土壤环境监测

一、产品介绍
S-CGWF 土壤环境监测仪是一款一体化多参数土壤智能监测设备，可实时同步监测土壤温度、土壤湿度、pH 值、速效氮、有效磷、速效钾、土壤有机质七大核心指标。设备融合电化学、光谱、频域反射等多项成熟传感技术，搭配工业级防水采集主机与无线传输单元，支持全天候无人值守作业，实现现场数据远程采集、自动传输、集中管理。
整机采用模块化结构设计，传感器探头防腐耐蚀，主机防护等级高，可长期埋设于农田、林地、湿地、修复场地等各类野外土壤环境。系统支持本地存储与云端双备份，管理人员可通过电脑、移动端远程查看监测数据、查看变化曲线、接收异常预警。该设备可单点位独立使用，也可组建网格化监测网络，广泛应用于智慧农业、土壤修复、生态监测、盐碱地治理、农林科研等领域，为精准施肥、节水灌溉、土壤改良、生态评价提供连续、精准的基础数据支撑。 二、功能特点

1. 七参数一体化同步监测

单套设备可同时采集土壤温度、体积湿度、pH 值、氮、磷、钾、有机质七大指标，无需多台传感器组合，简化现场布设，降低设备与运维成本。

2. 高精度稳定检测

各检测单元经过出厂精准校准，搭配温度补偿、信号滤波电路，有效抵消环境温度、土壤杂质带来的干扰，全量程数据稳定性强，满足行业检测精度要求。

3. 远程数据采集与传输

标配 4G 无线通讯模块，同时兼容 RS485、以太网传输方式，可远程下发采集指令、调取历史数据，实现全流程远程管控，无需频繁抵达现场抄录数据。

4. 多元供电与超低功耗

支持 DC 直流供电、锂电池组、太阳能供电三种模式，适配野外无市电场景；整机运行功耗低，太阳能搭配储能电池可实现全年不间断续航。

5. 高防护与强环境适配

土壤传感器探头采用防腐合金与环氧树脂密封，防护等级 IP68，可长期埋土使用；采集主机防护等级 IP65，整机工作温区宽泛，可耐受干旱、多雨、严寒、暴晒等野外复杂环境。

6. 双重数据存储保障

采集主机内置大容量本地存储芯片，网络中断时自动缓存数据，恢复联网后自动补传，搭配云端数据库，彻底避免数据丢失，保障数据完整性。

7. 智能超限预警

云平台可自定义土壤养分、酸碱度、温湿度等阈值，当监测指标超出合理范围时，平台弹窗、移动端同步推送预警信息，及时提醒工作人员开展施肥、调酸、排水等作业。

8. 灵活拓展能力

主机预留多路信号接口，可外接土壤电导率、溶解氧、气象传感器等拓展设备，实现土壤 + 环境一体化综合监测。

9. 数据可视化与报表导出

云端平台自动生成数据报表、时序曲线、区域分布图，支持按日 / 周 / 月 / 年筛选数据，可导出 Excel、PDF 格式文件，便于资料归档与科研分析。

10. 安装运维简便

探头采用插入式布设方式，配套专用取土钻，安装操作简单；模块化部件便于检修、更换，野外日常巡检工作量少。

三、监测原理
本设备结合FDR 频域反射法、热敏电阻测温法、玻璃电极电位法、离子选择性电极法、近红外漫反射光谱法五大核心技术，完成七大土壤参数检测，经信号处理、数据转换、传输存储，最终实现远程监测与分析，整体工作流程分为五大环节：

1. 多参数信号感知

设备探头埋入土壤后，各检测单元独立工作：土壤湿度采用 FDR 频域反射原理，通过发射高频电磁波检测土壤介电常数，换算出土壤体积含水量；土壤温度依靠高精度热敏电阻，利用阻值随温度线性变化的特性完成测温；土壤 pH 采用玻璃复合电极电位法，根据土壤溶液氢离子浓度产生电位差，计算酸碱度数值；土壤氮、磷、钾采用离子选择性电极法，依据能斯特方程，将土壤中对应离子浓度转化为电信号；土壤有机质采用近红外漫反射光谱法，利用有机质对特定波段光谱的特征吸收特性，计算有机质含量。

2. 信号预处理

传感器输出的原始模拟信号传输至智能采集主机，主机内置滤波电路、温度补偿模块，过滤土壤杂波、环境干扰，修正温度漂移带来的误差，完成信号放大与模数转换。

3. 本地数据缓存

主机按照预设采集间隔，汇总七大参数数据并本地存储，记录采集时间、点位编号等附属信息，断网状态下持续保存所有监测数据。

4. 远程数据传输

通过 4G 无线模块或有线接口，将实时数据、历史缓存数据按照标准通讯协议上传至物联网云平台，支持断点续传功能。

5. 云端分析与预警

云平台对数据进行分类统计、趋势分析，生成可视化图表。系统对比预设管控阈值，指标异常时立即触发预警；工作人员可远程调取数据、导出报表，结合数据开展生产或治理作业。
四、设备参数
（一）系统通用参数
 

