利用温度和相对湿度计算饱和水汽压差，为分析干热环境提供参考。
当高温天气期间根区土壤水分不足时，部分作物可能面临更高的水热胁迫风险。
系统将高温持续时间、太阳辐射、空气湿度及根区水分状态联合分析，识别高温与水分不足共同出现的时段。
可构建：
Rh=f(Tmax,Dhigh,Rs,RH,θv,S)
其中，Rh为高温风险指标，Tmax为最高温度，Dhigh为高温持续时间，Rs为太阳辐射，RH为相对湿度，θv为土壤含水率，S为作物生育阶段。
平台可根据实际场景提示适宜灌溉、遮阳、设施通风及其他高温管理措施。
相关操作应考虑作物特性、水源条件和生产工艺，避免直接采用统一措施。
气象干旱主要描述一定时期内降水异常偏少等气候水分亏缺特征。
农业干旱则与作物实际水分供应不足有关，受到降水、土壤水分、作物需水、蒸散和灌溉管理等因素共同影响。
系统记录连续无有效降水日数、累计降雨量及历史降雨分布。
有效降水的判定应根据农业应用和作物条件确定，而非简单将所有微量降水都视为有效补水。
通过不同深度土壤含水率监测，掌握作物根区水分变化。
在具备经过测定的田间持水量时，可计算参考相对土壤湿度：
RSM=θv/θFC×100%
其中，RSM为相对土壤湿度，θv为实测土壤体积含水率，θFC为相同土层田间持水量对应的体积含水率。
计算时必须保持两者单位和含水率定义一致。
系统比较浅层、中层及深层土壤水分变化，分析降雨入渗和根区水分消耗过程。
通过连续监测数据计算水分下降速率，辅助识别水分持续亏缺过程。
结合连续无有效降水日数、土壤水分下降及高温辐射条件，对农业干旱发展风险进行分析。
正式采用农业干旱或气象干旱等级时，应按照对应现行标准规定的完整指标及计算程序执行。
单点土壤水分测量和简单降雨统计不等同于标准规定的完整干旱等级评估。
系统可根据实际根区水分状态提示开展灌溉条件检查及适当的水资源管理。
系统按照不同灾害的形成机理建立独立风险分析模型，并通过多参数关联识别复合风险。
当较强风速与持续降雨同时出现时，部分作物倒伏和农业设施受损风险可能增加。
当持续高温与根区缺水同时出现时，系统提高对作物水热胁迫的关注程度。
低温与高湿同时出现可能影响部分作物及设施运行条件，具体风险需结合作物类型、地表温度及实际生产环境判断。
较大降雨量叠加较高土壤含水率，可能增加部分排水不良地块的积涝风险。
| 内部风险等级 | 判定原则 | 建议管理方式 |
|---|---|---|
| 正常 | 未达到对应灾害风险条件 | 持续监测 |
| 关注 | 环境指标接近风险条件或变化较快 | 增加巡查频次 |
| 较高风险 | 达到经验证的风险条件或发生复合异常 | 组织现场核查及防范 |
| 高风险 | 达到严重风险条件或出现明确危险征兆 | 启动相应内部应急处置流程 |
不同灾害的阈值应根据现行标准、作物敏感性、区域气候和历史灾害资料确定。
本系统不设置适用于所有地区和所有作物的统一灾害阈值。
平台生成的内部风险等级用于农业基地自身的风险管理，不等同于法定气象灾害预警信号的蓝色、黄色、橙色和红色等级。
需要接入官方预警时，应通过合法授权或权威公开渠道获取，并保留预警发布主体、发布时间和有效范围。
基于现场实时监测的提示主要反映当前或正在发展的风险。
如果需要提前预测未来灾害，应结合权威天气预报、短临预报及经过验证的风险预测方法。
| 序号 | 设备名称 | 主要功能 | 配置建议 |
|---|---|---|---|
| 1 | 风速传感器 | 测量风速及阵风相关数据 | 按气象监测站配置 |
| 2 | 风向传感器 | 监测风向 | 与风速测点配套 |
| 3 | 自动雨量计 | 监测降雨量和过程降雨 | 按区域代表性配置 |
| 4 | 空气温湿度传感器 | 监测空气温湿度 | 按气象监测站配置 |
| 5 | 太阳总辐射传感器 | 监测太阳辐射 | 按气象监测站配置 |
| 6 | 土壤含水率传感器 | 监测根区水分 | 按土壤类型及深度配置 |
| 7 | 自动气象数据采集器 | 多参数采集与统计 | 按独立监测站配置 |
| 8 | 工业通信终端 | 数据远程传输 | 按通信条件配置 |
| 9 | 太阳能及蓄电池供电组件 | 野外设备供电 | 按功耗与日照条件配置 |
| 10 | 气象监测安装支架 | 仪器安装与固定 | 按站点配置 |
| 11 | 电气及防雷保护组件 | 设备与通信保护 | 按工程条件配置 |
