土壤氮磷钾水分温湿度电导率pH、白蚁一体化监测
时间：2025-05-21
涉川
一、方案背景
随着生态环境建设与古树名木保护工作的不断深入，传统以人工巡检为主的林地生态管控模式已难以满足实时性、精准性和智能化管理需求。白蚁活动对林木特别是古树根系结构构成巨大威胁，同时土壤环境中氮、磷、钾等养分含量、水分与pH值变化对植物生长状况具有决定性作用。
本方案融合白蚁活动监测模块与多参数土壤环境监测系统，构建“一杆多测、一体化部署”的智慧生态监测系统。采用4G主动上报通信架构，实现白蚁预警与土壤养分、环境多因子智能感知，为生态林地、古树保护、城市绿地等场景提供高效、精准、可视化的管控支撑。
随着生态环境建设与古树名木保护工作的不断深入，传统以人工巡检为主的林地生态管控模式已难以满足实时性、精准性和智能化管理需求。白蚁活动对林木特别是古树根系结构构成巨大威胁，同时土壤环境中氮、磷、钾等养分含量、水分与pH值变化对植物生长状况具有决定性作用。
本方案融合白蚁活动监测模块与多参数土壤环境监测系统，构建“一杆多测、一体化部署”的智慧生态监测系统。采用4G主动上报通信架构，实现白蚁预警与土壤养分、环境多因子智能感知，为生态林地、古树保护、城市绿地等场景提供高效、精准、可视化的管控支撑。
二、监测目标
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实时监测白蚁活动情况，识别入侵行为，及时预警；
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连续监测土壤氮磷钾含量、水分、温湿度、电导率、pH值等环境参数；
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远程获取多因子数据变化趋势，辅助树木养护决策；
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构建绿色能源供电+4G主动上传的长期运行机制；
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实现一体化、智能化、无人化的生态监测系统。
三、应用场景
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古树名木根系白蚁防治与营养土评估；
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城市绿地、行道树养护智能化管理；
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林地、湿地生态环境长期感知；
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农业高标准农田与土壤质量长期追溯；
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高校、科研院所土壤-生物系统实验监测。
四、监测内容与技术参数
1. 土壤环境参数监测（集成式探头）
1. 土壤环境参数监测（集成式探头）
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参数名称
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测量范围
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精度
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氮（N）含量
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0 – 1999 mg/kg
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±2%
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磷（P）含量
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0 – 1999 mg/kg
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±2%
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钾（K）含量
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0 – 1999 mg/kg
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±2%
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水分
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0 – 100%
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±2%
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温度
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-40°C ～ +80°C
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±0.5°C
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电导率（EC）
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0 – 10 dS/m
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±2%
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pH值
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3.5 – 9.0
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±0.3
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以上参数由多功能土壤复合传感器采集，探头结构防腐蚀，适用于多种土壤环境。
2. 白蚁监测模块（多普勒+AI识别）
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指标项
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参数说明
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探测方式
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多普勒效应 + 智能算法识别
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微波频率
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24GHz ~ 24.25GHz（K-Band）
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安装结构
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地埋式探测头 + 外置立杆结构
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外观尺寸
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地埋篮结构，直径21cm × 高19cm
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探测角度
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下视窗设计，全向检测
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报警输出
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RS485（Modbus-RTU 协议）
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工作温度/湿度
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-30℃～+65℃ / <99%RH 不结露
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识别功能
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可区分白蚁与其它爬虫类昆虫
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抗干扰能力
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支持动态阈值调节、温度补偿
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五、系统结构与组成
1. 综合监测单元
采用一体化传感杆结构，集成白蚁探头与土壤传感器。杆体高度约2.5米，下方为地埋式白蚁感应仓，上方固定太阳能板与采集主机。所有传感器通过有线方式连接至主控单元，实现集中供电与数据传输。
2. 通信系统
每套设备内置4G无线采集主机，支持周期性主动上报或事件触发上传，支持远程参数配置、历史数据查询、白蚁事件实时推送等功能，通信协议为标准MQTT/HTTP。
3. 电源系统
配置20W太阳能板与20Ah锂电池一体化电源管理系统，支持连续阴雨天续航7天以上，具备防反接、过充过放保护，系统稳定可靠。
4. 后端平台系统（选配）
支持手机小程序和网页端接入，具备地图管理、曲线分析、报警中心、历史报表、数据导出、告警推送等功能，也可对接第三方平台或本地部署系统。
1. 综合监测单元
采用一体化传感杆结构，集成白蚁探头与土壤传感器。杆体高度约2.5米，下方为地埋式白蚁感应仓，上方固定太阳能板与采集主机。所有传感器通过有线方式连接至主控单元，实现集中供电与数据传输。
2. 通信系统
每套设备内置4G无线采集主机，支持周期性主动上报或事件触发上传，支持远程参数配置、历史数据查询、白蚁事件实时推送等功能，通信协议为标准MQTT/HTTP。
3. 电源系统
配置20W太阳能板与20Ah锂电池一体化电源管理系统，支持连续阴雨天续航7天以上，具备防反接、过充过放保护，系统稳定可靠。
4. 后端平台系统（选配）
支持手机小程序和网页端接入，具备地图管理、曲线分析、报警中心、历史报表、数据导出、告警推送等功能，也可对接第三方平台或本地部署系统。
六、平台功能与管理
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数据展示：氮磷钾、湿度、温度、pH、电导率等多因子曲线变化趋势分析；
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白蚁预警：白蚁活动等级识别与分级报警；
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历史查询：支持按设备、时间、参数查询与Excel/PDF报表导出；
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故障告警：自动上报设备离线、通信异常、电压过低等问题；
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远程配置：可在线设置传感器阈值、上传频率、定时采集周期等；
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地图可视化：多点部署设备地图展示，支持快速筛查与分区管理。
七、安装方式与部署建议
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立杆采用插入式结构，2.5米高度便于维护与日照；
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白蚁感应仓埋深为距地面40–50cm，避免积水与高湿环境；
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土壤多参数探头建议埋设深度10–20cm，紧贴植物根系层；
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太阳能板朝南倾斜30°–45°，确保全年最大日照利用；
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同一场地部署多个设备时，建议设备间距不少于1.5米，避免信号干扰。
八、方案优势
一体化传感部署设计，现场安装便捷，后期维护量低
土壤养分参数与白蚁行为同时监测，提升植物养护精度
无线远程监测，主动上传告警，无需人工干预
绿色能源独立供电，支持连续运行
平台支持数据分析、告警推送与地图化管理，提升决策效率
一体化传感部署设计，现场安装便捷，后期维护量低
土壤养分参数与白蚁行为同时监测，提升植物养护精度
无线远程监测，主动上传告警，无需人工干预
绿色能源独立供电，支持连续运行
平台支持数据分析、告警推送与地图化管理，提升决策效率
九、经济与生态效益分析
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类型
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效益说明
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养护管理
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实现科学施肥灌溉与白蚁治理，降低盲目干预与病虫害风险
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运维节省
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自动化数据采集减少人工巡查频次，降低人力物力投入
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安全保障
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及早预警白蚁活动，防止古树根系、文物基础受害
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环境友好
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不破坏土壤结构，无需反复挖掘，绿色部署
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数据积累
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长期数据支持科研建模与AI算法迭代，提升管护智能水平
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十、参考规范与标准
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GB/T 15772-2021《林业病虫害测报技术规范》
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GB/T 32867-2016《农业环境土壤参数测量技术规范》
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GB 50348-2018《古树名木保护技术规范》
《中国土壤环境质量标准》（试行）
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