换一批基于物联网的农田土壤淋溶氮素在线监测方法
Research on an IoT-based method for online monitoring of leached nitrogen in farmland soil
摘要农田土壤淋溶氮素是评估农田氮素迁移量及其潜在农业面源污染重要指标,传统农业面源污染监测方法依赖于人工采样和实验室分析,难以满足连续、高频和实时监测需求.提出一种基于物联网与边缘计算协同的农田土壤淋溶氮素在线监测方法.该方法以 IRFA(Integrated Reaction Flow Analysis)集成反应流动分析装置为核心,采用在田间不同土壤层非破坏性地埋入FDR 土壤水分传感器、微孔陶瓷采样探头和土壤淋溶液采集控制器,实现土壤淋溶氮素(硝态氮和铵态氮)原位自动化测定,并构建"感知—数据处理—云端存储与共享"的分层架构.通过在监测节点引入卡尔曼滤波、滑动平均滤波和异常检测算法,对原始监测数据进行本地处理,有效提高了数据获取的稳定性和传输的可靠性.并在河南省周口市郸城县与商水县两地开展了田间实验,实验结果表明,该方法能够稳定获取土壤表层以下 30 cm、60 cm 和 90 cm 的土壤淋溶液中硝态氮和铵态氮动态变化,且在线监测结果与实验室分光光度法测定结果具有良好的一致性(R2＞0.95),系统通信延迟时间低于 60 ms,数据上传成功率高于 99.3%.该方法为农田面源污染连续在线监测提供可行的方案,也为农田氮素管理提供可靠数据支撑.
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关键词
物联网氮素在线监测农业土壤淋溶边缘计算云平台Internet of Thingsnitrogen online monitoringagricultural soil leachateedge computingcloud platform
栏目名称
DOI
10.20103/j.stxb.202601240236
发布时间
2026-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
国家重点研发计划（2024YFD1700802）
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