一、方案背景
近年来，极端天气事件频发，低温冷害、干旱、高温沥涝等灾害对农作物幼苗生长造成严重威胁，直接影响粮食生产安全与农业可持续发展。传统苗情监测依赖人工巡查，存在效率低下、覆盖范围有限、数据滞后等问题，难以满足精准农业对实时、全面苗情信息的需求。为破解这一困境，山东万象环境科技有限公司通过集成物联网、传感器、图像识别、云计算等先进技术，构建智能化WX-MQ2苗情监测站，实现对作物幼苗生长状态及周边环境的实时监测、精准分析与智能预警，为农业生产决策提供科学支撑，助力农业防灾减灾与提质增效，特制定本方案。
二、方案目标
1. 实时感知苗情状态：精准捕捉作物幼苗的株高、叶面积、叶绿素含量等生长指标，动态掌握幼苗生长态势，及时发现生长异常情况。
2. 全面监测生长环境：同步采集土壤温湿度、养分状况、空气温湿度、光照强度、降雨量等关键环境参数，厘清环境因素对幼苗生长的影响。
3. 智能预警风险隐患：基于监测数据与算法模型，对干旱、缺肥、病虫害等风险进行预判，及时发出预警信息，为防灾减灾争取时间。
4. 支撑科学种植决策：通过数据整合分析，生成可视化报表与生长趋势图，为灌溉、施肥、病虫害防治等田间管理措施提供精准指导。
5. 实现远程便捷管理：搭建多终端管理平台，支持管理人员通过电脑、手机等设备远程查看数据、控制设备，提升管理效率。
三、核心架构设计
WX-MQ2苗情监测站采用“感知层-传输层-平台层-应用层”四层架构，各层协同联动，确保监测数据的精准采集、稳定传输与高效应用。
1. 感知层：作为数据采集核心，集成多种传感器与图像采集设备。通过土壤传感器监测土壤温湿度、养分等参数；借助气象传感器捕捉空气温湿度、光照、降雨量等环境数据；利用高清摄像头与生物传感器获取幼苗生长图像及叶绿素含量等生长指标，实现对苗情及环境的全方位感知。
2. 传输层：采用多元化无线通信方式，结合4G/5G、LoRa等技术，将感知层采集的数字信号与图像数据实时、稳定传输至云端平台。针对偏远农田区域，搭配LoRa低功耗传输模块，确保数据传输的稳定性与经济性；核心区域采用4G/5G高速传输，保障图像等大容量数据的快速上传。
3. 平台层：构建集数据存储、处理、分析于一体的智能云平台。负责接收各监测站传输的数据，进行数据清洗、整合与存储；搭载专业算法模型，对原始数据进行深度挖掘，分析幼苗生长趋势与环境适配性；同时具备数据加密功能，保障数据安全。
4. 应用层：面向不同用户需求，提供多样化应用服务。包括实时监测展示、历史数据查询、异常预警推送、决策建议生成等功能，支持电脑端网页平台与手机端APP双重访问，实现随时随地的便捷管理。
四、设备选型与配置
结合农田实际环境与监测需求，设备选型遵循精准稳定、环境适配性强、易于维护的原则，核心设备配置如下：
1. 图像采集设备：选用200万像素以上高清云台摄像头，支持360°旋转与23倍光学变焦，具备白光/红外双补光功能，夜间红外监测距离可达30米，可清晰捕捉不同区域幼苗生长细节，支持自动定时拍照与远程手动抓拍。
2. 环境传感器：土壤传感器选用精度高、抗腐蚀的不锈钢材质传感器，可监测土壤温湿度、电导率等参数；气象传感器采用工业级设计，能精准测量空气温湿度、光照强度、降雨量等指标，适应-30℃~65℃的宽温工作环境。
3. 数据采集器：配备4寸及以上中文触摸屏采集器，支持自动识别多种传感器，最多可接入256只传感器；具备离线存储功能，存储容量不低于3000万组，保障数据不丢失；支持AC220V供电与太阳能供电双重模式，阴雨天可连续工作2-3天。
4. 辅助设备：选用3.1米加强型立杆，确保设备安装稳固；配备IP66级防护外壳，有效防尘、防水、防腐蚀，适应田间恶劣环境；内置4G流量卡，保障网络通信稳定。
五、部署与实施流程
1. 监测点选址：选择具有代表性的地块作为监测点，优先选取地势平坦、作物分布均匀的区域，避开边缘地带、障碍物遮挡处及特殊小气候区域。采用对角线取样法，每个监测地块设置3个监测点，监测点在苗期标记后，全生育期保持固定。
2. 基础建设：根据设备要求预制平坦硬质水泥高台，按照立杆底座固定尺寸打孔或搭配地笼安装；使用膨胀螺丝将立杆固定牢固，确保设备稳定性；将摄像头安装到配套支架上，通过抱箍固定在立杆合适高度，调整摄像头角度以覆盖整个监测区域。
3. 设备安装与调试：依次连接数据采集器、传感器、摄像头等设备，正确接入电源与通信模块；开启设备后进入系统设置界面，完成拍照间隔、传感器灵敏度等参数的初始化配置；对传感器进行校准，确保测量数据准确。
4. 平台对接与试运行：将WX-MQ2苗情监测站设备与云平台进行绑定，测试数据传输稳定性；试运行期间，持续监测设备工作状态与数据采集质量，及时调整设备参数与安装位置，确保系统稳定运行。
六、云平台功能设计
搭建一体化农业四情测报云平台，实现苗情数据的集中管理与智能应用，核心功能如下：
1. 实时监测展示：支持多终端登录，实时显示各监测点的图像、视频及各项环境与生长数据，采用清单明细、曲线走势图、柱状图等多种形式展示数据，直观呈现幼苗生长状态与环境变化。
2. 历史数据管理：支持查询多个时间段的历史数据，可导出、下载数据报表与曲线图，为幼苗生长规律分析提供数据支撑。
3. 智能预警与控制：用户可自由设置各参数上下限值，当监测数据超出阈值时，系统自动通过短信、APP推送等方式发出告警信息；支持远程手动控制或自动控制灌溉阀门等设备，实现精准灌溉。
4. 可视化与分级管理：具备大屏可视化功能，可投屏显示所有设备信息并自动刷新；集成电子地图与GPS定位功能，直观显示设备位置与在线状态；支持多账号分级管理，主账号可分配多个子账号，不同等级账号拥有不同操作与查看权限。
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