| 12 | 农业气象预警管理平台 | 灾害分析、风险提示及报表 | 统一部署 |
| 设备名称 | 主要用途 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 地表温度传感器 | 监测近地表热环境 | 低温与霜冻风险分析 |
| 冠层红外温度传感器 | 监测作物冠层温度 | 作物低温及高温风险研究 |
| 土壤温度传感器 | 监测根区温度 | 冻害和根区环境分析 |
| 土壤水势传感器 | 分析土壤水分能量状态 | 精准干旱评估 |
| 农田积水水位传感器 | 监测积水深度 | 低洼易涝地块 |
| 雪深传感器 | 监测积雪深度 | 冬季积雪监测 |
| 叶面湿度传感器 | 监测叶面湿润状态 | 结露与部分病害环境风险 |
| 视频监控设备 | 观察作物及设施状态 | 现场灾害辅助核查 |
| 权威气象预警数据接口 | 接入官方预报和预警 | 提前防灾决策 |
| 参数项目 | 参考技术指标 |
|---|---|
| 测量对象 | 风速 |
| 参考量程 | 0～60m/s |
| 参考准确度 | ±0.3m/s或±3%读数，按规定适用区间确定 |
| 分辨率 | 参考0.1m/s |
| 测量方式 | 机械式或超声波式 |
| 通信接口 | RS485等 |
| 安装要求 | 按观测目的及适用规范确定 |
| 参数项目 | 参考技术指标 |
|---|---|
| 测量范围 | 0～360° |
| 参考准确度 | ±3°，规定条件下 |
| 分辨率 | 参考1° |
| 通信接口 | RS485等 |
| 安装要求 | 具备正确的方位校准 |
| 参数项目 | 参考技术指标 |
|---|---|
| 测量对象 | 液态降水量 |
| 参考分辨率 | 0.2mm或更高要求 |
| 测量准确度 | 按降雨强度及设备检定条件确定 |
| 测量原理 | 翻斗式或适宜原理 |
| 输出方式 | 脉冲或RS485等 |
| 安装要求 | 水平、稳固并避免不适宜遮挡 |
| 适用限制 | 普通翻斗式设备不直接适用于准确测量固态降水 |
| 参数项目 | 参考技术指标 |
|---|---|
| 温度量程 | -40～80℃ |
| 温度准确度 | 参考±0.3℃，规定条件下 |
| 湿度量程 | 0～100%RH |
| 湿度准确度 | 参考±3%RH，规定条件下 |
| 温度分辨率 | 0.1℃ |
| 湿度分辨率 | 0.1%RH |
| 通信接口 | RS485等 |
| 安装附件 | 适宜防辐射结构 |
| 参数项目 | 参考技术指标 |
|---|---|
| 测量对象 | 太阳短波总辐射 |
| 参考光谱范围 | 按设备类型与应用要求确定 |
| 参考量程 | 0～2000W/m² |
| 测量不确定度 | 按设备等级、校准及使用条件确定 |
| 输出单位 | W/m² |
| 通信接口 | RS485或适配模拟量 |
| 安装要求 | 水平安装并避免长期遮挡 |
| 参数项目 | 参考技术指标 |
|---|---|
| 测量参数 | 土壤体积含水率 |
| 参考量程 | 0～100%VWC |
| 参考准确度 | ±3个百分点，规定标定条件下 |
| 分辨率 | 0.1个百分点 |
| 测量原理 | 介电式或其他适宜原理 |
| 通信接口 | RS485等 |
| 安装方式 | 作物有效根区埋入 |
| 参数项目 | 参考技术要求 |
|---|---|
| 采集接口 | 数字量、脉冲、模拟量及RS485等 |
| 采样与统计 | 按具体参数和预警时效配置 |
| 数据缓存 | 支持断网本地记录 |
| 时间同步 | 支持标准时间同步 |
| 通信方式 | 4G、以太网或其他适宜网络 |
| 供电方式 | 市电或太阳能蓄电池供电 |
| 状态检测 | 供电、通信及传感器状态检查 |
上述参数为工程参考选型指标，不代表未经确认的具体产品检测结果。正式项目应根据当地气候、最低工作温度、极端风况、供电条件和观测精度要求确定实际设备规格。
平台集中展示气象站数量、在线状态、风速风向、降雨量、温湿度、太阳辐射和土壤水分。
按照农业园区、地块、监测站和作物生产区域组织监测数据。
显示实时风速、平均风速、阵风及风向变化，并支持风向统计图。
显示小时降雨、日降雨、连续过程降雨及历史降雨统计。
展示实时空气温湿度、最高最低值及历史变化趋势。
