博科儀器 BK-CQX5 匠心造儀，精準(zhǔn)致遠(yuǎn) 用專業(yè)守護(hù)精度，用品質(zhì)贏得信賴。在大范圍通用五要素微氣象站區(qū)域組網(wǎng)建設(shè)中，大量鄉(xiāng)鎮(zhèn)野外、深山農(nóng)田、偏遠(yuǎn)生態(tài)片區(qū)無市政市電接入，鋪設(shè)輸電線路配套點位成本高昂，單一數(shù)據(jù)傳輸方式容易受局部基站故障、運營商網(wǎng)絡(luò)波動影響出現(xiàn)數(shù)據(jù)斷傳。本款氣象站采用整機(jī)超低功耗軟硬件搭配太陽能自主供電系統(tǒng)，脫離市電布線限制，在無電網(wǎng)覆蓋區(qū)域?qū)崿F(xiàn)能源自給;同時搭載 4G 無線傳輸模組，配合本地存儲備用方案，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程自動上傳云端平臺，真正達(dá)成區(qū)域偏遠(yuǎn)點位無人值守自主監(jiān)測，適配大范圍網(wǎng)格化區(qū)域氣象組網(wǎng)建設(shè)。

　　一、4G 無線傳輸架構(gòu)與數(shù)據(jù)備份方案

　　設(shè)備標(biāo)配全網(wǎng)通 4G 傳輸模組，兼容國內(nèi)三大運營商全頻段網(wǎng)絡(luò)信號，城鄉(xiāng)絕大部分區(qū)域依托公用移動通信網(wǎng)絡(luò)，定時自動將五項氣象數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳至區(qū)域統(tǒng)一監(jiān)測平臺，傳輸周期可按照區(qū)域項目需求自主設(shè)定。針對山區(qū)局部 4G 信號盲區(qū)、基站檢修臨時斷網(wǎng)場景，設(shè)備內(nèi)置大容量本地存儲卡，無線網(wǎng)絡(luò)中斷時數(shù)據(jù)自動緩存至本地存儲，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)瞬間自動斷點續(xù)傳，杜絕單點數(shù)據(jù)丟失，保障區(qū)域整體數(shù)據(jù)庫完整。

　　傳輸模組采用間歇休眠喚醒技術(shù)，僅在定時上傳數(shù)據(jù)瞬間通電工作，其余時段進(jìn)入休眠狀態(tài)，配合整機(jī)低功耗設(shè)計減少電能損耗，優(yōu)化太陽能供電負(fù)荷。后臺監(jiān)測平臺可遠(yuǎn)程查看單站點實時數(shù)據(jù)、調(diào)取歷史周期報表，便于區(qū)域管理單位足不出戶統(tǒng)籌全片區(qū)氣象變化，不用定期前往現(xiàn)場人工抄錄數(shù)據(jù)，提升區(qū)域氣象管控效率。

　　二、整機(jī)全鏈路低功耗軟硬件設(shè)計細(xì)節(jié)

　　主控單元選用工業(yè)超低功耗單片機(jī)，設(shè)備無采集、無傳輸動作時自動進(jìn)入深度休眠，靜態(tài)待機(jī)功耗控制在極低水平。五項傳感元件全部采用脈沖瞬時采樣模式，按照設(shè)定時間短時通電采集數(shù)據(jù)，采樣結(jié)束即刻斷電，摒棄傳感器全天候通電待機(jī)的高耗電模式。智能電源管理芯片自動調(diào)配電能分配，光照充足時太陽能優(yōu)先直供設(shè)備運轉(zhuǎn)，富余電量自動存入儲能鋰電池;陰雨弱光環(huán)境自動切換電池放電，精細(xì)化管控電能消耗，避免無效耗電浪費。

　　經(jīng)過出廠功耗實測，在標(biāo)準(zhǔn)定時采集、每日多頻次數(shù)據(jù)上傳工況下，整機(jī)日均耗電量極低，常規(guī)規(guī)格太陽能板即可滿足日常用電需求，配套儲能電池可以支撐設(shè)備連續(xù)十五天陰雨無光環(huán)境不間斷運行，適配南方梅雨季節(jié)、北方連陰雨雪天氣持續(xù)工作。

