本系統(tǒng)主要利用農(nóng)業(yè)自動傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)，實時掌握農(nóng)田面源水文與水質(zhì)信息，分析核心區(qū)水量平衡過程，并整合氣象、農(nóng)田土壤含水率等多源信息，構(gòu)建農(nóng)田面源污染大數(shù)據(jù)平臺。為掌握了全國農(nóng)業(yè)面源污染狀況，形成了常態(tài)化、動態(tài)化、制度化的長效機制。
面源污染也稱為非點源污染，污染物以微量、分散的、廣域的形式進入地下和水體中。其污染源分布具有廣泛性和多樣性，難以識別和確定其發(fā)生位置和邊界，對其管理和放置也比較困難。農(nóng)村面源污染是指農(nóng)村生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，溶解的或固體的污染物，如農(nóng)田中的土粒、氮素、磷素、農(nóng)藥重金屬、農(nóng)村禽畜糞便與生活垃圾等有機或無機物質(zhì)，從非特定的地域，在降水和徑流沖刷作用下，通過農(nóng)田地表徑流、農(nóng)田排水和地下滲漏，使大量污染物進入受納水體（河流、湖泊、水庫、海灣）所引起的污染。
目前針對農(nóng)田面源污染主要有兩個方向的監(jiān)測，一是以田間滲濾池法為核心的農(nóng)田地下淋溶面源污染監(jiān)測技術(shù)，二是以田間徑流池為核心的農(nóng)田地表徑流面源污染監(jiān)測技術(shù)。我們這套系統(tǒng)以農(nóng)田地表徑流面源污染監(jiān)測技術(shù)為主，輔以田地下淋溶面源污染監(jiān)測技術(shù)，此外還延伸監(jiān)測到污染擴散區(qū)域，如溝渠、河道等，成功完成了水田、旱田等不同環(huán)境的監(jiān)測任務。
用途：隨著我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用化學品投入逐年增加，種植數(shù)量和規(guī)模不斷擴大，與此同時，農(nóng)業(yè)投入品利用率低、廢棄物處理滯后，導致農(nóng)業(yè)面源污染問題日益突出。本系統(tǒng)主要利用農(nóng)業(yè)自動傳感器監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)，實時掌握農(nóng)田面源水文與水質(zhì)信息，分析核心區(qū)水量平衡過程，并整合氣象、農(nóng)田土壤含水率等多源信息，構(gòu)建農(nóng)田面源污染大數(shù)據(jù)平臺。為掌握了全國農(nóng)業(yè)面源污染狀況，形成了常態(tài)化、動態(tài)化、制度化的長效機制。
特點：
目前有農(nóng)田地表徑流測量和農(nóng)田溝渠徑流測量兩種模式，
搭配不同傳感器，實現(xiàn)不同方向上的測量要求
針對降雨或灌溉后產(chǎn)生的農(nóng)田徑流量進行可視化監(jiān)測
對農(nóng)田徑流中的水質(zhì)指標和泥沙含量進行實時監(jiān)測及實時采樣
監(jiān)測農(nóng)田產(chǎn)流后對匯水渠或河流的水質(zhì)進行監(jiān)測
監(jiān)測植被NDVI值，分析植物在不同生長階段農(nóng)田污染的情況
對化肥農(nóng)藥等農(nóng)用化學品在農(nóng)田土壤中的運移監(jiān)測
監(jiān)測農(nóng)田小氣候?qū)r(nóng)田污染的影響
測量數(shù)據(jù)和現(xiàn)場視頻上傳云平臺，遠程監(jiān)測，實時分析
技術(shù)參數(shù)：
農(nóng)田地表徑流測量 | |
測量參數(shù) | 地表徑流流量、水位、電導率、鹽分、濁度、溫度、雨量、徑流采樣。 |
流量測量范圍 | 0-12L/S |
水位精度和分辨率 | 1mm |
水槽規(guī)格 | 40*40*200cm（可根據(jù)需求定制）；材質(zhì)：不銹鋼；三角堰板角度，30°（可定制60°和90°）；前置排沙閥門（入水處可定制沉沙池，用于收集沉沙），帶水位測井，直徑200mm. |
雨量傳感器 | 帶干簧管的翻斗，輸出開關(guān)信號，特有的飛行錐設(shè)計，減少橫風對降雨量的影響，尺寸：235mm*260mm*280mm，帶9厘米不銹鋼防鳥刺 |
雨量傳感器參數(shù) | 精度±4％， 每小時降雨量0.2毫米到50.0毫米 ；收集面積：214 cm2 |
電導率濁度參數(shù) | 測量范圍：0-200μS/cm 0 – 50 NTU 0–2000 μS/cm 0– 200NTU 0–20 mS/cm 0 – 1000 NTU 0–200mS/cm 0 – 4000 NTU 溫度補償，響應時間＜5s |
電導率濁度 分辨率精度 | 分辨率： 0.01 to1 μ/mS/cm、0.1 to1 NTU -mg/L 精度： +1 % （全范圍） |