参数名称	技术指标
监测参数	土壤温度、土壤湿度、pH 值、氮、磷、钾、有机质
通讯方式	4G 全网通、RS485、以太网
通讯协议	MODBUS-RTU
采样间隔	1 分钟～24 小时 可自定义调节
供电方式	DC 12~24V、锂电池、太阳能供电
工作温度	-40℃ ~ 80℃
工作湿度	0~100% RH（非凝露）
传感器防护等级	IP68
采集主机防护等级	IP65
主机存储	大容量 FLASH，断电数据不丢失

（二）各监测指标技术参数
 

监测项目	测量量程	测量精度	分辨率	检测原理
土壤温度	-20℃ ~ 60℃	±0.5℃	0.1℃	高精度热敏电阻
土壤体积湿度	0 ~ 100%	0~50%：±2%；50%~100%：±3%	0.1%	FDR 频域反射法
土壤 pH 值	3.0 ~ 9.0	±0.1pH	0.01pH	玻璃电极电位法
土壤速效氮	0 ~ 200mg/kg	±5mg/kg	1mg/kg	离子选择性电极法
土壤有效磷	0 ~ 100mg/kg	±3mg/kg	1mg/kg	离子选择性电极法
土壤速效钾	0 ~ 300mg/kg	±5mg/kg	1mg/kg	离子选择性电极法
土壤有机质	0 ~ 100g/kg	±2g/kg	0.1g/kg	近红外漫反射光谱法

（三）传感器物理参数
 

参数名称	技术指标
探头材质	防腐合金 + 黑色阻燃环氧树脂
标准线缆长度	10m（可按需延长）
探头结构	一体式集成探针，抗外力冲击
运行稳定性	长期工作数据漂移小，免频繁校准

（四）采集主机参数
 

参数名称	技术指标
输入通道	多路模拟 + RS485 复合通道，支持拓展传感器
指示灯	电源灯、运行灯、通讯灯
外壳材质	防水工程塑料
存储温度	-40℃ ~ 85℃

五、应用行业

1. 智慧农业行业

应用于大田作物、设施大棚、果园、茶园等场景，实时监测土壤水肥、酸碱状态，指导农户精准施肥、按需灌溉，减少化肥与水资源浪费，提升农作物产量与品质。

2. 土壤修复行业

在污染土壤、退化土壤修复项目中，长期跟踪土壤养分、酸碱度、有机质变化，评估修复药剂、修复工艺的实施效果，优化修复方案。

3. 生态环境行业

自然保护区、湿地公园、生态红线区开展土壤常态化监测，结合植被数据评估区域生态环境质量，支撑生态保护与生态修复工作。

4. 盐碱地治理行业

针对盐碱区域监测土壤 pH、盐分关联指标、养分含量，分析盐碱变化规律，为土壤降碱、改良、植被复育提供数据依据。

5. 园林市政行业

城市公园、道路绿化带、小区绿地土壤监测，根据土壤状态制定绿植养护方案，提升苗木成活率，降低绿化管护成本。

6. 农林科研行业

农林院校、科研院所开展土壤学、作物栽培、生态演替等课题试验，提供连续、标准化监测数据，支撑学术研究与技术研发。

7. 水土保持行业

流域、山地、库区周边土壤监测，分析土壤水肥分布规律，结合水文数据开展水土流失预警与治理工作。

8. 国土土壤普查

配合区域土壤本底调查、耕地质量定级工作，网格化布设设备，完成大范围土壤参数普查与数据建档。
六、安装方式
1. 前期点位规划
结合监测目标选择点位，避开石块、树根、建筑垃圾等杂物；农田按照棋盘式、网格式布点，林地、湿地根据植被分布布设；根据监测需求确定埋设深度，常规农耕土壤推荐埋设深度 20~40cm。
2. 传感器埋设

1. 使用配套取土钻垂直钻孔，孔径与探头尺寸匹配，钻孔深度略高于预设埋设深度，避免探头挤压受损。
2. 将一体式传感器探头垂直放入孔内，保证探头与周边土壤紧密贴合，无空隙、悬空现象，防止空气影响检测精度。
3. 分层回填原土并轻轻夯实，恢复地表原貌；线缆顺直布设，预留伸缩余量，地表线缆可加装防护套管，防止碾压、啃咬。

3. 采集主机安装

1. 主机采用壁挂、立杆方式安装，选址地势较高、通风干燥区域，远离积水、强电磁设备。
2. 主机接线端子朝下，提升防水效果；野外露天安装时做好遮阳、防雨防护。

4. 线路与供电连接

1. 所有接线作业必须断电操作，按照线序将传感器线缆接入主机对应通道，端子紧固无虚接。
2. 根据现场条件选择供电模式：有市电区域采用 DC 供电；野外无市电区域搭配锂电池或太阳能组件。

5. 系统通电与调试

1. 接通电源，观察主机指示灯，电源灯、运行灯正常闪烁即为设备工作正常。
2. 本地查看实时七项参数，核对数据合理性；设置采样间隔、预警阈值。
3. 开启无线传输功能，登录物联网云平台，确认设备在线、数据正常上传。
4. 连续试运行 24 小时，数据稳定后投入常态化监测。

