6通道全自动植被指数在线监测方案
时间：2025-09-10
涉川
一、方案概述
全自动植被指数在线监测系统（以下简称“系统”）由若干**分节点（Field Node）与汇聚节点（Gateway）**组成。每个分节点配备“上下两面、共 6 个窄波段光谱通道”的传感单元（上行 + 下行），可实现无人值守、无线组网、多点同步采样，自动记录原始光谱/辐射数据并实时计算多种植被指数（NDVI、EVI、RVI、DVI、ARVI 等），通过 4G/5G 或 LoRa 等网络把数据汇聚上传至云平台供可视化、告警与第三方对接。
应用场景：农业田块精细化管理、林业物候监测、生态恢复评价、遥感产品地面验证、长期生态观测站网等。
二、监测目标
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实现无人值守下的多站点、长时间序列植被指数监测；
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提供高时序（分钟～小时）植被指数数据并保证数据质量可追溯；
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支撑农艺管理（灌溉/施肥/病虫害预警）、物候检测与遥感验证；
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提供开放 API，便于接入第三方平台与模型。
三、系统架构（功能分层）
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感知层（节点）：上下两面各 6 个窄带光谱通道传感器 + 气象/辐射辅助传感器 + 边缘采集器 + 太阳能供电。
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传输层：分节点→LoRa/自组网→汇聚节点（Gateway）；汇聚节点→4G/5G/以太网→云平台。也可按需要分节点直接 4G 上报。
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云平台层：数据接收、入库（时序 DB）、QC/校正流水线、指数计算服务、时序分析、告警引擎、可视化与 API。
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应用层：Web 仪表盘、手机 APP、告警与第三方数据接口。
四、分节点（Field Node）设计与硬件清单
每个分节点包含下列设备（单站示例）：
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双面 6 通道光谱传感器（上/下）（关键）
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6 个窄波段通道（建议中心波长与带宽见下表）
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功能：上行测量天空/入射光谱，下行测量冠层透射/反射或地面反射（用于相对反射率或透过率计算）
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上/下行短波辐射/ PAR 传感器（用于定标与日照判定）
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全天空相机 / 小角度 RGB 摄像头（选配）（用于云/阴影判别与图像质检）
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气象传感器套件：温度、相对湿度、风速、降水、土壤水分（选配）
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边缘采集器（Edge MCU / 工业盒）：包含高精时钟（GPS/北斗）、本地 QC、缓存、驱动声光报警/LED 指示
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无线通信模块：LoRa（网关拓扑） + 4G/5G 备份或直接 4G DTU（视现场策略）
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电源系统：太阳能板（示例 100–200 Wp）+ 蓄电池（示例 50–200 Ah） + MPPT 控制器；市电优先方案可选
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防护箱与立杆：IP65/IP66 机箱，杆高按作物/冠层高度（农田 3–6 m，林地 10–30 m）
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安装件、接地、避雷与接地阻抗 < 10Ω
五、光谱通道推荐（6 通道示例）
每个通道为窄波段窄带滤光器或多通道窄带传感器采样通道，上/下各一组。
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通道编号
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建议中心波长 (nm)
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推荐带宽 (FWHM)
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|---|---|---|
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CH1 (Blue)
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450 ± 10
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8–15 nm
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CH2 (Green)
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550 ± 10
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8–15 nm
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CH3 (Red)
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660 ± 10
|
8–15 nm
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CH4 (Red-edge)
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710 ± 5
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5–10 nm
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CH5 (NIR1)
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800–850 ± 20
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10–30 nm
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CH6 (NIR2)
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860–900 ± 20
|
10–30 nm
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