土壤氮磷钾水分温湿度电导率pH、插针茎流、白蚁
时间：2025-05-21
涉川
一、方案概述
随着生态林业、园林养护和古树名木保护工作的深入推进，构建多因子、精准化的植物—土壤—虫害协同监测系统已成为行业迫切需求。本方案融合土壤营养因子监测、树木茎流热脉冲技术监测与地埋式白蚁智能探测三大模块，构建一套完整的生态多维感知平台。通过太阳能+4G采集主机一体化部署，支持无人值守、数据可视、智能预警，广泛适用于城市绿化带、林地、果园、生态试验站等场景。
随着生态林业、园林养护和古树名木保护工作的深入推进，构建多因子、精准化的植物—土壤—虫害协同监测系统已成为行业迫切需求。本方案融合土壤营养因子监测、树木茎流热脉冲技术监测与地埋式白蚁智能探测三大模块，构建一套完整的生态多维感知平台。通过太阳能+4G采集主机一体化部署，支持无人值守、数据可视、智能预警，广泛适用于城市绿化带、林地、果园、生态试验站等场景。
二、系统组成与部署架构
本系统由三个子系统构成：
本系统由三个子系统构成：
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土壤环境多参数监测模块
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植物水分通量（茎流）监测模块
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地埋式白蚁智能探测模块
配套部署：4G无线数据采集主机、太阳能独立供电系统（30W太阳能板 + 30Ah锂电池），采用2米高便携立杆固定安装，支持野外长期运行。
三、监测目标
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监测土壤中的氮、磷、钾、水分、温度、电导率和pH等核心参数；
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实时监测树体茎流变化，评估植物水分通量，判断生理活动强弱；
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白蚁入侵活动的智能识别与报警，保护树体根系与基础结构安全；
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支持远程平台查看、数据曲线分析、历史数据导出与预警推送。
四、技术参数
1. 土壤参数传感器
1. 土壤参数传感器
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参数
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范围
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精度
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土壤氮含量
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0–1999 mg/kg
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±2%
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土壤磷含量
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0–1999 mg/kg
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±2%
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土壤钾含量
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0–1999 mg/kg
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±2%
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土壤水分
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0–100%
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±2%
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土壤温度
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-40℃～+80℃
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±0.5℃
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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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传感器结构采用聚四氟乙烯与不锈钢材质，可长期埋设地下，无需取样、化验即可获取实时土壤质量数据。
2. 茎流监测模块（热脉冲插针式）
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参数项
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指标说明
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测量方式
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热脉冲热扩散插针法
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茎流范围
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0 – 500 g/h（视树种、气候可调）
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精度
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±5%
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探针结构
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三针式布置（加热针 + 两个温度针）
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安装方式
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树干环绕式固定布设
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数据更新频率
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每5~10分钟自动计算更新
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配套
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可扩展温控模块、热通量补偿模块
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该模块可评估植物蒸腾强度、水分吸收效率及根系供水动态，为灌溉决策和病害识别提供支持。
3. 白蚁监测模块（地埋式多普勒智能雷达）
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参数项
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技术指标说明
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探测方式
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多普勒雷达感应 + AI行为识别算法
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微波频率
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24GHz ~ 24.25GHz（K-Band平面式天线）
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报警方式
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RS485输出，支持Modbus-RTU
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外观尺寸
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地埋篮外观，直径21cm × 高19cm
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安装方式
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地埋式探测仓 + 外置2米立杆模块
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工作温湿度
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-30℃～+65℃ / <99%RH（无凝露）
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抗干扰能力
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支持环境噪声抑制与温湿动态补偿处理
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识别能力
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自动识别白蚁运动模式，排除非目标干扰物
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该模块可全天候监测地下活动的白蚁族群，提前发出入侵预警，避免根部蛀蚀、结构破坏等生态风险。
五、数据通信系统
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通信方式：4G无线通信模块，支持全网通运营商；
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上传协议：MQTT / HTTP / Modbus TCP；
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上传方式：定时主动上报、阈值事件上传、远程控制触发；
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平台对接：支持手机小程序、网页平台、第三方数据平台API对接；
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本地存储：断网缓存，支持恢复后补传机制；
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远程管理：支持远程配置、参数校准、固件升级、数据拉取等功能。
六、供电系统配置
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太阳能组件：30W太阳能板（单晶硅），转换效率高；
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储能电池：30Ah磷酸铁锂电池，过充过放保护；
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续航能力：连续阴雨天气可运行不少于7天；
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电源管理：具备MPPT智能功率跟踪与稳压输出模块；
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防护等级：整机IP66，支持野外长期部署。
七、平台功能简介
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实时数据显示与折线图趋势；
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茎流变化速率动态图；
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白蚁报警记录与行为等级分类；
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历史数据下载、曲线分析；
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多因子对比分析与时序融合；
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区域设备地图展示与定位；
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报警推送（微信/短信/平台通知）；
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权限管理、设备分组、远程运维。
八、部署与使用建议
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土壤传感器建议安装深度为15–20cm；
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茎流传感器应安装在胸径位置，安装后保温包裹；
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白蚁感应仓建议地埋深度不小于40cm，远离大块石材；
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每组设备之间间距建议不少于3米，避免信号重叠；
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太阳能板面朝南，倾角设置为30°–40°，确保最大光照；
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所有线缆接口需配套防水接头并埋设保护套管。
九、方案优势
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多因子融合：土壤+树体+虫害，构建完整生态监测链；
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模块化设计：所有部件均可按需独立部署或集中整合；
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插针式茎流系统，精度高、响应快、适配性强；
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地埋式白蚁探测装置隐蔽性好，抗干扰能力强；
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4G无线主动上传，支持远程无人值守与异常预警；
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独立供电系统，适应无市电区域长期运行需求。
十、应用场景与典型案例
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城市古树名木精细化保护；
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森林公园病虫害智能监测网络；
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果园高效用水与根系环境管控；
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生态恢复区土壤质量提升评估；
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高校农林类科研基地实验示范区。
十一、参考规范标准
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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》
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《城市园林绿地土壤质量评估导则（试行）》
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国家林草局《智慧林业感知网络建设指南》