农村空气环境农药元素在线监测

一、方案介绍

在农村地区，农药的施用对农业生产至关重要，但农药挥发、喷洒飘移、残留扩散可能对空气质量、生态环境、人体健康造成潜在危害。因此，建立农村空气环境农药元素在线监测系统，对农药浓度、颗粒物扩散、气象因素进行实时监测、远程数据分析、智能预警，可为农业施药管理、环境保护提供科学依据。

本方案采用高灵敏度农药气体传感器（电化学/光离子化）、激光颗粒物传感器、气象监测仪等设备，结合4G/NB-IoT 通信、AI 大数据分析、云平台可视化，实现24 小时不间断监测、数据存储与分析、农药飘移风险预警，为政府、农业部门、农户提供科学决策支持。

二、监测目标

• 实时监测空气中的农药元素浓度，防止超标污染
• 监测农药颗粒物扩散范围，分析风向对飘移的影响
• 监测气象参数（风速、风向、温湿度、降水），评估农药挥发情况
• 提供超标预警，减少农药对人体和环境的危害
• 建立长期数据模型，优化农药施用策略

三、需求分析

应用场景

监测需求

农田喷洒农药

监测空气中农药残留，评估环境污染风险

农村居民区

监测农药挥发对居民健康的影响

畜牧养殖区

监测农药对动物的影响，降低饲料污染风险

水源地保护区

监测农药飘移，防止水源污染

四、监测方法

1. 农药元素浓度监测

• 采用电化学/光离子化（PID）传感器，监测有机磷、有机氯、氨基甲酸酯类农药等污染物浓度。

1. 空气颗粒物扩散监测

• 采用激光颗粒物传感器，监测PM2.5、PM10 颗粒物浓度，分析农药随空气扩散的情况。

1. 气象条件监测

• 采用超声波风速风向仪，监测风速、风向，判断农药飘移方向。
• 采用温湿度传感器，监测空气温湿度，分析农药蒸发速率。
• 采用降水传感器，监测降雨情况，分析农药沉降效应。

1. 远程数据传输 & AI 智能分析

• 通过4G/NB-IoT远程传输数据，AI 分析农药污染趋势，并形成预警决策。

五、应用原理

1. 在农田、村庄等重点区域布设监测设备，采集空气中农药浓度、颗粒物含量、气象参数。
2. 数据采集终端定时上传监测数据，将污染趋势传输至云端平台。
3. AI 智能分析结合历史数据、气象数据，计算农药飘移指数，预测未来扩散范围。
4. 自动预警机制：当农药浓度超标或扩散范围异常时，系统自动发出预警，指导农药施用管理。

六、功能特点

• 多参数实时监测：农药浓度、空气颗粒物、气象参数同步监测
• 远程数据管理：通过4G/NB-IoT进行远程数据传输
• AI 智能分析 & 预测：基于历史数据分析农药扩散趋势
• 自动预警 & 告警：当农药浓度超标时，自动触发报警
• 适用于多种农村环境：农田、村庄、养殖区、水源地等

七、硬件清单及参数

设备名称

参数规格

主要功能

电化学农药传感器

0-1000ppb，精度 ±2%

监测农药气体浓度

光离子化（PID）传感器

0-2000ppb，精度 ±3%

监测有机挥发性农药

激光颗粒物传感器

PM2.5/PM10 监测，误差 ≤10%

监测空气中的农药颗粒物

超声波风速风向仪

0-60m/s，精度 ±0.1m/s

监测风速、风向，分析扩散方向

温湿度传感器

量程 -40℃~80℃，精度 ±0.3℃

监测农药挥发条件

降水监测仪

0-100mm/h，精度 ±1mm

监测雨水对农药沉降的影响

数据采集终端

4G/NB-IoT 远程传输

连接所有传感器，上传数据

太阳能供电模块

10W-20W

保障长期野外运行

八、方案实现

1. 设备安装

• 农田、村庄、养殖区、水源地布设传感器，进行长期监测。
• 采用太阳能供电，保障系统长期稳定运行。

1. 数据采集 & 传输

• 传感器每5-10 分钟采集一次数据，通过4G/NB-IoT发送至云端平台。

1. AI 智能分析 & 预警

• 计算农药飘移指数，分析污染趋势，生成污染分布图
• 结合气象数据，预测未来农药扩散风险，并提供预警。

1. 预警决策

• 黄色预警：农药浓度上升，建议减少喷洒剂量。
• 橙色预警：农药飘移严重，建议暂停施药。
• 红色预警：农药污染超标，需紧急响应，避免健康危害。

九、方案优点

• 数据精准，实时监测，比传统人工检测更高效
• 远程管理，7×24 小时连续监测，减少人工巡检成本
• AI 智能分析，提供趋势预测，优化农药施用方案
• 适用于多种农村场景，可长期部署，支持环境治理

十、应用领域

• 农田空气环境监测（评估农药飘移）
• 农村居民区健康防护（减少农药污染影响）
• 畜牧养殖污染监测（监测空气中农药残留）
• 水源地保护（防止农药污染水体）