徑流水采樣控制 | 可根據(jù)任何測量參數(shù)編程非時序性采樣規(guī)則進行觸發(fā)采樣，響應時間＞1s； 采樣間隔：15秒到24h編程控制 |
徑流水采樣量 | 1000ml聚乙烯儲水瓶24個，取樣范圍0~1000ml 采樣流量：2.2L/min（6m吸程），3.4L/min（3m吸程），誤差≤±8% 吸程：垂直8m，水平50m |
冷藏水樣儲存溫度 | 4 ℃不可調(diào)，溫控誤差：±2℃ |
定制機柜 | 放置采水器、控制模塊及供電模塊，可定制空調(diào)用于夏季降溫 |
數(shù)采CPU 內(nèi)存 | ARM Cortex M4，運行頻率144MHz，30MB數(shù)據(jù)存儲，80MB CPU驅(qū)動程序，2MB操作系統(tǒng) |
功耗@12VDC | 1.5mA（睡眠），5mA（1HZ掃描），23mA |
通訊標準及頻段 | 支持全網(wǎng)：TDD-LTE、FDD-LTE、EVDO、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA1X、GPRS/EDGE |
通訊參數(shù) | 發(fā)射功率<23dBm，接收靈敏度<-93.3dBm |
DJ-CLOUD | 可實現(xiàn)遠程實時查看數(shù)據(jù)，查看水樣采集瓶數(shù)，數(shù)據(jù)批量下載。 |
農(nóng)田溝渠徑流測量 | |
測量參數(shù) | 流量、流速、水位、電導率、鹽分、濁度、溫度、雨量 |
流速測量 | 20mm/s~12m/s雙向測量，默認20mm/sto1.6m/s單向 精度：測量值的±1% ，分辨率：1mm/S |
水位測量 | 20mm~5000mm（超聲波水位）；0mm~10000mm（壓力水位） 精度：測量值的±1%，分辨率：1mm |
溫度測量 | 0oC ~60oC，精度：±0.5oC，分辨率：0.1 oC |
電導率測量 | 0~3000us/cm(可選0~200000us/cm) 精度：1%，分辨率：±1μS/cm |
雨量傳感器 | 帶干簧管的翻斗，輸出開關(guān)信號，特有的飛行錐設(shè)計，減少橫風對降雨量的影響，尺寸：235mm*260mm*280mm，帶9厘米不銹鋼防鳥刺 |
雨量傳感器參數(shù) | 精度±4％， 每小時降雨量0.2毫米到50.0毫米 ；收集面積：214 cm2 |
電導率濁度參數(shù) | 測量范圍：0-200μS/cm 0 – 50 NTU 0–2000 μS/cm 0– 200NTU 0–20 mS/cm 0 – 1000 NTU 0–200mS/cm 0 – 4000 NTU 溫度補償，響應時間＜5s |
電導率濁度 分辨率精度 | 分辨率： 0.01 to1 μ/mS/cm、0.1 to1 NTU -mg/L 精度： +1 % （全范圍） |
水采樣控制 | 可根據(jù)任何測量參數(shù)編程非時序性采樣規(guī)則進行觸發(fā)采樣，響應時間＞1s； 采樣間隔：15秒到24h編程控制 |
水采樣量 | 1000ml聚乙烯儲水瓶24個，取樣范圍0~1000ml 采樣流量：2.2L/min（6m吸程），3.4L/min（3m吸程），誤差≤±8% 吸程：垂直8m，水平50m |
冷藏水樣儲存溫度 | 4 ℃不可調(diào)，溫控誤差：±2℃ |
定制機柜 | 放置采水器、控制模塊及供電模塊，可定制空調(diào)用于夏季降溫 |
數(shù)采CPU 內(nèi)存 | ARM Cortex M4，運行頻率144MHz，30MB數(shù)據(jù)存儲，80MB CPU驅(qū)動程序，2MB操作系統(tǒng) |
功耗@12VDC | 1.5mA（睡眠），5mA（1HZ掃描），23mA |
通訊標準及頻段 | 支持全網(wǎng)：TDD-LTE、FDD-LTE、EVDO、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA1X、GPRS/EDGE |
通訊參數(shù) | 發(fā)射功率<23dBm，接收靈敏度<-93.3dBm |
DJ-CLOUD | 可實現(xiàn)遠程實時查看數(shù)據(jù)，查看水樣采集瓶數(shù)，數(shù)據(jù)批量下載。 |
泥沙傳感器 | |
雙探頭 | 90°側(cè)向散射和反向散射 |
范圍 | 0 to 4000 NTU |
主動和被動防污 | 快門，雨刷，殺菌劑，銅，可選可拆卸套筒 |
濃度精度 | 讀數(shù)的±2%或0.5 NTU（以較大者為準） |
工作溫度 | 0°-40°C |
儲存溫度 | 0°-40°C |
溫度精度 | ±0.3°C |
發(fā)射波長 | 850 nm |
電源要求 | 9.6-18V |
測量時間 | < 10 s |
土壤水分溫度電導率傳感器 | |