显示瞬时太阳辐射及日累计辐射量，支持历史趋势分析。
展示不同测点和不同土层的含水率变化，以及土壤持续缺水或过湿事件。
统一展示风灾、强降雨、低温、高温及干旱等风险类型和内部关注等级。
记录作物品种、播种或定植日期、生育阶段及对应的灾害敏感条件。
记录事件类型、触发时间、监测数据、风险条件及解除时间。
支持按合法接口接入权威天气预报和气象灾害预警信息，并标识信息来源。
记录防灾措施、执行时间、责任人及现场核查情况。
支持对历史大风、强降雨、低温和高温事件进行时间序列复盘。
支持生成农业气象监测日报、周报、月报、灾害事件报告和作物生育期风险统计报告。
系统根据风速、阵风和持续时间分析风险，并结合当前作物及设施状况生成内部提示。
根据短时降雨量、过程降雨量和历史风险记录，生成降雨事件提示。
根据最低温度、降温趋势和作物阶段识别低温风险，并提示检查保温或其他防寒措施。
根据持续高温、太阳辐射和作物敏感阶段生成热害风险提示。
结合土壤水分、降雨不足及持续高温，识别农业干旱可能的发展过程。
当较强风速与明显降雨过程同时出现时，系统提示关注作物倒伏和设施安全。
当持续高温与根区水分不足同时存在时，提高对相应生产区域的关注程度。
系统根据风险类型提供管理建议，例如检查设施固定结构、清理排水沟、检查保温材料、安排适宜灌溉及加强田间巡查。
建议应根据实际作物、地区和农业技术要求调整。
对于涉及重要生产决策的灾害处置，应支持管理人员确认及记录操作结果。
通过平台消息或已配置的通知渠道向管理人员发送异常提醒，并记录通知状态。
灾害过程结束后，可根据监测数据、田间调查和生产记录开展灾后影响分析。
监测站应设置在能够代表目标农业区域气象条件的位置，并考虑地形、障碍物、下垫面和长期维护条件。
根据气象观测标准和项目目标选择安装高度。
如果采用农业设施专用高度或局部风场监测，应明确数据不是标准高度风观测值，避免与气象站标准观测数据直接混用。
雨量计应安装在稳固、水平且具有适当开阔条件的位置，并考虑积雪、落叶和飞虫造成的堵塞问题。
温湿度传感器应采用适当的防辐射结构，避免太阳直射及人工热源干扰。
太阳总辐射传感器应按照观测目标和设备要求进行水平安装及校准，避免长时间固定遮挡。
根据作物根系分布和土壤类型选择监测深度。
工程初步设计可参考10厘米、20厘米和40厘米等深度，正式测点应根据作物、土壤剖面及灌溉方式调整。
根据采集器、通信模块和传感器实际耗电量，以及当地冬季日照、连续阴雨天数和低温电池性能设计供电系统。
根据现场移动通信覆盖、有线网络条件和供电能力选择适当的数据通信方式。
定期检查风速风向传感器机械或超声测量部件、雨量计堵塞、辐射传感器污染及温湿度传感器状态。
检查传感器安装稳定性、线缆和土壤接触情况，并根据需要开展土样比对校准。
对传感器异常固定值、超量程、跳变、数据缺失、通信异常和设备供电不足进行识别。
验收应包括监测参数准确性、时间同步、数据完整性、统计计算、预警触发及历史报表功能。
通过风、雨、温湿度、太阳辐射和土壤水分监测，形成多灾种气象环境数据体系。
在实际农业地块布设监测点，为补充区域气象资料提供本地数据。
将降雨和气温变化与实际土壤含水率关联，提高农业干旱和过湿风险分析的针对性。
按照作物品种和生育阶段管理风险条件，减少统一阈值判断的局限性。
分析高温与干旱、风与雨、低温与湿度等因素共同作用的风险特征。
连续保存灾害过程数据，支持风险事件和防灾措施的历史分析。
多个监测站数据统一管理，方便跨区域和跨作物对比。
通过现场风险提示，为管理人员检查防灾设施和组织适当措施提供更及时的数据支持。
将气象环境与作物生产记录关联，为种植计划、田间管理和农业试验提供参考。
项目可从预警有效性、异常发现及时性、管理工作量、灾害损失记录及防灾措施执行情况等方面评价。
实际减灾效果和经济收益需要根据历史可比资料和真实生产记录评估，不宜在系统部署前承诺固定减损比例。
适用于小麦、玉米等粮食作物生产区域，重点监测大风、强降雨、高温、低温及土壤干旱风险。
适用于苹果、梨、葡萄等果园，重点关注花期低温、霜冻可能性、强风及持续高温。
适用于日光温室、连栋温室和塑料大棚，重点关注外部风雨风险及温室内外环境变化。
适用于宁夏酿酒葡萄种植基地，结合当地干旱、低温及大风等环境特点开展多参数监测，为葡萄生育期风险管理提供基础数据。
适用于特色果蔬、设施农业及其他农业产业项目，通过气象与土壤水分连续监测开展种植基地灾害风险管理。