　　三、太陽能自主供電系統(tǒng)組成與工作原理

　　整套太陽能供電系統(tǒng)由高效單晶硅光伏板、MPPT 智能充電控制器、低溫儲能鋰電池三部分構(gòu)成。MPPT 控制器實時追蹤光伏最大功率點，清晨弱光、傍晚散光時段依舊高效完成光電轉(zhuǎn)換儲能，利用自然光能。光伏板表層為抗冰雹鋼化玻璃，搭配防腐鋁合金邊框，戶外抗磕碰、耐日曬風(fēng)化，適應(yīng)野外各類惡劣天氣。

　　儲能鋰電池選用寬溫儲能電芯，零下 30℃低溫環(huán)境依舊保持穩(wěn)定充放電性能，滿足北方高寒區(qū)域冬季光照不足時穩(wěn)定供電需求。整套光伏供電組件一體化固定在立桿側(cè)面，和設(shè)備免布線安裝結(jié)構(gòu)相輔相成，現(xiàn)場安裝一步裝配到位，不用單獨鋪設(shè)電線連接主機(jī)，簡化區(qū)域點位施工工序。

　　四、無市電多區(qū)域落地應(yīng)用場景

　　1. 深山自然保護(hù)區(qū)區(qū)域布點：山區(qū)無市政電網(wǎng)覆蓋，太陽能自給供電搭配 4G 遠(yuǎn)程傳輸，不用架設(shè)輸電線路，節(jié)約電網(wǎng)配套基建大額投入，助力保護(hù)區(qū)長期區(qū)域性生態(tài)氣象監(jiān)測。

　　2. 規(guī)模化連片農(nóng)田片區(qū)：大田野外缺少就近市電，批量布設(shè)設(shè)備依托太陽能自主供電，4G 無線傳輸克服田間局部信號薄弱問題，構(gòu)建智慧農(nóng)業(yè)區(qū)域氣象監(jiān)測網(wǎng)，指導(dǎo)片區(qū)農(nóng)事防災(zāi)。

　　3. 西北荒漠治理監(jiān)測點位：荒漠人煙稀少無電網(wǎng)配套，惡劣環(huán)境下光伏系統(tǒng)穩(wěn)定儲能，4G 網(wǎng)絡(luò)適配荒漠新建基站覆蓋區(qū)域，荒漠化治理區(qū)域性氣象數(shù)據(jù)收集。

　　4. 偏遠(yuǎn)中小型河湖濕地：濕地地處偏僻、市電鋪設(shè)造價高昂，自給供電方案適配濕地防汛、生態(tài)監(jiān)測點位建設(shè)，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程匯總至流域統(tǒng)一管控平臺。

　　五、供電與傳輸設(shè)計優(yōu)化區(qū)域項目全周期成本

　　太陽能自主供電省去市電開戶、線纜鋪設(shè)、變壓器配套等基建開支，單點位市電配套施工造價高昂，大批量區(qū)域組網(wǎng)建設(shè)時，整體成本節(jié)約優(yōu)勢尤為突出。低功耗設(shè)計延長鋰電池更換周期，配套儲能電池正常使用三至五年才需要更換，遠(yuǎn)優(yōu)于高功耗機(jī)型一至兩年換電池的使用成本。

　　4G 無線遠(yuǎn)程上傳省去現(xiàn)場人工巡站抄數(shù)成本，大范圍跨鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域組網(wǎng)后，管理人員依托線上平臺統(tǒng)一管控全區(qū)域站點，不用驅(qū)車逐個點位上門采集數(shù)據(jù)，大幅壓縮日常運維人工與出行開銷。冗余本地存儲方案規(guī)避網(wǎng)絡(luò)故障缺數(shù)整改成本，保障區(qū)域項目驗收、氣候統(tǒng)計數(shù)據(jù)齊全，避免因數(shù)據(jù)缺失產(chǎn)生項目整改額外支出。整套無市電適配方案大幅拓寬區(qū)域建站選址范圍，偏僻場地也可低成本落地氣象點位，助力全域化區(qū)域氣象監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)快速建成。