隨著2025年草皮行業政策對生態保護與智慧化管理的大力推動，黃河堤防草皮養護工作迎來新的挑戰與機遇。在黃河堤防工程管理中，草皮養護占據著關鍵地位，然而傳統養護方式面臨諸多困境，如人力物力投入巨大、土壤環境因素難以精準把控等。在此背景下，黃河堤防草皮智慧養護監測系統應運而生，為草皮養護工作提供了全新的解決方案。

  一、黃河堤防草皮養護現狀與需求分析

  草皮養護在黃河堤防工程管理里是極為重要的一環。每年，春季需進行草皮補植，夏季職工承擔著繁重的割草工作。土壤水分不足時，草皮會枯黃，影響美觀;處於酸鹼環境，草皮生長緩慢;土壤肥力低下，會阻礙其根系發展，降低根系固土能力。據統計，每年在草皮養護上投入的人力和物力成本持續攀升，因此，準確分析土壤水分、pH、電導率含量以及肥力狀況，實現草皮養護的智能化管理，減輕勞動強度，成為當下亟待解決的關鍵問題。貼合黃河堤防實際特點，藉助先進技術尋求科學養護方法迫在眉睫，黃河堤防草皮智慧養護監測系統正是應這一需求而生。

  二、智慧養護監測系統的基本原理

  黃河堤防草皮智慧養護監測系統綜合運用計算機、傳感器、信號處理等技術，實現對堤坡草皮監測區數據的全方位管理。《2025-2030年中國草皮市場專題研究及市場前景預測評估報告》顯示，該系統以 PLC 為主要控制器，採用 Modbus 協議進行編程，通過 4G 無線網絡實現數據的遠程傳輸、匯總與顯示。在堤坡草皮上安裝的土壤傳感器負責採集數據，採集到的數據經 RS - 485 傳輸給 PLC，PLC 對數據進行處理後，通過 4G 模塊傳輸到雲端，從而達成數據的遠程監測。這一原理確保了系統能夠實時、準確地獲取草皮生長環境的各項參數，為後續的養護決策提供可靠依據。

  三、智慧養護監測系統的構建

  (一)系統硬體組成

  黃河堤防草皮智慧養護監測系統由採集終端和數據處理中心兩大部分構成。

  採集終端：堤坡草皮土壤參數採集終端的主要功能是採集土壤水分、溫度、電導率、pH、氮磷鉀含量等參數，並通過 4G 傳輸將數據發送至雲平台。它包括土壤傳感器、控制單元和 4G 通信單元。土壤傳感器是集感應、採集、輸出功能於一體的五探針式傳感器，探針長度 71mm，硬體接口為 RS - 485，通信協議為 Modbus RTU，受土壤含鹽量影響小，適合黃河堤坡土質，可長期埋入土壤;控制單元採用可編程邏輯控制器(PLC)，具備邏輯控制、模擬控制、多機通信等功能;4G 通信單元以 PLC 作為硬體，使用 RS485 為用戶串口連接 PLC，方便用戶通過手機微信小程序或 PC 端查看監控數據和處理報警信息。

  數據處理中心：數據處理中心包含用戶管理系統、參數監測模塊和監測報警模塊。用戶管理系統負責驗證用戶身份，確保系統使用安全;參數監測模塊可實時監測土壤水分、溫度、pH、電導率以及氮磷鉀含量，並支持歷史數據查詢;監測報警模塊允許用戶根據需求設置參數報警上下限，當土壤參數數值超出設定範圍時及時報警，提醒用戶採取相應措施。

  (二)系統安裝與應用

  該系統採集終端安裝在利津黃河河務局下設的基層段所，數據處理中心設在山東乾元工程集團有限公司。以利津黃河河務局四個管理段種植的中華結縷草為應用對象，在堤坡上選取五段 1000m 長的堤坡，按 「S」 型取點法，每段選取 200m 作為觀測區，觀測區內均勻設置五個 1m×1m 的正方形樣方。通過對樣方內草皮的生育期、形態特徵、根深與根系活力、密度、草皮恢復能力和脯氨酸含量等方面進行觀測分析發現，A、D 區域草皮綜合性能較好。A 區域草皮青綠期長，葉長、密度大，葉片寬度適宜，美觀度高;D 區域草皮根深、根系活力及脯氨酸含量高，抗旱性、抗寒性及固土能力強，恢復速度快。依據 A、D 區域的土壤參數，得出草皮合理養護範圍為濕度 15 - 30%、pH 6 - 8、電導率 120 - 180us/cm、鉀 10 - 50mg/kg、磷 10 - 50mg/kg、氮 15 - 60mg/kg 。

  四、智慧養護監測系統的意義與價值

  智慧養護是智慧黃河在工程管理養護領域的重要體現，黃河堤防草皮智慧養護監測系統的開發與應用意義重大。它實現了土壤參數的精準測量與實時監控，為草皮科學化管理提供了可參考的土壤參數範圍，為河口堤坡草皮養護的科學補給、提質增效奠定了技術基礎。該系統的成功應用，不僅響應了2025年草皮行業政策對智慧化管理的要求，還為黃河堤防草皮養護工作帶來了顯著的經濟效益和生態效益，同時也為搭建智慧黃河統一的大數據管理平台提供了新思路和新方向。