5G土壤温湿度传感器应用方案
时间：2025-07-10
涉川
一、方案介绍
本方案基于高精度土壤温湿度传感器与5G通信技术，实现农田、林地、草原、温室等区域的土壤温度与湿度数据的连续实时采集与远程传输。传感器采用数字RS-485或模拟量输出接口，兼容各种采集设备，可灵活接入5G采集主机，满足高频、广覆盖、高可靠性通信需求。
系统具有安装简便、数据精确、低功耗、高环境适应性、远程可视化等特点，支持对接农业物联网平台，为精准灌溉、科学施肥和农业气象预测提供关键支撑。
二、监测目标
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实时监测土壤温度与湿度变化趋势，识别干旱、高温等风险；
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为农业灌溉管理提供科学决策数据；
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支持远程数据传输与平台可视化展示；
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适应多种环境（室外、温室、林地、草原）长期布设需求；
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支持多点组网部署，构建区域化土壤墒情感知系统。
三、系统组成
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模块
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描述
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土壤温湿度传感器
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测量范围广、精度高、输出RS-485或模拟量，IP68防护；
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5G无线采集终端
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支持5G Cat.1无线通信，远程平台数据上传；
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电源系统
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DC 12~24V供电，支持太阳能+电池模块；
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管理平台
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支持Web端+APP端，远程数据查看、预警、报表导出等功能；
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四、核心传感器参数
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参数
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值
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土壤温度测量范围
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-40℃ ~ +80℃
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土壤温度精度
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≤ ±0.5℃
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温度分辨率
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≤ 0.1℃
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土壤湿度测量范围
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0 ~ 100% RH
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土壤湿度精度
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≤ ±3% RH
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湿度分辨率
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≤ 0.1% RH
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最大功耗
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≤ 0.5W
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耐温芯片
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≥85℃，保证极端环境下稳定运行
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输出方式
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RS-485 Modbus RTU 或 模拟量（电压/电流型）
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防护等级
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IP68，适合埋地长期监测
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五、5G数据采集主机参数摘要
（选配，适用于RS485版传感器）
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通信网络：5G Cat.1 全网通，向下兼容4G/3G/2G
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接口支持：RS-485 ×1，RS-232 ×1
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电源要求：DC 12
24V，工作电流1550mA -
协议支持：Modbus RTU、MQTT、HTTP、TCP
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上报方式：透传模式或主动上报，支持遗嘱/上线通知
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管理功能：远程配置、OTA升级、数据缓存上传
六、监测方法
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将土壤温湿度传感器埋设在作物根系活动层（如10cm~30cm）；
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传感器与采集终端通过RS-485或模拟量接线连接；
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采集终端定时读取温湿度数据并通过5G网络上传；
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后台平台接收数据，进行趋势分析、可视化展示与告警判断。
七、应用原理
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土壤温度通过热敏芯片感应土壤温度变化，转换为数字信号或电压输出；
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土壤湿度基于电容原理或频域反射原理测量体积含水率（VWC）；
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数据通过Modbus协议上传至5G主机，再经云端汇总与分析；
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平台根据设定规则推送干旱预警、冷害预警等信息。
八、功能特点
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高精度温湿度测量，满足农业级与科研级监测需求；
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防护等级IP68，长期埋地运行，抗腐蚀、防水、防压；
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低功耗设计，最大功耗不超0.5W，适配太阳能供电系统；
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支持多种通信接口（模拟/RS485），灵活对接采集系统；
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平台支持实时数据、历史趋势、曲线图、多点组网展示；
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可设定报警阈值，实现智能告警与远程灌溉联动控制。
九、方案实现步骤
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传感器选型与布设：确定监测层位与传感器数量（如浅层/深层）；
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采集设备对接：连接5G采集箱或现有RTU系统，确认协议兼容；
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供电部署：接入市电或太阳能供电系统；
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平台接入配置：设置设备地址、数据采集频率、通信参数；
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远程调试运行：远程查看数据、修正参数、设定报警逻辑；
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数据分析应用：依据数据指导作物灌溉、水肥调控等管理措施。
十、平台数据服务功能
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多点实时数据展示（温度、湿度）
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土壤墒情多日变化曲线
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阈值报警（如湿度<15%，提示灌溉）
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历史数据导出（Excel、PDF）
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地图式站点分布可视化
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可拓展接入AI气象预测模型与灌溉系统控制逻辑
十一、方案优点
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传感器精准、功耗低，适合大面积部署；
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输出方式灵活，兼容RS-485和模拟量采集系统；
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强抗干扰能力，适应复杂农业现场；
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数据远程可视、平台功能丰富；
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与其他土壤、水质、气象设备可组网互通；
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支持自动化灌溉、AI调控等应用扩展。
十二、应用领域
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智慧农田、节水灌溉工程
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果园、茶园、蔬菜大棚等精准种植场景
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盐碱地改良与土壤水分监控
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林业干旱监测、草原生态恢复项目
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土壤水热条件科研试验地
十三、效益分析
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类别
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效益说明
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农业效益
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避免过灌与干旱，提升作物产量与品质；
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节水效益
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实现按需浇灌，节水效率可提升20%以上；
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管理效益
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实现农业从经验走向数据决策，提升管理效率；
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科研效益
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支持长期监测与多点数据同步，为科学研究提供支撑；
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十四、国家标准参考
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GB/T 28407-2012《土壤水分监测技术规范》
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GB/T 24292-2009《土壤水势自动测量仪器技术条件》
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JJG 1053-2009《土壤水分测量仪器检定规程》
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NY/T 1118-2006《农田土壤墒情自动监测技术规范》
十五、案例分享
案例1：安徽省某高标准农田灌溉调度项目
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应用：布设30套5G土壤温湿度传感器
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成果：通过数据驱动智能灌溉，平均节水27%，亩产提升8%
案例2：甘肃戈壁农业水控示范区
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内容：部署地下多层墒情监测网络，精确识别干旱时段
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效益：高效利用有限水资源，灌溉计划由人工改为数据决策
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