适用于开展气象灾害、作物水分胁迫及农业防灾减灾技术研究的试验基地。
以下以某现代农业园区作为假设工程场景，说明农业气象灾害综合预警系统的监测配置方法。本示例仅用于工程设计，不代表已实施成功案例。
假设园区总面积约1000亩，包含粮食种植区、特色经济作物区和设施农业区，不同分区的地形、土壤和灌溉条件存在差异。
初步设置3套综合农业气象监测站，分别布设在具有代表性的主要生产区域。
另设置6组土壤墒情监测点，按照种植分区和土壤类型布设，每组参考设置3个深度的土壤含水率测量点。
实际监测站数量应根据地形复杂程度、区域代表性、气象差异和现场勘察结果优化。
| 设备名称 | 示例数量 | 配置说明 |
|---|---|---|
| 风速传感器 | 3套 | 每套气象站1套 |
| 风向传感器 | 3套 | 每套气象站1套 |
| 自动雨量计 | 3套 | 每套气象站1套 |
| 空气温湿度传感器 | 3套 | 每套气象站1套 |
| 太阳总辐射传感器 | 3套 | 每套气象站1套 |
| 土壤含水率测量点 | 18个 | 6组监测点，每组3层 |
| 自动气象采集器 | 3套 | 每套气象站1套 |
| 土壤数据采集设备 | 按通信结构配置 | 对应6组土壤监测点 |
| 工业通信设备 | 按监测网络配置 | 数据远程传输 |
| 太阳能及蓄电池供电组件 | 按独立站点配置 | 野外供电 |
| 气象安装立杆及支架 | 3组 | 综合气象站安装 |
| 农业气象预警管理平台 | 1套 | 统一监测与风险分析 |
系统按照设定采样周期获取风速风向、降雨量、空气温湿度、太阳辐射和土壤含水率数据，并进行时间同步和质量检查。
平台持续计算最大风速、过程降雨量、高温持续时长、低温持续时长和土壤水分变化趋势。
当监测数据达到经过确认的内部风险条件时，系统生成对应风险提示，并保留触发指标及事件记录。
当某地块风速快速增大并伴随明显降雨时，系统提示关注作物倒伏及设施安全。
当某地块连续缺少有效降水、土壤含水率持续下降且出现较强高温辐射时，系统提示关注农业干旱风险。
当果园花期夜间气温持续下降并接近经过确认的敏感温度范围时，系统生成低温或霜冻可能性关注提示。
项目可从监测数据完整率、传感器可靠性、风险事件识别情况、预警及时性、人工核查结果及灾害处置记录等方面进行评价。
对于减灾效果，应结合实际灾害发生过程、受灾调查、作物产量和防灾措施记录进行分析。
| 标准编号 | 标准名称 | 主要参考内容 | 应用说明 |
|---|---|---|---|
| QX/T 820—2026 | 农业气象灾害风险预警技术规范 | 农业气象灾害风险预警技术要求 | 参考现行适用条款 |
| GB/T 35221—2017 | 地面气象观测规范 总则 | 地面气象观测的一般要求 | 气象站建设及观测参考 |
| GB/T 35227—2017 | 地面气象观测规范 风向和风速 | 风速风向观测 | 风速风向监测参考 |
| GB/T 35228—2017 | 地面气象观测规范 降水量 | 降水量观测 | 雨量监测参考 |
| GB/T 35231—2017 | 地面气象观测规范 辐射 | 辐射观测 | 太阳辐射监测参考 |
| GB/T 32136—2015 | 农业干旱等级 | 农业干旱监测与等级评估 | 按完整指标与方法执行 |
| GB/T 20481—2026 | 气象干旱等级 | 气象干旱等级划分与计算 | 2026年7月1日起实施，替代2017版 |
| 《气象灾害防御条例》 | 气象灾害监测预警与防御管理 | 有关职责及预警信息发布 | 按现行规定执行 |
农业生产经营主体可以依据现场监测数据建立内部风险管理和预警提示机制。
面向社会发布法定灾害性天气警报及气象灾害预警信号，应遵守现行气象法律法规及相关管理规定。
系统如需展示官方预警信息，应标明发布机构、发布时间、预警类型、有效区域及信息来源，避免与自行计算的内部风险等级混淆。
GB/T 20481—2026《气象干旱等级》已于2026年7月1日实施，并替代GB/T 20481—2017。
本方案采用2026版作为气象干旱等级相关技术依据。
农业干旱等级与气象干旱等级属于不同评价对象，应分别按照对应标准执行。
（1）QX/T 820—2026《农业气象灾害风险预警技术规范》。参考农业气象灾害风险预警技术。
（2）GB/T 35221—2017《地面气象观测规范 总则》。参考气象站观测和记录。
