摘要：农业生产受气候、空气质量、土壤状况等多种环境因子影响。为了实现农业环境的智能感知与精准调控，本方案构建一套涵盖农业气候、空气成分和土壤参数的综合监测体系。系统以多参数环境传感器为核心，搭配数据采集终端、无线传输模块、供电系统和远程监控平台，实现对农田环境的全天
一、方案介绍
农业生产受气候、空气质量、土壤状况等多种环境因子影响。为了实现农业环境的智能感知与精准调控，本方案构建一套涵盖农业气候、空气成分和土壤参数的综合监测体系。系统以多参数环境传感器为核心，搭配数据采集终端、无线传输模块、供电系统和远程监控平台，实现对农田环境的全天候、全过程、高精度在线监测，提升农业环境管理水平和科学决策能力。
二、监测目标
实时获取农业小气候要素变化情况；监测空气质量指标对作物生长的潜在影响；掌握土壤水分、养分、盐分、温度等关键土壤环境数据；为播种、施肥、灌溉、防病等农事操作提供决策依据；建立农业环境数据档案，支持长期生态评估与预警。三、需求分析
农业生产存在区域差异大、环境变化快等特点，依赖经验管理已难以满足现代农业发展需求。建立一套自动化、高集成度、远程可视的环境监测系统，有助于农业管理从经验型向数据驱动型转变，推进农业数字化、精细化、绿色化发展。
四、监测方法
通过布设多功能农业环境监测站，实现对气象因子、空气参数和土壤参数的多点、多时段自动采集。系统采用物联网数据采集终端，结合4G网络将监测数据实时上传至云平台。平台支持数据可视化、历史回溯、远程设置与预警管理，用户可通过网页端或手机端远程访问。
五、应用原理
各类传感器基于物理、电化学或光学原理采集环境数据：
气象监测采用超声、光敏、压力等原理感知风速、光照、气压等；
空气质量监测通过红外、电化学等方式检测二氧化碳、氨气、臭氧等；
土壤监测采用频域反射、电导、电极法等感知水分、养分、盐分、pH等。
数据采集后通过无线通信模块传输至平台，实现数据聚合、处理与发布。
六、功能特点
一体化集成多参数气象、空气和土壤监测功能；支持定制组合配置，适配不同作物和场景需求；高精度传感器模块，测量稳定、响应快速；采用4G无线通信，远程数据上传与管理；支持太阳能与蓄电池双供电，保障野外运行；平台具备图表展示、数据导出、报警提醒等功能；支持与农情平台、灌溉系统等对接，实现自动联动控制。七、硬件清单
系统主要由以下部分构成：气象监测组件（温度、湿度、风速、风向、光照、气压、降雨）、空气成分监测模块（二氧化碳、氨气、臭氧、PM2.5、PM10等）、土壤环境监测模块（土壤水分、温度、pH、电导率、氮磷钾养分）、数据采集终端（内置4G通信）、供电系统（太阳能电池板+蓄电池）、监测支架、防护机箱及后台平台。
八、硬件参数（量程、精度）
气象参数测量范围涵盖-40℃至+80℃（温度）、0%RH至100%RH（湿度）、060m/s（风速）等，精度高于±0.3℃/±3%RH；
空气参数如二氧化碳支持05000ppm范围，PM2.5/PM10范围为01000μg/m³；
土壤水分范围为0100%含水量，精度可达±2%；土壤养分检测支持氮磷钾相对变化趋势监测；
4G通信模块兼容多运营商网络，支持远程配置、掉线重连等机制。
九、方案实现
选定监测点位，按照作物分布或地形布设传感器；安装环境监测站和数据采集系统，接通供电系统；完成参数设定与网络联调，启用数据远程上报功能；用户通过平台查看实时与历史数据，设定报警阈值；系统稳定运行后可长期在线，无需频繁人工干预。十、数据分析
系统通过多维数据采集和平台建模分析，可实现：
十一、预警决策
系统支持用户自定义阈值，一旦监测值超出设定范围，可通过短信、微信、平台弹窗等方式发出预警通知。平台联动灌溉控制器、风机遮阳系统等可实现自动响应调节，避免环境应激对作物造成损害。
十二、方案优点
高度集成气候、空气与土壤监测，提升数据完整性；自动采集、无线上传、实时可视，降低人工成本；可远程配置与管理，适应多种场景部署需求；具备防雷防水设计，适合野外长期运行；支持与农业平台数据对接，助力智慧农业建设。十三、应用领域
广泛适用于粮食主产区、蔬菜大棚基地、经济作物种植园、智慧农场、农业科研试验田、农业示范区、林果业生产区、乡村振兴农业项目等。
十四、效益分析
通过构建完整的农业环境监测网络，系统可帮助用户提前识别气象和土壤风险，优化种植节奏与管理策略，降低资源浪费，提升农作物产量与品质。同时，系统生成的历史数据有助于建立农业环境大数据库，支撑长期生态保护和绿色农业发展。
十五、国标规范
方案建设参考执行《GB/T 20524 农业气象自动观测规范》《GB 3095 环境空气质量标准》《GB/T 32743 土壤环境监测技术规范》《HJ 1019 土壤墒情监测规范》等国家标准。
十六、参考文献
国家农业信息中心，《智慧农业环境感知系统建设指南》；农业农村部规划设计研究院，《农田小气候监测应用研究》；中国农科院土壤研究所，《土壤养分在线监测技术研究进展》；生态环境部环境监测总站，《农村地区环境空气质量监测技术指引》；国家气象局，《农业气象观测业务操作手册》。十七、案例分享
在某北方高标准农田示范区，部署多套农业气候空气土壤综合监测系统，结合4G平台远程管理，日均采集数据超10万条，系统运行一年内成功辅助种植大户实现精准播种、精准灌溉、绿色施肥，亩均节水12%，化肥利用率提高15%，作物病害发生率下降明显，得到良好经济和生态效益。
来源：欣仰邦
