[發明專利]植被生長狀況監測系統

有效

• 申請號: 202010215740.2
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111337647B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 石紅霄;孟卓強;哈斯巴根;劉文輝;賈志峰;郭利彪;喬江
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院草原研究所;青海省畜牧獸醫科學院
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01D21/02
• 代理公司: 西安匯恩知識產權代理事務所(普通合伙) 61244
• 代理人: 張燕

1.一種植被生長狀況監測方法，其特征在于，包括控制器、數據采集器以及分別與該數據采集器連接的空氣溫濕度傳感器、攝像頭和土壤水分傳感裝置，所述空氣溫濕度傳感器用于檢測植被所處環境的溫度和濕度并將該溫度和濕度信息發送給該數據采集器，所述攝像頭用于將采集到的植被生長狀況圖片發送給數據采集器；所述土壤水分傳感裝置用于將植被之下土壤的水分信息發送給該數據采集器；

該數據采集器將采集到的溫度和濕度信息、植被生長狀況圖片以及土壤水分信息發送給該控制器，該控制器通過無線傳輸模塊將該溫度和濕度信息、植被生長狀況圖片以及土壤水分信息發送給遠程管理平臺，該遠程管理平臺對植被在對應的溫濕度環境和對應水分的土壤中的生長狀況進行監測；

所述土壤水分傳感裝置包括橫向設置的方型鋼管以及可上下伸縮的第一電動伸縮桿，所述方型鋼管的左端與該第一電動伸縮桿的伸縮端固定連接，多個豎直設置的螺桿的頂端與該方型鋼管的下表面固定連接，針對每個螺桿，其都套裝在一個螺套內，該螺套的上端端面上設置有土壤水分傳感器，且該螺桿的底端設置有底面直徑與該螺套直徑相等的倒立的圓錐體；該第一電動伸縮桿與該控制器連接，各個土壤水分傳感器均與該數據采集器連接，該數據采集器對各個土壤水分傳感器檢測到的土壤水分信息進行采集并發送給該控制器；在將各個螺桿的底端處的圓錐體插入土壤中，向下按壓方型鋼管，直至各個螺桿的上端均埋入土壤中后，在進行土壤水分檢測時，該控制器控制該第一電動伸縮桿間斷向上伸長，針對每個螺桿，通過調節對應螺套在該螺桿上的位置以及該第一電動伸縮桿在檢測過程中的伸長總長，來對該螺桿對應位置處的縱向檢測范圍進行調節，通過調節該第一電動伸縮桿在檢測過程中的每次伸長的長度，來對各個螺桿對應位置處的縱向檢測精度進行調節；

針對每個螺桿，調節對應螺套在該螺桿上的位置，以使從左到右的各個螺套與該方型鋼管的距離逐漸增大或者減小，測得各個螺套上土壤水分傳感器在對應縱向檢測范圍內的土壤水分數據，各個土壤水分傳感器的縱向檢測范圍呈梯形變化；

以最左側土壤水分傳感器為左側邊界，最右側土壤水分傳感器為右側邊界，以初始狀態下，距離該方型鋼管最遠的土壤水分傳感器所處位置作為下側邊界，將距離該方型鋼管最近的土壤水分傳感器隨著該第一電動伸縮桿上移，所能達到的最高高度作為上側邊界，在檢測由該左側邊界、右側邊界、下側邊界和上側邊界構成的方形區域內的土壤水分時，在測得各個土壤水分傳感器在對應縱向檢測范圍內的土壤水分數據后，對該方型區域內未檢測到土壤水分數據的部分進行計算填充；

其中，根據各個土壤水分傳感器在對應縱向檢測范圍內的土壤水分歷史數據，沿著梯形變化方向，采用插值法逐層計算該方形區域內待填充的各個土壤水分數據，直至該方形區域內的各個土壤水分數據填充完成，在采用插值法計算一個待填充土壤水分數據時，首先將與該待填充土壤水分數據橫向相鄰的一個土壤水分數據作為第一參考土壤水分數據，將與該第一參考土壤水分數據豎向相鄰的一個土壤水分數據作為第二參考土壤數據，將與該待填充土壤水分數據豎向相鄰的當前檢測到的一個土壤水分數據作為比較土壤水分數據a1，從該第二參考土壤數據的歷史紀錄中查找到與該比較土壤水分數據a1所處的區間（a2，a3），從該第一參考土壤水分數據的歷史紀錄中查找到與該a2和a3對應的x2和x3，設定當前未知的該待填充土壤水分為x1，則根據公式（a2-a3）/（x2-x3）=（a2-a1）/（x2-x1），即可計算得出該待填充土壤水分x1；由此不僅可獲得方形區域內的所有土壤水分數據，而且可縮短第一電動伸縮桿的伸長總長度，降低能耗，提高檢測效率和縱向檢測精度。

2.根據權利要求1所述的植被生長狀況監測方法，其特征在于，針對每個螺桿，該螺桿對應位置處的縱向檢測范圍的下限值為與土壤表面距離L的向下位置處，上限值為從該下限值向上移動L’的位置處，其中L表示對應螺套上土壤水分傳感器與方型鋼管之間的距離，L’表示該第一電動伸縮桿在檢測過程中的伸長總長。