土壤氮磷钾水分温湿度电导率pH、古树倾斜度、白

时间：2025-05-21 涉川

一、方案概述
古树名木作为城市生态与文化遗产的重要组成部分，其健康状况直接关系到生态稳定与文化传承。本方案基于传感技术、无线通信与智能监测平台，构建集土壤养分质量监测、树木倾斜动态监控与地下白蚁智能预警于一体的多因子协同监测系统。通过部署太阳能自供电与4G主动上报终端，实现野外长期稳定运行、数据远程可视化和平台智能管理。

二、系统组成
系统集成以下功能模块：

土壤营养与理化参数监测模块
树木姿态倾斜度实时监测模块
地下白蚁活动智能预警模块
4G主动上传数据采集终端与太阳能供电系统

系统所有传感器均通过RS485接入一体化数据采集主机，由平台统一管理与远程控制。

三、监测目标

获取树木根区土壤中的氮磷钾等养分元素含量；
实时检测土壤水分、电导率、温度和pH变化，分析环境胁迫因素；
动态监测树木倾斜角度变化，判断树体结构安全性；
智能探测地下白蚁活动，实现早期预警与应急响应；
远程掌握多项环境因子，提升古树保护智能化水平。

四、技术参数
（一）土壤参数传感器

参数项	范围	精度
氮含量	0–1999 mg/kg	±2%
磷含量	0–1999 mg/kg	±2%
钾含量	0–1999 mg/kg	±2%
水分	0–100%	±2%
温度	-40°C～+80°C	±0.5°C
电导率	0–10 dS/m	±2%
pH值	3.5–9.0	±0.3

传感器采用防腐蚀不锈钢探头和封装外壳，具备长期埋设地下工作能力，支持快速响应和野外运行。

（二）树木倾斜度监测模块

参数项	范围	精度
倾斜角度	±90°（X/Y两轴）	±0.2°

此模块采用三轴加速度/倾角融合算法，安装于树干或主枝上，实时监测树木倾斜趋势，配合历史曲线变化可判断树木是否存在根系松动、重心偏移等风险因素。

（三）白蚁监测模块

参数项	技术指标说明
探测方式	多普勒雷达感应 + 智能AI识别算法
微波频率	24GHz～24.25GHz（K-Band平面式天线）
输出接口	RS485，支持Modbus-RTU协议
探测设备外形	地埋篮结构，直径21cm × 高19cm
工作环境	-30℃～+65℃ / 相对湿度<99%RH（不结露）
安装方式	地埋式本体 + 立杆模块（高度2米）
特性功能	白蚁运动特征识别、干扰排除、智能报警

设备通过感应地表下特定频率下的目标运动模式，结合AI算法区分白蚁活动与非生物扰动，具有较高识别率与实时报警能力。

五、采集与通讯系统

通信方式：内置4G无线模块，支持全网通；
上传方式：定时主动上传、异常变化触发上传；
协议兼容：Modbus、MQTT、HTTP协议；
远程功能：参数配置、传感器校准、固件升级；
断点续传：断网本地缓存、恢复后补传机制；
平台接入：兼容手机小程序与网页端数据查看、导出、预警。

六、供电系统配置

太阳能电池板：30W单晶硅光伏组件；
储能电池：30Ah磷酸铁锂电池，具备过充/过放保护；
管理控制：内置MPPT智能功率管理系统；
连续续航：可支持7天以上阴雨天稳定运行；
防护等级：系统整体IP66防水防尘设计，适应野外复杂环境。

七、平台功能介绍

多因子数据显示与趋势曲线可视；
倾斜角度变动轨迹图、报警点记录；
白蚁入侵报警自动记录与频次分析；
土壤理化参数历史比对分析；
报警推送：短信/微信/平台同步提示；
支持导出CSV/Excel格式历史数据；
分区域设备分组管理与地图定位。

八、部署建议

土壤探头深埋建议为15–20cm，远离硬质岩层；
倾斜角传感器应固定于树干高于1.5米处，安装稳固；
白蚁探测装置应埋设于树木根区半径1米范围内，深度≥40cm；
所有设备间距建议超过2米，避免信号干扰；
太阳能板朝南安装，倾角30°–40°为宜，确保最大日照效率；
接线端口均需防水处理，采用专用保护套管。

九、方案优势

集“土壤-树体-虫害”一体化监测，覆盖古树风险核心要素；
倾斜角动态监测，快速识别结构性失稳隐患；
白蚁探测智能化水平高，防患于未然；
4G无线数据主动上传，摆脱布线限制；
太阳能供电系统保障长期独立运行；
平台远程化管理，数据智能分析，便于管护人员决策支持。

十、适用场景

城市古树名木保护与生态档案建立；
公园、校园及社区绿化树木安全监管；
森林病虫害早期识别预警网络；
风景区生态安全监测系统；
城市绿色基础设施管护数字化平台。

十一、参考规范与标准

GB/T 15772-2021《林业病虫害测报技术规范》
GB/T 32867-2016《农业环境土壤参数测量技术规范》
GB 50348-2018《古树名木保护技术规范》
《城市园林绿地土壤质量评估导则（试行）》
国家林草局《智慧林业建设导则（试行）》

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