測量參數(shù) | 無機土和礦質(zhì)土的土壤濕度 土壤電導率 土壤溫度 |
測量精度 | 土壤水分：大部分土質(zhì)的土壤濕度：± 0.01 WFV 土壤電導率：±2.0% 或 0.02 S/m，取兩者中高值 土壤溫度：±0.3℃ |
量程 | 土壤水分：完全干燥 - 完全飽和 土壤電導率：0 - 1.5 S/m 土壤溫度：-10℃ - 60℃ |
分辨率 | 土壤水分：0.001 土壤電導率：0.001 土壤溫度：0.1℃ |
電源供應器 | 9-20 VDC |
耗電 | 休眠狀態(tài)：<1 mA |
線纜 | 3根線：電源線、地線、數(shù)據(jù)線 |
波特率 | 1200 |
通訊協(xié)議 | SDI-12 標準 1.2 |
土壤溶液取樣 | |
取樣管長度（cm） | 多種長度可供選擇10、15 、20、25、30、---235 cm. |
取樣管二種直徑可選 | 63mm |
空氣氣壓 | 1 bar(100Kpa) |
陶瓷頭空隙尺寸 | 3μm (63mm) |
導水率 | 9.5 X 10-6cm.s-1 (63mm) |
取樣陶瓷頭尺寸 | 直徑63mm X 73mm 長 |
手動泵 | 帶負壓表, |
NDVI植被指數(shù)監(jiān)測 | |
波段范圍 | 紅光：650nm±10nmFWHM 近紅外：810nm±10nmFWHM |
校準不確定性 | ±5% |
測量重復性 | 小于1% |
漂移 | 小于2%每年 |
響應時間 | 數(shù)字：小于0.6S 模擬：小于1mS |
視場角 | 180度（向上）40度（向下） |
余弦響應 | ± 2 % at 45?; ± 5 % at 75? 天頂角 |
溫度響應 | 小于0.1 % per ?C |
外殼材質(zhì) | 陽極氧化鋁主體，帶丙烯酸擴散器 |
工作環(huán)境 | -40 ~ 70℃，0~100%RH |
輸入電壓 | 5.5-24VDC激勵電源 |
土壤側(cè)滲監(jiān)測 | |
用途 | 用于采集農(nóng)田側(cè)滲壤中流 |
尺寸 | 200*30*40cm |
側(cè)滲流水位 | 0-30cm |
線性誤差 | ±0.05%F.S |
更新時間 | 1ms |
農(nóng)田小氣候站 | |
控制器CPU內(nèi)存 | 32位，運行頻率100MHz、128M內(nèi)存，和4M電池供電SRAM |
控制器功耗（12V） | < 1 mA (空閑狀態(tài)), 1 mA (激活狀態(tài), 1 Hz 掃描頻率),55 mA (激活狀態(tài), 20 Hz 掃描頻率), 激活狀態(tài) + 25 mA (使用RS-232/RS-485連接),激活狀態(tài) + 48 mA (使用以太網(wǎng)連接) |
風向量程 | 0~360° |
風向精度分辨率 | ±3°；16方位羅盤（22.5°），數(shù)字顯示1° |
風速量程 | 3~175 mph、3~150 knot、1.5~79 m/s、5~282 km/h |
風速精度分辨率 | ±3 mph（3 knot、5 km/h、1.5 m/s）或±5% 1mph、1km/h、0.5m/s或1knot（用戶設(shè)定） |
溫度量程 | -40~+150℉（-40~+65℃） |
溫度精度分辨率 | 高于+20℉（-7℃）為±1℉（±0.5℃），低于+20℉（-7℃）為±2℉（±1℃） 0.1℉、1℉、0.1℃、1℃（用戶設(shè)定）（實時讀數(shù)） |
濕度量程 | 0~100%RH |
濕度精度分辨率 | ±3% （0~90%RH），±4%（90~100%RH）；1% |
濕度漂移 | ±0.5%/年 |
雨量量程 | 日/暴雨：0~99.99”（0~999.8mm）； |
雨量精度分辨率 | 0.2mm；0.2mm |
太陽輻射量程 | 0~1800 W/m2 |
太陽輻射 精度分辨率 | 全量程的±5% 1W/m2 |
太陽輻射漂移 | 最大±2%/年 |
紫外輻射量程 | 0~199 MEDs |
紫外輻射 精度分辨率 | ±5%日總量 0.1~19.9MEDs |
紫外輻射漂移 | 最大±2%/年 |
可視化監(jiān)控 | |
像素 | 400W |
夜視類型 | 全彩夜視 |
適用面積 | 40~80 |
識別方式 | 人型識別 |
防水等級 | IP67 |
存儲方式 | 云存儲或內(nèi)存卡存儲 |
通訊方式 | Wifi或者數(shù)據(jù)通訊（需要單獨的通訊設(shè)備） |
查看方式 | 手機、電腦等設(shè)備聯(lián)網(wǎng)查看 |
政策文件：農(nóng)業(yè)面源污染治理與監(jiān)督指導實施方案（試行）
應用案例：平原河網(wǎng)地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測評估技術(shù)與應用
