一、方案背景

云南农业大学是云南省以生物为特色的综合性农业大学，在热带亚热带作物栽培、植物保护等领域具有深厚的科研积累。学校在咖啡种植与加工领域长期开展研究工作，建有咖啡科研试验基地，承担咖啡品种选育、栽培技术优化、病虫害防治等重要科研任务。

云南是中国最大的咖啡产区，咖啡产业是云南高原特色农业的重要组成部分。咖啡树对生长环境的温湿度条件非常敏感，尤其是叶面微环境直接影响咖啡树的生长发育和病害发生。咖啡锈病（Hemileia vastatrix）是全球咖啡种植最具破坏性的真菌性病害，其孢子萌发和侵染过程高度依赖叶面湿度条件——当叶面持续湿润超过6小时、温度处于15-28℃区间时，锈病爆发风险显著升高。此外，咖啡炭疽病、褐斑病等叶部病害也与叶面温湿度密切相关。

传统气象站仅能获取离地1.5米处的大气温湿度，无法反映咖啡树冠层内部的真实微环境。咖啡树冠层内的温湿度与大气温湿度存在显著差异，尤其是在高密度种植、林下荫蔽或雨季高湿环境下，冠层微环境的变化更加复杂。叶面温湿度传感器直接模拟咖啡叶片形态，紧临真实叶片安装，可精确采集模拟叶片表面的温度和湿度变化，为咖啡病害预警、灌溉决策和科研数据采集提供精准的微环境参数。

本方案针对云南农业大学咖啡基地的实际需求，提供一套完整的咖啡树叶面温湿度监测系统，实现从前端感知、数据上传到平台管理的全链路解决方案，支撑咖啡种植科研与生产管理的精细化、智能化。

二、方案概述

本方案采用“前端感知+本地汇聚+私有化平台”三层架构，系统组成如下：

1.前端感知层：轻松连叶面温湿度传感器UB-LTH-N1直接固定在咖啡树枝条上，置于咖啡树叶周围，模拟真实咖啡叶片采集表面温湿度数据。传感器通过RS485 Modbus RTU协议将数据实时传输至设备主机。

2.数据汇聚层：轻松连温湿度记录仪GS1-AL4G1RS作为设备主机，通过音频接口（RS485）接收叶面传感器的温湿度数据，并利用内置的4G移动网络将数据上传至客户服务器。设备内置2500mAh锂电池，可缓存30万条数据，即使基地网络中断也不丢失数据。

3.平台管理层：客户通过自有服务器部署轻松连私有化软件，实现对咖啡基地所有监测节点的数据查看、历史追溯、报警管理和报表导出，数据100%存储在本地服务器，确保科研数据安全可控。

三、硬件介绍

3.1 轻松连温湿度记录仪GS1-AL4G1RS

GS1-AL4G1RS是本方案的核心数据汇聚设备，承担咖啡树叶面传感器数据采集、本地缓存和远程上传任务。设备采用阻燃ABS材料+聚碳酸酯外壳，防护等级IP65，可适应咖啡基地高温高湿的野外环境。配备4寸LCD背光屏，支持现场查看实时数据。支持WiFi 2.4GHz和4G移动网络双模联网，内置传感器可同时监测环境温湿度和光照。

图 1 GS1-AL4G1RS温湿度记录仪

表1 GS1-AL4G1RS温湿度记录仪技术参数

3.2 轻松连叶面温湿度传感器UB-LTH-N1

UB-LTH-N1是专为植物叶面微环境监测设计的传感器，由高精度热敏电阻和变送器组成，可精确测量整个范围内的温度。湿度传感器基于介电常数测量原理，模拟叶片形状，真实模拟叶片表面特征，可通过叶片表面介电常数的变化来精确测量湿度。

传感器固定在咖啡树枝条上，放置在咖啡树叶周围，模拟真实咖啡叶片采集周围的温湿度数据。其IP67防护等级和黑色阻燃环氧树脂密封材料，确保在咖啡基地高温高湿的户外环境长期部署中的稳定性和可靠性。传感器采用RS485 Modbus RTU通信协议，与GS1-AL4G1RS主机无缝对接。

图 2 UB-LTH-N1叶面温湿度传感器

表2 UB-LTH-N1叶面温湿度传感器技术参数

图 3场景实拍图

四、轻松连私有化云平台

图 4轻松连私有化云平台

轻松连私有化平台基于成熟的公有云平台打造，提供与公网版本几乎一致的功能体验，可部署在云南农业大学自有服务器或基地本地服务器上。针对咖啡基地的科研数据管理需求，私有化部署具有以下核心价值：

