随着2025年草皮行业政策对生态保护与智慧化管理的大力推动，黄河堤防草皮养护工作迎来新的挑战与机遇。在黄河堤防工程管理中，草皮养护占据着关键地位，然而传统养护方式面临诸多困境，如人力物力投入巨大、土壤环境因素难以精准把控等。在此背景下，黄河堤防草皮智慧养护监测系统应运而生，为草皮养护工作提供了全新的解决方案。

  一、黄河堤防草皮养护现状与需求分析

  草皮养护在黄河堤防工程管理里是极为重要的一环。每年，春季需进行草皮补植，夏季职工承担着繁重的割草工作。土壤水分不足时，草皮会枯黄，影响美观;处于酸碱环境，草皮生长缓慢;土壤肥力低下，会阻碍其根系发展，降低根系固土能力。据统计，每年在草皮养护上投入的人力和物力成本持续攀升，因此，准确分析土壤水分、pH、电导率含量以及肥力状况，实现草皮养护的智能化管理，减轻劳动强度，成为当下亟待解决的关键问题。贴合黄河堤防实际特点，借助先进技术寻求科学养护方法迫在眉睫，黄河堤防草皮智慧养护监测系统正是应这一需求而生。

  二、智慧养护监测系统的基本原理

  黄河堤防草皮智慧养护监测系统综合运用计算机、传感器、信号处理等技术，实现对堤坡草皮监测区数据的全方位管理。《2025-2030年中国草皮市场专题研究及市场前景预测评估报告》显示，该系统以 PLC 为主要控制器，采用 Modbus 协议进行编程，通过 4G 无线网络实现数据的远程传输、汇总与显示。在堤坡草皮上安装的土壤传感器负责采集数据，采集到的数据经 RS - 485 传输给 PLC，PLC 对数据进行处理后，通过 4G 模块传输到云端，从而达成数据的远程监测。这一原理确保了系统能够实时、准确地获取草皮生长环境的各项参数，为后续的养护决策提供可靠依据。

  三、智慧养护监测系统的构建

  (一)系统硬件组成

  黄河堤防草皮智慧养护监测系统由采集终端和数据处理中心两大部分构成。

  采集终端：堤坡草皮土壤参数采集终端的主要功能是采集土壤水分、温度、电导率、pH、氮磷钾含量等参数，并通过 4G 传输将数据发送至云平台。它包括土壤传感器、控制单元和 4G 通信单元。土壤传感器是集感应、采集、输出功能于一体的五探针式传感器，探针长度 71mm，硬件接口为 RS - 485，通信协议为 Modbus RTU，受土壤含盐量影响小，适合黄河堤坡土质，可长期埋入土壤;控制单元采用可编程逻辑控制器(PLC)，具备逻辑控制、模拟控制、多机通信等功能;4G 通信单元以 PLC 作为硬件，使用 RS485 为用户串口连接 PLC，方便用户通过手机微信小程序或 PC 端查看监控数据和处理报警信息。

  数据处理中心：数据处理中心包含用户管理系统、参数监测模块和监测报警模块。用户管理系统负责验证用户身份，确保系统使用安全;参数监测模块可实时监测土壤水分、温度、pH、电导率以及氮磷钾含量，并支持历史数据查询;监测报警模块允许用户根据需求设置参数报警上下限，当土壤参数数值超出设定范围时及时报警，提醒用户采取相应措施。

  (二)系统安装与应用

  该系统采集终端安装在利津黄河河务局下设的基层段所，数据处理中心设在山东乾元工程集团有限公司。以利津黄河河务局四个管理段种植的中华结缕草为应用对象，在堤坡上选取五段 1000m 长的堤坡，按 “S” 型取点法，每段选取 200m 作为观测区，观测区内均匀设置五个 1m×1m 的正方形样方。通过对样方内草皮的生育期、形态特征、根深与根系活力、密度、草皮恢复能力和脯氨酸含量等方面进行观测分析发现，A、D 区域草皮综合性能较好。A 区域草皮青绿期长，叶长、密度大，叶片宽度适宜，美观度高;D 区域草皮根深、根系活力及脯氨酸含量高，抗旱性、抗寒性及固土能力强，恢复速度快。依据 A、D 区域的土壤参数，得出草皮合理养护范围为湿度 15 - 30%、pH 6 - 8、电导率 120 - 180us/cm、钾 10 - 50mg/kg、磷 10 - 50mg/kg、氮 15 - 60mg/kg 。

  四、智慧养护监测系统的意义与价值

  智慧养护是智慧黄河在工程管理养护领域的重要体现，黄河堤防草皮智慧养护监测系统的开发与应用意义重大。它实现了土壤参数的精准测量与实时监控，为草皮科学化管理提供了可参考的土壤参数范围，为河口堤坡草皮养护的科学补给、提质增效奠定了技术基础。该系统的成功应用，不仅响应了2025年草皮行业政策对智慧化管理的要求，还为黄河堤防草皮养护工作带来了显著的经济效益和生态效益，同时也为搭建智慧黄河统一的大数据管理平台提供了新思路和新方向。