【JD-NQ14】【高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目農(nóng)業(yè)自動氣象站選競道科技，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市電區(qū)域，依靠太陽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)時間長，整套設(shè)備能否穩(wěn)定連續(xù)運行，核心取決于低功耗電路設(shè)計。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)野外站點設(shè)計的重點。

　　低功耗電路整體采用分時喚醒工作模式，將設(shè)備劃分為休眠待機與工作采集兩個狀態(tài)。絕大部分時間主控采集電路處于休眠狀態(tài)，僅保留時鐘電路運行，定時喚醒主機。到達預(yù)設(shè)采集周期后，主控啟動各類傳感器，完成溫濕度、雨量、輻射等要素采集，讀取信號并完成數(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)重新進入休眠，避免傳感器與通訊芯片長期通電帶來的持續(xù)耗電。

　　傳感器供電采用獨立可控電路。所有傳感器支路增加電源開關(guān)，由主控芯片統(tǒng)一控制。非采集時段切斷傳感器供電，消除傳感器靜態(tài)功耗。不同類型傳感器功耗差異較大，翻斗式雨量計屬于無源觸發(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)計上區(qū)分無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長。

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

　　電源管理電路同樣是低功耗設(shè)計的關(guān)鍵。電源管理芯片負(fù)責(zé)太陽能充電、蓄電池穩(wěn)壓與過充過放保護。電路實時監(jiān)測蓄電池電壓，光照充足時將太陽能電能存入電池;電壓偏低時，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，減少待機狀態(tài)下自身耗電。同時匹配太陽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。通過分時喚醒、傳感器可控供電、通訊減負(fù)、智能電源保護等手段，降低整機平均功耗。以此減小太陽能板與蓄電池規(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)測工作。