6. 日常巡检
每 1~3 个月巡检一次，检查探头紧固状态、线缆完整性、供电电量；每年根据使用情况对 pH、养分电极进行校准。
安装注意事项

1. 埋设探头禁止大力敲击、碾压，防止内部精密元件损坏；
2. 严禁私自裁剪、焊接原厂线缆，线缆延长需使用专用防水接头；
3. 强酸、强碱重度污染区域，需增加巡检与电极校准频次。

七、使用场景

1. 农田精准水肥管理

粮食、果蔬、经济作物田地，全天候监测土壤养分、湿度、酸碱度，指导定时定量施肥、节水灌溉，打造智慧农田。

2. 土壤修复工程监测

工业污染地、退化耕地修复全过程监测，跟踪土壤有机质、pH、养分变化，评价修复成效。

3. 盐碱地改良监测

滨海、内陆盐碱区域，长期监测土壤 pH、养分分布，分析改良措施对土壤的影响。

4. 生态区域常态化监测

自然保护区、湿地、草原，结合土壤与植被数据，开展生态质量年度评估。

5. 城市绿地养护

城市公园、行道树、景观绿地土壤监测，优化浇水、施肥、土壤调护方案。

6. 野外无人值守监测

偏远林区、山地、荒漠等无市电区域，依靠太阳能供电 + 4G 传输，实现无人值守连续监测。

7. 土壤科研试验

科研试验田、试验室对比试验，采集不同工况下土壤参数，开展土壤机理、作物适配性研究。

8. 耕地质量普查

区域连片耕地网格化布点，完成土壤养分、酸碱、有机质普查，建立耕地质量档案。
八、效果分析

1. 监测数据精准可靠

设备采用成熟传感技术与多重抗干扰设计，各参数检测精度符合行业标准，温度补偿功能消除环境影响，长期运行数据稳定，可直接作为生产、科研、工程验收的有效依据。

2. 运维效率大幅提升

远程采集与无线传输功能，彻底改变人工现场取样、实验室检测的传统模式，减少人工巡检与采样工作量，缩短数据获取周期，整体运维成本下降。

3. 生产应用价值突出

在农业场景中，依据土壤数据开展精准水肥管理，可有效减少化肥、水资源消耗，提升作物产量与品质；在土壤修复、盐碱地治理项目中，实时数据可及时调整工艺，提升治理效率。

4. 环境适配能力强

传感器 IP68、主机 IP65 高防护等级，搭配宽温设计，可适应全国南北方不同气候、各类土质环境，雨雪、干旱、低温等恶劣条件下均可稳定运行，设备故障率低。

5. 数据管理规范化

本地 + 云端双重存储，数据完整可追溯；平台自动生成报表、曲线，支持多格式导出，简化资料归档、数据分析工作，满足档案管理、科研报告编制要求。

6. 预警响应及时

土壤养分失衡、酸碱超标、湿度过高等异常情况可第一时间触发预警，工作人员快速处置，避免作物减产、土壤退化等问题，风险防控能力显著提升。

7. 组网拓展灵活

单设备独立监测，也可大规模组网形成区域监测网络，适配小面积试验田与全域耕地、生态区等不同规模场景，拓展性强。
九、国标规范
本产品设计、生产、安装、检测及应用严格遵循国家、农业、生态相关标准：

1. HJ 166—2026《土壤环境监测技术规范》，规范土壤监测点位布设、采样、数据管理全流程要求。
2. NY/T 1121 系列《土壤检测》，规定土壤温度、湿度、pH、氮磷钾、有机质各项指标的检测方法与精度要求。
3. NY/T 395-2025《农田土壤环境质量监测技术规范》，适用于农田场景土壤监测设备布设与使用。
4. GB 15618-2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准》，作为土壤养分、酸碱评价依据。
5. GB 36600-2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准》，适配城市绿地、工地等土壤监测评价。
6. GB/T 43816-2024《林草物联网 传感器通用技术要求》，规范传感器硬件、通讯、防护指标。
7. GB/T 4208-2017《外壳防护等级（IP 代码）》，界定设备 IP65、IP68 防护标准。
8. GB/T 17626 系列《电磁兼容 试验和测量技术》，保障设备野外抗干扰能力。

十、参考文献
[1] HJ 166—2026，土壤环境监测技术 [S]
[2] NY/T 1121 系列，土壤检测 [S]
[3] NY/T 395-2025，农田土壤环境质量监测技术规范 [S]
[4] GB 15618-2018，土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准 [S]
[5] GB/T 43816-2024，林草物联网 传感器通用技术要求 [S]
[6] GB/T 4208-2017，外壳防护等级（IP 代码）[S]
[7] FDR 频域反射土壤湿度检测技术手册 [Z]
[8] 离子选择性电极土壤养分应用指南 [Z]
[9] 近红外光谱土壤有机质检测技术研究文献 [J]
[10] 智慧农业土壤监测系统应用导则 [Z]