（3）GB/T 35227—2017《地面气象观测规范 风向和风速》。参考风速风向观测。
（4）GB/T 35228—2017《地面气象观测规范 降水量》。参考降雨量监测。
（5）GB/T 35231—2017《地面气象观测规范 辐射》。参考太阳辐射观测。
（6）GB/T 32136—2015《农业干旱等级》。参考农业干旱风险分析。
（7）GB/T 20481—2026《气象干旱等级》。参考气象干旱等级评估。
（8）《气象灾害防御条例》。参考气象灾害预警和防御管理。
《农业气象灾害风险预警技术规范》：
https://hbba.sacinfo.org.cn/stdDetail/1b00057fe8647ce05e66cec847b23e4194a528cdd14ac201a0b61d5752f04449
《地面气象观测规范 总则》：
https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/std/newGbInfo?hcno=BBB0609A565EB3EA0A01D28F7E7ABC8D
《地面气象观测规范 风向和风速》：
https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/std/newGbInfo?hcno=F8D676CA723CDDB7597E9BBACD404891
《地面气象观测规范 降水量》：
https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/std/newGbInfo?hcno=C2E14E36F4ED2AC44642CC423150A76B
《地面气象观测规范 辐射》：
https://std.samr.gov.cn/
《农业干旱等级》：
https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/std/newGbInfo?hcno=38C7641C3F5E2F6508B3E5FF5A93F4D7
《气象干旱等级》2026版：
https://std.samr.gov.cn/gb/search/gbDetailedCNF?id=4E64ADE730B48554E06397BE0A0AB633
《气象灾害防御条例》：
https://xzfg.moj.gov.cn/front/law/detail?LawID=1114
在基础农业气象灾害监测系统稳定运行后，可根据区域主要灾害类型增加地表温度、冠层温度、土壤温度、土壤水势、农田积水水位、积雪深度及作物生长状态监测。
通过接入权威天气预报和短临预报数据，可逐步建立具有明确预测时效的农业气象风险分析模型。
通过积累历史气象过程、作物生育阶段、田间管理和实际灾害调查数据，可以对不同作物和区域的风险模型进行本地化校准。
对于采用机器学习或人工智能进行灾害风险预测的项目，应独立验证模型准确性、预警提前量、漏报率和误报率，并明确适用地区与数据条件。
本方案基础配置能够监测风、雨、气温、湿度、太阳辐射及土壤含水率，但不能直接测量冰雹粒径、积雪深度、作物器官表面温度、地表积水深度或作物实际受灾程度。
如果需要针对这些灾害开展直接监测，应增加相应专业传感器及现场调查手段。
农业气象风险分析应以具体作物及区域为对象，不能将单一温度、风速、降雨或土壤含水率阈值视为所有农作物的统一灾害判据。
基于实时传感器的内部预警主要反映当前环境异常和正在发展的风险，不应直接等同于未来数小时或数天的确定性天气预报。
农业气象灾害综合监测预警方案通过风速风向、降雨量、空气温湿度、太阳辐射及土壤含水率多参数联合监测，建立农业生产区域的连续气象与根区水分监测体系。
通过大风、强降雨、低温、高温及农业干旱等风险模型，实现灾害环境特征识别、内部风险提示和历史灾害过程分析。
系统能够为农业种植基地、设施农业园区、果园及特色经济作物生产项目提供实时监测数据和防灾减灾管理依据，并支持与权威气象预警信息、生产管理档案和其他农业物联网系统集成。
通过完善监测布设、数据质量控制、作物差异化风险模型及现场处置机制，本方案能够为现代农业气象灾害监测、农业防灾减灾、生产风险管理及农业数字化发展提供持续的技术支撑。
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