2. 传感器选型与现场勘察
农业气象站不是把“能测气象的传感器”简单堆在一起，而是围绕具体农业场景构建一套可长期稳定运行、数据可解释的观测系统。选型与勘察是整站建设的第一步，也是最容易埋下隐患的一步：传感器量程选小了，极端天气会削顶失真；防护等级不够，梅雨季两三个月就进水失效；站点选址不当，风速被树冠遮挡、辐射被棚体反射干扰，后续再好的采集器也救不回来。本节按“先明确场景需求—再逐类选型—最后现场勘察定址”的顺序展开，并给出可直接对照使用的选型与勘察要点。
一、从农业场景反推测量需求
选型的第一步不是看传感器参数表，而是明确“这块地要回答什么问题”。不同场景对传感器的种类、精度和安装高度要求差异很大：大田气象站关注降水、辐射和风速，用于灌溉决策与病虫害预警；设施大棚更关注空气温湿度与冠层温度，因为棚内小气候梯度远大于棚外；果园与茶园往往需要关注低层逆温与霜冻，对温度传感器的响应速度和安装高度更敏感；土壤墒情监测则要区分耕作层与根系层，埋深不同结论完全不同。
建议在选型前先写出一张“测量需求清单”，至少包含：监测对象（作物与地块）、关键气象要素、数据用途（灌溉、预警、科研记录）、允许的数据中断时长、供电与通信条件。例如某小麦—玉米轮作大田，数据用途为灌溉决策与干热风预警，则必须包含雨量、空气温湿度、风速风向、太阳辐射和土壤温湿度（20 cm 与 40 cm 两层），采样间隔 10 min，允许中断不超过 2 h。这张清单直接决定后续的通道数量、供电预算和防护等级。
二、各类传感器的选型要点
空气温湿度：农业场景优先选择带辐射防护罩的一体式温湿度传感器，避免阳光直射导致温度虚高。精度建议温度优于 ±0.3 ℃、湿度优于 ±3% RH；防护罩需具备自然通风结构，不能使用密闭塑料壳。安装高度通常为距地面 1.5 m（草地标准），设施内可设在冠层上方 0.5～1 m。
风速风向：农业气象常用三杯式或超声波式。三杯式成本低、抗污染好，但存在启动风速（约 0.3～0.5 m/s），低风速段偏差大；超声波式无机械磨损、可测零风速，但价格高、对安装水平度要求严。风向以正北为 0°、顺时针为正，选型时须确认输出协议中的零位定义，避免后期数据方向整体偏移。安装高度一般为 10 m（标准）或 2 m（农业小气候），同一站点内所有风向数据必须统一参照系。
雨量：翻斗式雨量计是主流，分辨率常见 0.2 mm 或 0.5 mm。农业灌溉决策建议选 0.2 mm 分辨率；需关注承水口口径（通常 200 mm）与防堵结构，落叶多的果园应加装防虫网并定期清理。安装高度以承水口距地面 0.7 m 左右为宜，且远离高杆作物与建筑物。
辐射：总辐射表用于计算净辐射与参考蒸散量，选型关注光谱范围（300～1100 nm 覆盖光合有效与短波辐射）、灵敏度与年稳定性。农业站常用二级标准表即可满足需求，安装需保持水平，避免周边遮挡，并定期清洁玻璃罩。
土壤温湿度：频域反射（FDR）式探头是农业常用方案，需根据土壤质地标定。埋深应结合作物根系分布，一般设 10 cm、20 cm、40 cm 三层；探头须与土壤紧密接触，避免空隙导致读数偏低。选型时确认探头防护等级达到 IP68，并注意线缆抗鼠咬与抗紫外线。
三、站点选址与安装环境评估
选址的核心原则是“代表性”：站点测得的数据要能代表周边一片农田，而不是某个特殊角落。评估时重点检查以下几项：
- 水平遮挡：以传感器安装高度为基准，周边障碍物（树木、房屋、棚体）与站点距离应不小于障碍物高度的 10 倍；若无法满足，至少保证主导风向与正午太阳方向无遮挡。
- 下垫面：温湿度与风传感器下方应为自然草地或裸土，避免水泥地、沥青路面造成热辐射干扰；雨量计周边不得有喷灌、屋檐滴水。
- 电磁与雷击：远离变压器、高压线、大功率电机；开阔地站点必须做独立接地与避雷针保护，接地电阻建议不大于 4 Ω。
- 供电与通信：确认太阳能板朝向（北半球朝正南，倾角约当地纬度）、日均有效日照时长，以及 4G/LoRa 信号强度；信号弱时需评估加高天线或改用定向天线。
- 可达性：站点应便于定期维护，路径不穿越易涝区，避免汛期无法到达。
现场勘察建议携带卷尺、指南针、手机测信号、便携式温湿度计和相机，逐项记录并拍照存档。下面这张勘察评估图把“场景需求—传感器配置—选址约束”三者的对应关系集中呈现，可作为现场对照使用。
四、勘察记录与选型确认
现场勘察结束后，应形成一份可复核的记录，至少包含：站点经纬度与海拔、各传感器拟安装位置与高度、周边障碍物方位与高度、接地电阻实测值、信号强度实测值、供电方案与日照评估、土壤质地与拟埋深。以下为一份可直接填写的勘察记录示例（数值为教学示例，非实测）：
| 项目 | 记录内容（示例） | 判断依据 |
|---|---|---|
| 站点坐标 | 东经 116.32°，北纬 39.98°，海拔 42 m | GPS 实测，记录到小数点后两位 |
| 风传感器高度 | 10 m，正南方向 80 m 内有 6 m 高杨树 | 距离/高度≈13，满足 ≥10 倍要求 |
| 温湿度安装 | 1.5 m，下方为自然草地 | 避开水泥路面与灌溉喷头 |
| 雨量计位置 | 承水口 0.7 m，距最近屋檐 12 m | 无滴水与喷灌干扰 |
| 土壤探头埋深 | 10 / 20 / 40 cm，壤土 | 覆盖主要根系层，探头与土壤密实接触 |
| 接地电阻 | 3.2 Ω | ≤ 4 Ω，满足防雷要求 |
| 通信信号 | 4G 信号 -85 dBm | 优于 -100 dBm，可稳定上传 |
| 供电 | 100 W 光伏板，朝正南，倾角 40° | 倾角接近当地纬度，日均日照约 5 h |
需要特别提醒的是，选型与勘察不是一次性的纸面工作。传感器精度再高，若风向零位定义与采集器不一致，整站风向数据会系统性偏移；雨量计若安装在喷灌覆盖区，灌溉事件会被误记为降水，直接污染灌溉决策。因此建议在安装完成后做一次“一致性核对”：用便携式温湿度计与站内传感器同时读数比对，用指南针核对风向零位，用已知容积的水量对翻斗雨量计做一次粗略计数校验。这些核对动作成本很低，却能提前暴露大部分选型与安装问题，为后续的采集器配置和整站调试打下可靠基础。