校園微型氣象站是專為中小學、幼兒園及高校校園環境監測設計的智能化小型氣象觀測系統。它集成了多種高精度傳感器,能夠實時采集并顯示氣溫、濕度、氣壓、風速、風向、降雨量、光照強度及PM2.5/PM10等關鍵環境數據。該系統通常體積小巧、外觀簡潔,既可作為科普教具融入地理與科學課程,又能作為校園安全預警設施,為師生提供直觀的大氣環境信息,是“智慧校園”建設的重要組成部分。
其核心特點在于高度集成化與低維護成本。與傳統大型氣象站相比,校園微型氣象站采用模塊化設計,將多個傳感器集成于一個立柱或掛墻式機箱內,安裝便捷,無需復雜的基礎施工。設備通常配備低功耗太陽能供電系統與無線傳輸模塊(如4G/NB-IoT/Wi-Fi),可全天候自動運行并將數據實時上傳至校園云平臺或教師終端。部分高d型號還具備本地LED顯示屏,方便學生隨時查看當前天氣狀況。
一、各類氣象傳感器(核心感知部件)
全部采用低功耗、防腐蝕戶外探頭,可根據教學需求選配,基礎標配+拓展教學傳感器分開說明:
(一)基礎標配傳感器(必裝)
空氣溫濕度傳感器
集成溫濕度一體探頭,帶防輻射百葉罩,避免陽光直射造成溫度虛高;實時采集環境氣溫、相對濕度,用于講解氣溫日變化、干濕空氣、露點等知識點。
大氣壓力傳感器
內置高精度氣壓芯片,測量本站氣壓,用于教學氣壓高低、鋒面、陰晴天氣關聯規律。
風速風向傳感器(風杯+風向標一體)
風杯:捕捉瞬時風速、平均風速、最大風速;
風向標:采集0~360°風向(東風、南風、西北風等);
輕質防結冰結構,學生可直觀觀察機械轉動,適合風成因科普。
雨量傳感器(翻斗式雨量筒)
標準0.5mm/0.2mm翻斗,雨水落入后翻斗翻轉觸發脈沖計數,自動計算小時雨量、日累計雨量;透明外殼方便學生直觀看到翻斗工作原理,講解降水等級、梅雨、暴雨觀測標準。
總輻射傳感器(光照/日照強度)
感應太陽短波輻射,測量光照強度、日照時長,用于講解太陽輻射、光合作用、節氣光照變化。
?。ǘ┬@科普拓展選配傳感器
PM2.5、PM10粉塵傳感器:觀測校園空氣質量、霧霾、揚塵,結合環保課程;
噪聲傳感器:監測校園噪音,用于校園噪聲管控、聲學科普;
土壤溫濕度/電導率傳感器:埋入校園花壇、試驗田,配套生物、勞動種植課程;
紫外線傳感器:測量紫外強度,科普防曬、氣象紫外線分級;
雪深傳感器(北方校園選配):超聲波測量積雪厚度;
負氧離子傳感器:對比操場、綠化帶、教學樓空氣環境差異。
二、數據采集儀(采集控制器,整機大腦)
信號采集功能
同步接收所有傳感器模擬/數字信號,統一換算成標準氣象數值(溫度℃、風速m/s、雨量mm等),內置算法消除環境干擾,保證數據準確。
本地存儲
自帶本地存儲芯片,可保存數月歷史氣象數據,斷網不丟失記錄,方便課堂調取歷史數據做對比實驗。
本地數顯屏幕
采集器自帶小型液晶顯示屏,現場直接查看實時氣象數據,學生無需電腦即可現場讀數觀測。
參數調節按鍵
支持設置采集間隔(1分鐘/5分鐘/10分鐘可調)、設備地址、報警閾值(高溫、暴雨大風預警)。
防護外殼
IP65防水防塵殼體,安裝于立桿中部,保護內部電路板,適配室外長期放置。
三、供電系統(兩種主流方案)
1.太陽能供電系統(校園戶外s選,無需布線)
太陽能光伏板:安裝于立桿頂部向陽位置,吸收光能;
充放電控制器:穩壓、防過充、防反向充電,保護電池;
儲能鋰電池:陰天、夜間持續給整套設備供電,續航7~30天;
整套免市政布線,操場、樓頂、植物園均可獨立安裝。
2.220V市電供電(教學樓樓頂、就近有電源點位)
外接交流電源,搭配開關電源降壓供電,適合長期無光照遮擋區域,搭配備用電池防止斷電斷數據。
四、數據通訊傳輸模塊
負責把采集的氣象數據上傳至校園終端、電腦或云平臺,多種傳輸方式可選:
4G/無線物聯網模塊(常用)
內置物聯網卡,遠程無線上傳數據至云端服務器,不受距離限制,教學樓機房、多媒體教室均可遠程調取。
RS485有線傳輸
雙絞線有線通訊,穩定無延遲,適合氣象站與教學樓距離近、布線方便場景。
WiFi傳輸
連接校園局域網,僅適合樓頂、走廊等有校園WiFi覆蓋點位。
LORA遠距離無線
多站點組網,適合大校區多觀測點(操場、農場、樓頂多點位對比觀測)。
五、立桿、安裝支架與防護輔件
不銹鋼立桿
3米/4米/6米鍍鋅不銹鋼立桿,防銹抗風,底部水泥地基固定,防止大風傾倒;高度符合氣象觀測規范,避開建筑、樹木遮擋。
傳感器安裝橫臂
水平懸臂,分層分開安裝風速風向、輻射、雨量傳感器,避免各探頭互相遮擋干擾測量。
防輻射百葉箱
多層通風百葉結構,包裹溫濕度傳感器,隔絕太陽直射熱輻射,保證測溫精準,是氣象觀測標準配件。
防護配件
設備防雨帽、線纜防水接頭、防雷接地裝置(樓頂安裝b備,防止雷擊損壞傳感器)、防盜抱箍。
六、校園顯示終端與科普軟件平臺(教學專用核心配套)
1.戶外LED氣象顯示屏(校園大門/教學樓前)
戶外防水大屏,實時滾動顯示溫度、濕度、風速、雨量、空氣質量等數據,全校師生直觀查看,兼具科普宣傳作用,可同步顯示氣象預警提示。
2.電腦端氣象教學軟件/網頁云平臺
實時數據監控:所有氣象參數實時曲線圖展示;
歷史數據查詢:按日/周/月導出氣溫、降水、風力表格,供地理課數據分析;
數據對比功能:多點位氣象數據對比(操場vs綠化帶);
氣象預警提醒:高溫、大風、暴雨彈窗預警,用于校園安全管理;
教學導出功能:數據可導出Excel,方便學生完成氣象觀測實驗報告;
科普可視化圖表:自動生成溫度變化曲線、降水量柱狀圖,簡化課堂教學。
3.拓展配套教學設備(可選)
多媒體教室數據投屏器,課堂實時同步氣象站現場數據;
平板移動端小程序,師生手機隨時隨地查看氣象數據;
氣象科普展板,搭配設備講解各部件工作原理。
