[发明专利]植被生长状况监测系统有效
申请号: | 202010215740.2 | 申请日: | 2020-03-25 |
公开(公告)号: | CN111337647B | 公开(公告)日: | 2022-08-19 |
发明(设计)人: | 石红霄;孟卓强;哈斯巴根;刘文辉;贾志峰;郭利彪;乔江 | 申请(专利权)人: | 中国农业科学院草原研究所;青海省畜牧兽医科学院 |
主分类号: | G01N33/24 | 分类号: | G01N33/24;G01D21/02 |
代理公司: | 西安汇恩知识产权代理事务所(普通合伙) 61244 | 代理人: | 张燕 |
地址: | 010010 内蒙古自治*** | 国省代码: | 内蒙古;15 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 植被 生长 状况 监测 系统 | ||
1.一种植被生长状况监测方法,其特征在于,包括控制器、数据采集器以及分别与该数据采集器连接的空气温湿度传感器、摄像头和土壤水分传感装置,所述空气温湿度传感器用于检测植被所处环境的温度和湿度并将该温度和湿度信息发送给该数据采集器,所述摄像头用于将采集到的植被生长状况图片发送给数据采集器;所述土壤水分传感装置用于将植被之下土壤的水分信息发送给该数据采集器;
该数据采集器将采集到的温度和湿度信息、植被生长状况图片以及土壤水分信息发送给该控制器,该控制器通过无线传输模块将该温度和湿度信息、植被生长状况图片以及土壤水分信息发送给远程管理平台,该远程管理平台对植被在对应的温湿度环境和对应水分的土壤中的生长状况进行监测;
所述土壤水分传感装置包括横向设置的方型钢管以及可上下伸缩的第一电动伸缩杆,所述方型钢管的左端与该第一电动伸缩杆的伸缩端固定连接,多个竖直设置的螺杆的顶端与该方型钢管的下表面固定连接,针对每个螺杆,其都套装在一个螺套内,该螺套的上端端面上设置有土壤水分传感器,且该螺杆的底端设置有底面直径与该螺套直径相等的倒立的圆锥体;该第一电动伸缩杆与该控制器连接,各个土壤水分传感器均与该数据采集器连接,该数据采集器对各个土壤水分传感器检测到的土壤水分信息进行采集并发送给该控制器;在将各个螺杆的底端处的圆锥体插入土壤中,向下按压方型钢管,直至各个螺杆的上端均埋入土壤中后,在进行土壤水分检测时,该控制器控制该第一电动伸缩杆间断向上伸长,针对每个螺杆,通过调节对应螺套在该螺杆上的位置以及该第一电动伸缩杆在检测过程中的伸长总长,来对该螺杆对应位置处的纵向检测范围进行调节,通过调节该第一电动伸缩杆在检测过程中的每次伸长的长度,来对各个螺杆对应位置处的纵向检测精度进行调节;
针对每个螺杆,调节对应螺套在该螺杆上的位置,以使从左到右的各个螺套与该方型钢管的距离逐渐增大或者减小,测得各个螺套上土壤水分传感器在对应纵向检测范围内的土壤水分数据,各个土壤水分传感器的纵向检测范围呈梯形变化;
以最左侧土壤水分传感器为左侧边界,最右侧土壤水分传感器为右侧边界,以初始状态下,距离该方型钢管最远的土壤水分传感器所处位置作为下侧边界,将距离该方型钢管最近的土壤水分传感器随着该第一电动伸缩杆上移,所能达到的最高高度作为上侧边界,在检测由该左侧边界、右侧边界、下侧边界和上侧边界构成的方形区域内的土壤水分时,在测得各个土壤水分传感器在对应纵向检测范围内的土壤水分数据后,对该方型区域内未检测到土壤水分数据的部分进行计算填充;
其中,根据各个土壤水分传感器在对应纵向检测范围内的土壤水分历史数据,沿着梯形变化方向,采用插值法逐层计算该方形区域内待填充的各个土壤水分数据,直至该方形区域内的各个土壤水分数据填充完成,在采用插值法计算一个待填充土壤水分数据时,首先将与该待填充土壤水分数据横向相邻的一个土壤水分数据作为第一参考土壤水分数据,将与该第一参考土壤水分数据竖向相邻的一个土壤水分数据作为第二参考土壤数据,将与该待填充土壤水分数据竖向相邻的当前检测到的一个土壤水分数据作为比较土壤水分数据a1,从该第二参考土壤数据的历史纪录中查找到与该比较土壤水分数据a1所处的区间(a2,a3),从该第一参考土壤水分数据的历史纪录中查找到与该a2和a3对应的x2和x3,设定当前未知的该待填充土壤水分为x1,则根据公式(a2-a3)/(x2-x3)=(a2-a1)/(x2-x1),即可计算得出该待填充土壤水分x1;由此不仅可获得方形区域内的所有土壤水分数据,而且可缩短第一电动伸缩杆的伸长总长度,降低能耗,提高检测效率和纵向检测精度。
2.根据权利要求1所述的植被生长状况监测方法,其特征在于,针对每个螺杆,该螺杆对应位置处的纵向检测范围的下限值为与土壤表面距离L的向下位置处,上限值为从该下限值向上移动L’的位置处,其中L表示对应螺套上土壤水分传感器与方型钢管之间的距离,L’表示该第一电动伸缩杆在检测过程中的伸长总长。
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