一、项目背景与建设必要性

古树名木作为城市生态系统与历史文化遗产的重要组成部分，其生理状态与结构稳定性直接关系到公共安全、生态安全及文化传承安全。野外环境下的古树长期暴露于复杂气候条件和人为活动影响之中，包括极端高温、持续干旱、暴雨冲刷、台风风载、土壤压实、地下工程扰动以及病虫害侵袭等多重风险因素。

传统人工巡查方式具有周期长、响应滞后、缺乏量化指标和数据连续性不足等问题，无法实现古树健康状态的精细化管理与趋势预测。因此，有必要建设一套适用于野外复杂环境的全天候、多参数、智能化在线监测系统，实现对古树健康状态的实时感知、数据化管理与风险预警。

二、系统总体设计原则

三、系统总体架构

系统采用分层分布式架构，包含感知层、数据采集层、通信传输层、云平台分析层及应用展示层。

（一）感知层

部署多类型传感器，实现古树生理、结构及环境参数的综合监测，包括：

（二）数据采集与边缘计算层

数据采集主机采用工业级嵌入式控制平台，具备以下功能：

系统可根据设定周期（5分钟至60分钟）进行数据采集，并在异常触发时启动高频采样模式。

（三）通信传输层

通信方式可根据现场环境选择：

支持MQTT或TCP协议数据传输，并具备以下特性：

（四）云平台与数据分析层

平台功能包括：

系统支持数据导出与接口开放，可对接智慧园林或城市管理系统。

四、关键监测技术说明

1. 生理状态评估

通过连续监测茎流速率与树干含水率变化趋势，判断古树蒸腾能力与水分运输效率。昼夜差异减弱或持续低流状态可能表明根系活力下降或水分胁迫。

2. 结构稳定性监测

倾角变化速率与振动频率响应可反映树体刚度变化。若出现以下情况需重点关注：

此类变化可能预示根系松动或内部腐朽扩大。

3. 内部缺陷检测

通过声波或电磁波检测树干内部空洞与腐朽区域，结合振动模态变化进行交叉验证，提高识别准确度。

4. 病虫害活动监测

采用微动探测或声学特征识别方法监测白蚁等害虫活动频率，实现早期预警。

五、全天候运行保障设计

六、供电系统设计

在无市电环境下采用太阳能独立供电系统，包括：

系统在连续阴雨条件下可维持7至15天正常运行。

七、数据分析与健康评价模型

平台建立古树健康综合评价体系，主要包括：

通过加权计算形成健康等级划分：

同时支持时间序列趋势预测与风险演变分析。

八、预警与响应机制

系统设定多级报警规则：

一级预警：单一参数短期异常
二级预警：多参数持续异常
三级预警：结构安全临界

报警方式包括：

系统可联动养护单位，实现快速现场处置。

九、应用场景

十、技术优势总结