【JD-NQ14】【高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項(xiàng)目農(nóng)業(yè)自動(dòng)氣象站選競(jìng)道科技，多參數(shù)集成，按需定制，可貼牌】。

　　生態(tài)農(nóng)業(yè)氣象站多部署在野外無(wú)市電區(qū)域，依靠太陽(yáng)能板搭配蓄電池供電。野外光照條件不穩(wěn)定，陰雨天持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，整套設(shè)備能否穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，核心取決于低功耗電路設(shè)計(jì)。在滿足氣象要素采集、數(shù)據(jù)傳輸需求的前提下，降低電路功耗，減少電能消耗，提升設(shè)備在連續(xù)陰雨環(huán)境下的續(xù)航能力，是生態(tài)野外站點(diǎn)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

　　低功耗電路整體采用分時(shí)喚醒工作模式，將設(shè)備劃分為休眠待機(jī)與工作采集兩個(gè)狀態(tài)。絕大部分時(shí)間主控采集電路處于休眠狀態(tài)，僅保留時(shí)鐘電路運(yùn)行，定時(shí)喚醒主機(jī)。到達(dá)預(yù)設(shè)采集周期后，主控啟動(dòng)各類傳感器，完成溫濕度、雨量、輻射等要素采集，讀取信號(hào)并完成數(shù)據(jù)換算。采集完成后，立即關(guān)閉傳感器供電，隨后啟動(dòng)通訊模塊上傳數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)上傳結(jié)束，通訊模塊斷電，系統(tǒng)重新進(jìn)入休眠，避免傳感器與通訊芯片長(zhǎng)期通電帶來(lái)的持續(xù)耗電。

　　傳感器供電采用獨(dú)立可控電路。所有傳感器支路增加電源開(kāi)關(guān)，由主控芯片統(tǒng)一控制。非采集時(shí)段切斷傳感器供電，消除傳感器靜態(tài)功耗。不同類型傳感器功耗差異較大，翻斗式雨量計(jì)屬于無(wú)源觸發(fā)，幾乎不耗電;超聲波風(fēng)速、輻射傳感器工作電流更高，只在采集瞬間短暫上電。電路設(shè)計(jì)上區(qū)分無(wú)源傳感單元與有源傳感單元，按需供電，最大限度壓縮耗電時(shí)長(zhǎng)。

　　通訊單元是整機(jī)功耗大戶，需要針對(duì)性優(yōu)化。4G 無(wú)線模塊發(fā)射信號(hào)時(shí)瞬時(shí)電流較高，電路縮短通訊持續(xù)時(shí)間，打包多條采集數(shù)據(jù)一次性上傳，減少頻繁撥號(hào)連接產(chǎn)生的能耗。優(yōu)先支持?jǐn)?shù)據(jù)本地緩存，網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)暫存數(shù)據(jù)，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)集中補(bǔ)發(fā)，避免反復(fù)重試上傳消耗電量。LoRa 通訊方案功耗相對(duì)更低，連片生態(tài)監(jiān)測(cè)區(qū)域可優(yōu)先選用，降低長(zhǎng)期供電壓力。

　　電源管理電路同樣是低功耗設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。電源管理芯片負(fù)責(zé)太陽(yáng)能充電、蓄電池穩(wěn)壓與過(guò)充過(guò)放保護(hù)。電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池電壓，光照充足時(shí)將太陽(yáng)能電能存入電池;電壓偏低時(shí)，降低采集頻率或者暫停通訊，防止電池深度放電造成性損壞。選用低靜態(tài)損耗電源芯片，減少待機(jī)狀態(tài)下自身耗電。同時(shí)匹配太陽(yáng)能板功率與電池容量，結(jié)合當(dāng)?shù)仄骄幱晏鞌?shù)，完成電源系統(tǒng)匹配。

　　低功耗電路設(shè)計(jì)不是單一芯片選型優(yōu)化，而是主控、傳感、通訊、電源管理協(xié)同設(shè)計(jì)。通過(guò)分時(shí)喚醒、傳感器可控供電、通訊減負(fù)、智能電源保護(hù)等手段，降低整機(jī)平均功耗。以此減小太陽(yáng)能板與蓄電池規(guī)格，降低設(shè)備成本，保障生態(tài)農(nóng)業(yè)氣象站在野外光照波動(dòng)環(huán)境下穩(wěn)定持續(xù)采集氣象數(shù)據(jù)，支撐生態(tài)農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。