4.1 数据安全与可控

所有咖啡树叶面温湿度数据存储在云南农业大学内部服务器，科研数据100%自主可控，不经过任何第三方服务器。历史数据可视化，支持长期留存与追溯，满足咖啡种植科研论文发表、课题结题等对数据完整性的严格要求。

4.2 功能完备

（1）实时监控：用户通过浏览器访问私有化平台，即可实时查看咖啡基地所有监测点位的叶面温湿度数据，方便科研人员和基地管理人员随时掌握咖啡树生长微环境状况。

（2）历史数据查询与可视化：平台自动存储所有监测数据，用户可按时间段、监测点位查询历史数据，系统自动生成折线图可视化图表，便于分析咖啡树叶面温湿度的日变化、季节变化规律，为咖啡病害预警模型提供数据支撑。

（3）报警管理：用户可自定义叶面温湿度的上下限阈值，当监测值超出预设范围时，平台通过邮件、云平台、APP等方式及时通知科研人员和基地管理人员，确保异常状况得到快速响应。

（4）报表导出：支持日报、周报、月报等定期报表自动生成，可导出为PDF、Excel等格式，方便科研数据归档、课题汇报和种植管理记录使用。

4.3 系统集成与定制

私有化平台可对接云南农业大学现有的科研管理系统、实验室信息管理系统（LIMS）等，实现数据互联互通。支持个性化定制，如定制咖啡种植专用报表格式、开发咖啡病害预警模型接口等，满足学校不同课题组和基地管理的差异化需求。

五、方案优势

1.高精度咖啡树冠层微环境监测：UB-LTH-N1叶面传感器模拟真实咖啡叶片形态，基于介电常数原理精确测量叶面湿度，可真实反映咖啡树冠层内部的微环境变化，为咖啡锈病等病害预警和咖啡树生理研究提供可靠数据支撑。

2.双模联网，数据不丢失：GS1-AL4G1RS主机支持WiFi和4G双模联网，咖啡基地有WiFi覆盖时走WiFi通道，偏远地块或网络中断时自动切换4G或本地缓存30万条数据，网络恢复后自动补传，确保监测数据完整无断点。

3.科研级数据安全：私有化部署方案将所有数据存储在云南农业大学自有服务器，数据100%自主可控，不经过任何第三方平台，满足咖啡种植科研数据保密要求和课题数据管理需要。

4.IP67级户外防护：叶面传感器采用IP67防护等级和黑色阻燃环氧树脂密封，温湿度记录仪采用IP65防护等级和阻燃ABS外壳，适合云南咖啡产区高温高湿、强紫外线的户外环境长期部署。

5.灵活的供电方案：主机支持内置锂电池、Type-C和DC 5V~12V多种供电方式，适应咖啡基地试验田、山坡地等不同场景的供电条件。叶面传感器工作电压DC 4.5~30V，最大电流仅95mA，功耗极低，适合长期无人值守的田间监测。

6.多终端远程管理：通过私有化平台，科研人员和基地管理人员可在办公室、实验室或出差途中通过电脑、平板、手机随时查看咖啡树叶面温湿度数据，支持多人数据分享管理，方便课题组协同工作和基地日常管理。

7.标准化通信协议：叶面传感器采用RS485 Modbus RTU协议，与主机通信稳定可靠，便于后期扩展更多传感器节点或接入学校其他农业监测设备，构建完善的智慧咖啡种植监测系统。

六、总结

本方案围绕云南农业大学咖啡基地在咖啡树种植科研和生产管理中对叶面温湿度精准监测的需求，提供了从前端感知、数据汇聚到平台管理的完整解决方案。轻松连叶面温湿度传感器UB-LTH-N1模拟真实咖啡叶片采集表面微环境数据，GS1-AL4G1RS温湿度记录仪作为核心汇聚节点，通过WiFi/4G双模网络将数据上传至学校自有服务器，配合轻松连私有化平台实现数据的实时监控、历史追溯、报警管理和报表导出。

方案整体具有数据采集精度高、户外防护等级强、数据安全性好、系统扩展性优等特点，适用于云南农业大学咖啡基地试验田、科研基地等多种场景的咖啡树叶面温湿度监测需求，可有效支撑咖啡病害预警（尤其是咖啡锈病）、精准灌溉、咖啡树生理生态研究等科研工作，为云南咖啡产业的智慧化种植和科学研究提供坚实的数据基础设施。