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高标准智慧农田监测系统依托物联网、云计算和大数据技术，构建覆盖气象、水文、土壤、作物生长等多维度的综合监测网络。系统由数据采集层、传输层、平台层和应用层组成。其中，水质监测作为核心模块之一，贯穿灌溉用水安全、水体生态保护和农产品质量追溯全流程，直接关联农业生产效率与可持续发展目标。
（一）监测参数与国家标准
依据《农田灌溉水质标准》（GB 5084-2021）及《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），系统设置以下关键水质指标：
参数 | 单位 | 标准限值 | 监测意义 |
pH值 | - | 5.5~8.5 | 影响作物根系吸收养分能力 |
电导率（EC） | μS/cm | ≤2000 | 反映水中溶解盐类浓度，过高易导致土壤盐渍化 |
溶解氧（DO） | mg/L | ≥5 | 维持水生生物活性，促进有机物分解 |
浊度 | NTU | ≤15 | 悬浮物含量过高易堵塞灌溉管道 |
总氮（TN） | mg/L | ≤2.0 | 控制水体富营养化风险 |
总磷（TP） | mg/L | ≤0.5 | 防止藻类过度繁殖 |
重金属（Pb/Hg） | mg/kg | Pb≤0.1, Hg≤0.001 | 保障农产品安全，避免重金属污染 |
（二）硬件部署与数据采集
1. 水质传感器网络：
• 部署于主灌溉渠入口及田间支渠节点，集成多参数探头实时采集pH、EC、DO等数据。
• 悬浮物浊度仪通过光学反射原理动态监测水体浑浊度。
2. 数据传输链路：
• 采用GPRS/4G模块与RJ45网口双通道传输，确保数据稳定上传至云服务器。
• 支持断点续传功能，应对网络波动场景。
（三）云端平台与决策支持
环境监控云平台对水质数据进行清洗、分析与可视化：
• 实时告警：当pH值超出6.5~8.0范围或溶解氧低于4mg/L时，触发短信/APP推送报警。
• 趋势预测：结合历史数据建立模型，预判富营养化或重金属累积风险。
• 联动控制：超标情况下，自动关闭灌溉阀门并向管理人员发送处置建议。
（一）气象与环境监测
• 分布式气象站实时采集温湿度、光照强度、降雨量等数据，为灌溉计划提供气象依据。
• 负氧离子监测辅助评估农田周边生态环境质量。
（二）精准灌溉与施肥
• 水肥一体机根据土壤墒情监测站数据，按需调节灌溉水量与肥料配比。
• 电磁阀与水泵通过远程定时/定点控制，实现节水30%以上。
（三）病虫害智能防控
• 虫情测报仪与孢子捕捉分析仪自动识别害虫种类与孢子浓度，生成防治方案。
• LED屏滚动播放病虫害预警信息，指导农户及时干预。
1. 多源异构数据融合：整合气象、水文、土壤等多维度数据，构建农田数字孪生模型。
2. 低碳运维设计：太阳能供电降低能耗，符合绿色农业导向。
3. 全链条可追溯性：农作物二维码关联生长环境数据，提升农产品附加值。
本文所述智慧农田系统通过水质监测为核心，联动气象、灌溉、植保等多子系统，实现了农业生产精细化、管理智能化与环境友好化的统一。未来可通过引入AI算法进一步优化决策效率，助力农业碳中和目标达成。
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陕公网安备61019002002755