[實用新型]一種土壤理化特性和植物冠層空氣的監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022973855.6
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN213715225U
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈倩民;肖祥銘;張程;侯扶江;常生華
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N33/00;G01D21/02;G01D11/30;G08C17/02
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11279
• 代理人: 趙莎莎

本實用新型公開了一種土壤理化特性和植物冠層空氣的監(jiān)測系統(tǒng)，由植物冠層空氣監(jiān)測模塊、土壤特性監(jiān)測模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)采集存儲模塊、太陽能電源模塊和戶外立桿組成；其中土壤特性監(jiān)測模塊、植物冠層空氣監(jiān)測模塊與數(shù)據(jù)采集存儲模塊連接，通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)诫娔X和手機等遠(yuǎn)程終端；所述植物冠層空氣監(jiān)測模塊設(shè)于一個百葉盒中，百葉盒固定在立桿的滑輪上。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)長期對樣地土壤和植物冠層空氣的連續(xù)自動監(jiān)測，同時存儲數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至手機或電腦終端。后期通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，能夠確定土壤健康狀況以及植物冠層空氣質(zhì)量，從而為改善土壤質(zhì)量及調(diào)節(jié)植物冠層微環(huán)境提供精確、合理的解決方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種監(jiān)測土壤理化特性及植物冠層空氣成分的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

土壤是指地球表層能供植物生長發(fā)育的一層疏松多孔的物質(zhì),為植物提供必要的支撐和必需的礦物元素與水分。土壤狀況是決定植物生長是否良好和農(nóng)業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的重要條件，對土壤溫度、水分、鹽分、pH、水勢、氧化還原等土壤理化性質(zhì)指標(biāo)的測量，能夠了解土壤的基本狀況，從而制定相應(yīng)的施肥方式和管理措施。為了提高飼草的產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥利用效率，同時實現(xiàn)土壤的可持續(xù)利用，對土壤特性的連續(xù)長期監(jiān)測十分必要。

植物冠層是植物地上部分的總稱，包括莖、葉、葉鞘、花、果實等。植物通過冠層葉片的光合作用積累有機物，吸收二氧化碳并釋放氧氣，同時一些植物還能吸收空氣中的有毒氣體，起到凈化空氣和提高空氣質(zhì)量的作用。對植物冠層空氣的持續(xù)監(jiān)測，不僅可以通過二氧化碳、氧氣、水分等氣體濃度的變化計算植物群體的光合速率，還能監(jiān)測二氧化碳、甲烷、一氧化碳等溫室氣體的排放，并檢測冠層空氣中是否含有有毒氣體，以及植物對這些有毒氣體是否起到凈化作用。

隨著農(nóng)業(yè)科技的不斷進步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在向精細(xì)化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。開展土壤特性和植物冠層空氣指標(biāo)的連續(xù)監(jiān)測，可為土壤質(zhì)量、植物生長和環(huán)境保護等方面的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為土壤學(xué)、農(nóng)學(xué)和生態(tài)學(xué)研究提供了一種科學(xué)、精確及長期監(jiān)測的儀器。

實用新型內(nèi)容

本實用新型旨在提供一種連續(xù)監(jiān)測土壤理化特性和植物冠層空氣成分的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)長期對樣地土壤和植物冠層空氣的連續(xù)自動監(jiān)測，同時存儲數(shù)據(jù)并通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至手機或電腦終端。后期通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，能夠確定土壤健康狀況以及植物冠層空氣質(zhì)量，從而為改善土壤質(zhì)量及調(diào)節(jié)植物冠層微環(huán)境提供精確、合理的解決方案。

針對希望實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集目標(biāo)，本實用新型提供一種土壤理化特性和植物冠層空氣的監(jiān)測系統(tǒng)。所述系統(tǒng)由植物冠層空氣監(jiān)測模塊、土壤特性監(jiān)測模塊、無線網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)據(jù)采集存儲模塊、太陽能電源模塊和戶外立桿組成。其中土壤特性監(jiān)測模塊、植物冠層空氣監(jiān)測模塊與數(shù)據(jù)采集存儲模塊連接，通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)诫娔X和手機等遠(yuǎn)程終端。太陽能電源模塊通過線路與土壤特性監(jiān)測模塊、植物冠層空氣監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)采集存儲模及無線網(wǎng)絡(luò)模塊連接，為其運行提供電能。

所述植物冠層空氣監(jiān)測模塊為氣敏傳感器集合，包括二氧化碳(CO₂)、氨氣(NH₃)、氧氣(O₂)、甲烷(CH₄)、二氧化氮(NO₂)、一氧化碳(CO)、臭氧(O₃)等氣體的氣敏傳感器。各傳感器通過線路與數(shù)據(jù)采集存儲模塊相連接，對測量的數(shù)據(jù)進行存儲，并可調(diào)控測量時間間隔，所采集的數(shù)據(jù)可通過無線網(wǎng)絡(luò)模塊傳輸至電腦和手機等遠(yuǎn)程終端。

所述二氧化碳(CO₂)傳感器，能夠連續(xù)監(jiān)測植物冠層空氣中二氧化碳(CO₂)氣體的濃度。

所述氨氣(NH₃)傳感器，能夠連續(xù)監(jiān)測植物冠層空氣中氨氣(NH₃)氣體的濃度。

所述氧氣(O₂)傳感器，能夠連續(xù)監(jiān)測植物冠層空氣中氧氣(O₂)氣體的濃度。