矿区植物护坡根系监测与分析系统技术方案

本发明专利技术公开了矿区植物护坡根系监测与分析系统。本发明专利技术中，通过根系图像识别单元创新性地融合形态学增强与深度学习技术，有效解决了传统方法在复杂土壤背景下难以捕捉根系细微结构的难题。该单元基于多尺度特征融合算法，可自动提取根系拓扑分形维数等关键形态参数，显著提升细根识别率，使护坡植物选型与布局更贴合实际地质条件。根系生长预测单元整合环境约束模型与生物节律特性，通过动态耦合土壤水势、养分浓度等参数，实现根系延伸趋势的精准预测，帮助管理人员提前规划补种方案，避免因根系发育滞后导致的边坡失稳风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿区护坡，具体为矿区植物护坡根系监测与分析系统。

技术介绍

1、矿区植物护坡根系监测是一项旨在评估和监测矿区生态恢复过程中植物根系在护坡固土及水土保持方面作用的重要技术手段。通过对矿区边坡植物根系的分布特征、生长状况、穿透深度以及根土相互作用力的监测，可以定量分析根系对土壤的加固效果，进而评价植物护坡的稳定性和生态效益。监测方法通常包括根系调查、土壤抗剪强度测试、根系图像分析等，利用现代化技术如遥感、gis和计算机模拟等，为矿区生态修复提供科学依据，确保矿区生态环境的可持续发展。

2、但是现有技术主要依赖人工采样与静态经验公式，难以精准捕捉复杂地质环境下根系的动态生长特性：传统图像识别方法受限于土壤干扰，常误判细根分布

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供矿区植物护坡根系监测与分析系统。

2、本专利技术采用的技术方案如下：矿区植物护坡根系监测与分析系统，所述系统包括：数据采集模块、数据传输模块、数据处理与分析模块、可视化展示模块和ai根系管本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.矿区植物护坡根系监测与分析系统，其特征在于：所述系统包括：数据采集模块、数据传输模块、数据处理与分析模块、可视化展示模块和AI根系管理模块；

2.如权利要求1所述的矿区植物护坡根系监测与分析系统，其特征在于：所述数据采集模块部署多类型传感器构成的立体监测网络；土壤剖面中植入柔性微根管传感器阵列，采用高频电容原理检测根径0.1毫米以上的细根生物量，同时集成三针式热脉冲探针，以0.1℃精度测量根系呼吸作用引起的局部温度场变化；地表架设多光谱成像站，配备近红外与可见光双通道镜头，通过光谱反射差异自动分割土壤与根系区域。

3.如权利要求1所述的矿区植物护坡根系监测与分...

【技术特征摘要】

1.矿区植物护坡根系监测与分析系统，其特征在于：所述系统包括：数据采集模块、数据传输模块、数据处理与分析模块、可视化展示模块和ai根系管理模块；

2.如权利要求1所述的矿区植物护坡根系监测与分析系统，其特征在于：所述数据采集模块部署多类型传感器构成的立体监测网络；土壤剖面中植入柔性微根管传感器阵列，采用高频电容原理检测根径0.1毫米以上的细根生物量，同时集成三针式热脉冲探针，以0.1℃精度测量根系呼吸作用引起的局部温度场变化；地表架设多光谱成像站，配备近红外与可见光双通道镜头，通过光谱反射差异自动分割土壤与根系区域。

3.如权利要求1所述的矿区植物护坡根系监测与分析系统，其特征在于：所述数据传输模块采用自适应混合组网技术解决矿区信号盲区问题；主控节点搭载lorawan广域网关与zigbee短距中继器，通过地形高程模型预判信号衰减区域，动态切换通信协议。

4.如权利要求1所述的矿区植物护坡根系监测与分析系统，其特征在于：所述数据处理与分析模块构建根系生长动力学模型库；原始数据流首先经过小波变换滤除设备电磁干扰，再通过卡尔曼滤波融合多传感器时序数据；深度学习引擎采用改进的u-net++架构，对根系图像进行亚像素级分割，提取分形维数、拓扑连接度。

5.如权利要求1所述的矿区植物护坡根系监测与分析系统，其特征在于：所述实时监测数据展示模块采用动态拓扑图呈现方式，将边坡划分为50厘米网格单元，通过颜色梯度映射根系密度实时值；三维可视化引擎支持任意剖面切割，可同步叠加显示土壤含水率等值线与根系延伸矢量场。

6.如权利要求1所述的矿区植物护坡根系监测与分析系统，其特征在于：所述根系图像展示模块采用自适应直方图均衡化技术，通过限制对比度增强根系边缘；多时相对比功能内置特征点匹配算法，选取根系分支点作为锚点实现自动对齐，支持滑动时间轴查看同...

【专利技术属性】
技术研发人员：史倩华，郭博洋，郑才华，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：