[发明专利]一种基于物联网的盐渍土监测预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于土壤检测技术领域，具体地说，是涉及一种用于检测土壤性质特别是土壤含盐量的自动监测预警系统及方法。

背景技术

盐渍土作为困扰人类的五大土壤问题之一，在全球有着广泛的分布，其按照所处地理位置的不同，被划分成内陆盐渍土和滨海盐渍土。滨海盐渍土由于其所处地理位置的特点，地下水埋深度较浅，蒸发量大且时常有海潮倒灌，造成其水分、盐分变化较为剧烈，因此，创建盐渍土的自动监测系统对于合理管理土地资源具有重要的作用。

目前，盐渍土的监测研究工作已经开展了很长时间，主要包括直接测量土壤性质法、遥感影像法、电学测量法（包括电导率测量法、电磁测量法以及TDR(Time domain Reflectometry with Intelligent MicroElements，时域反射测量)法）等。这些方法各具优缺点，例如：直接测量法虽然简单准确，但却耗时耗力；遥感影像法虽然自动化程度高，但却需要丰富的基础数据；电学测量法由于其监测无损性、连续性以及数据的易取得性而被广泛应用在盐渍土的监测领域，但是由于土壤的电学性质易受到温度、含水率等因素的影响，因此采用电学方法进行土壤监测时，需要综合考虑各个因素对电学性质的影响。尽管各种监测方法技术相对成熟，但是目前多为定期取样或者监测，缺少一种能够远程、原位监测土壤各项参数，综合分析预警盐渍土灾害的监测平台和监测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的盐渍土监测预警系统及方法，以实现对待检测区域土壤性质的原位检测和远程监控，方便实现对盐渍土的综合利用和管理。

为解决上述技术问题，对于本发明所提出的盐渍土监测预警系统，采用以下技术方案予以实现：

一种基于物联网的盐渍土监测预警系统，设置有测量终端和监控中心；所述测量终端用于对待检测区域土壤的含水率、温度和电导率进行检测，并生成测量数据通过物联网发送至监控中心；所述监控中心根据接收到的测量数据确定土壤盐分的现状分布，并通过显示屏进行可视化显示。

进一步的，在所述测量终端中设置有用于检测土壤的含水率、温度和电导率的传感器，生成检测信号输出至控制模块；所述控制模块根据接收到的检测信号生成测量数据，发送至无线通信模块，经由无线通信模块转换成射频信号，通过物联网发送至所述的监控中心。

再进一步的，在所述测量终端中还设置有电池和电源管理模块，所述电池通过电源管理模块输出工作电源为测量终端中的各用电负载供电，所述电源管理模块在检测到电池电量下降到临界值时，生成报警信号输出至无线通信模块，经由物联网发送至监控中心进行告警。

本发明基于上述基于物联网的盐渍土监测预警系统所提出的监测预警方法，采用以下技术方案予以实现：

一种基于物联网的盐渍土监测预警方法，包括以下过程：

（1）收集待检测区域的土地和环境基础资料，汇总至监控中心数据库；

（2）根据待检测区域的不同土壤类型，构建不同土壤类型盐渍土在不同含水率和温度下，盐度与电导率的对应关系；

（3）根据收集到的所述基础资料，对待检测区域进行网络化布点，并在每个监测点埋设所述的测量终端；

（4）在监控中心设置各个测量终端的方位坐标、测量时间、测量频率和发送时间，启动原位检测；

（5）测量终端按照设定的测量时间和测量频率对监测点处土壤的含水率、温度和电导率进行检测，生成测量数据进行保存，并按照设定的发送时间上传至监控中心；

（6）监控中心根据接收到的测量数据，对待检测区域土壤盐分的空间分布特性进行分析，形成土壤盐分现状分布图，并进行可视化展示；

（7）根据连续的测量数据，基于水流及溶质运移的有限元计算机模型Hydrus建立盐渍土水盐运移预警模型，生成预警结果通过监控中心进行发布。

其中，在所述过程（1）中，收集的基础资料包括：水文、气象、地质、土地利用类型、土壤类型和地下水位水质及蒸降比；在所述土壤类型中包括土壤黏粒含量C、土壤容重                                                、土壤比重sg等。

进一步的，在所述过程（2）中，首先，利用检测到的土壤温度值T对检测到的电导率进行校正，其公式为：

；

其中，为经温度补偿后25℃的电导率数值；

其次，利用检测到的土壤含水率对进行校正，生成校正后的电导率，其公式为：

；

其中，

为检测到的总体积含水量；