远程无线监测植物叶绿素荧光的系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种远程无线监测植物叶绿素荧光的系统，包括：调制荧光仪，测量植物的叶绿素荧光参数；数据采集器，采集调制荧光仪监测到的数据；无线通讯模块，将数据发送到监测中心；通讯天线，将数据通过无线通讯网络发送；太阳能电池板，采集太阳能转换为电能；蓄电池组，存储由太阳能电池板产生的电能作为备用电能，于太阳能发电不足时补充系统的电力供应；光伏控制器，稳定太阳能发电的电压，并使太阳能电池板对蓄电池组充电；电源板，向调制荧光仪、数据采集器、无线通讯模块提供所需的电力供应。本实用新型专利技术能够长期、连续地在野外进行更多参数的生态学监测，同时无线远程传输数据。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及植物叶绿素荧光测量
，具体涉及一种远程无线监测植物叶绿素荧光的系统。
技术介绍
光合作用是植物的核心代谢过程，是整个生态系统能量流动和物质循环的基础。 在野外现场测量植物的光合作用是植物生理生态学研究的热点。常用的方法是携带仪器到野外人工测量植物光合作用的日变化，难以做到长期连续监测。植物光合作用的测量主要包括气体交换、调制叶绿素荧光、差示吸收和光合放氧等几种技术。目前只有气体交换和调制叶绿素荧光技术适合野外测量。其中调制叶绿素荧光技术被称为光合作用研究的活体探针，它不仅能反映光能吸收、激发能传递和光化学反应等光合作用的原初反应过程，而且与电子传递、质子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等过程有关。多数光合作用过程变化都可通过调制叶绿素荧光反映出来，而其测定不需破碎细胞、不伤害生物体，因此通过研究叶绿素荧光变化来反映光合作用的变化是一种简便、 快捷、可靠的方法，在国际科研界得到了极为广泛的应用(Papageorgiou GC, Govindjee. Chlorophyll a Fluorescence -.a Signature of Photosynthesis. Dordrecht :Springer ； 2004.)。调制叶绿素荧光技术中常用的荧光参数包括(韩博平，韩志国，付翔.藻类光合作用机理与模型.2003.科学出版社.P. 57-78 ；Schreiber U. Pulse-Amplitude-Modula tion(PAM)fluorometry and saturation pulse method :an overview. In :Chlorophyll Fluorescence :a Signature of Photosynthesis.Edited by Papageorgiou GC, Govindjee, Springer ；2004 :279_319 ；Kramer DM, Johnson G, Kiirats 0, Edwards GE. New fluorescence parameters for the determination of QA redox state and excitation energy fluxes. Photosynthesis Research, 2004, 79 :209_218)暗适应后的基础荧光Fo ;暗适应后的最大荧光Fm ；实时荧光F ；光适应后的最大荧光Fm，；最大光合效率Fv/Fm = (Fm-Fo) /Fm ；实际光合效率Y(II) = (Fm，-F)/Fm，；相对电子传送速率rETR = PAR*Y(II)*0. 84*0. 5 ；光化学淬灭qP = (Fm’ _F)/Fv’ = l-(F_Fo’)/(Fm’ _Fo’ )或qL = (Fm，_F)/(Fm，_Fo，) · Fo，/F = qP · Fo，/F ；非光化学淬灭qN = (Fv-Fv' )/Fv = l_(Fm，-Fo，)/(Fm-Fo)或NPQ = (Fm-Fm' )/Fm，= Fm/Fm，_1 ；调节性能量耗散的量子产量Y (NPQ) = I-Y (II) -1/ (NPQ+l+qL (Fm/Fo-1))；非调节性能量耗散的量子产量Y (NO) = l/(NPQ+l+qL(Fm/Fo-l))等。这些荧光参数都具有典型的生物学意义，有着非常广泛的应用。由于在野外测量 Fo'非常不方便，且Fo’的数值与Fo非常接近，因此在生态学研究中计算qP、qL、qN等参数时一般用Fo代替Fo，。对植物的光合作用进行长期连续监测一直是科研人员的梦想。德国WALZ公司推出的连续监测荧光仪MCMITORING-PAM，可以连续监测F、Fm，、Y (I I)和rETR四个荧光指标(Porcar-Castell A, Pfiindel E, Korhonen JFJ, Juurola E. A new monitoring PAM fluorometer(MONI-PAM) to study the short-and long-term acclimation of photosystem II in field conditions Photosynthesis Research,2008,96 (2) 173-179.)，但由于在连续监测过程中软件不具备每天重新测量Fo和Fm的功能，因此无法长期监测qP、qL、qN、NPQ、Y(NPQ)、Y(NO)等参数。同时测量数据不能远程无线传输，只能人工下载。申请公布号为CN 101865846A的中国专利技术专利申请中提到一种植物叶绿素荧光在线监测装置，可以在较大的面积上监测植物的光合作用，但其测量用的光源系统会阻挡太阳的直接照射，因此只适合大棚内的测量，不适合野外的长期生态学监测，同时也不能无线远程传输数据。纪建伟等(纪建伟，解飞，Harbinson J. LED辐照叶绿素荧光参数检测与控制系统.农业网络信息，2007，(9) :34-37 ；纪建伟，解飞，Harbinson J. LED激发光源叶绿素荧光参数在线监控系统.农业工程学报，2009，25 (4) 145-149)将调制叶绿素荧光仪MINI-PAM 与上位机PC连接，建立了一套适合于温室内园艺监测的叶绿素荧光参数在线监控系统，但该系统要求直流电供电，要求电脑作为上位机，不能无线远程传输数据，不适合野外的长期生态学监测。同时该系统也无法获得卩 、卩1^、吶、呢0、￥(呢0)、￥(而)等参数。也有用便携式调制叶绿素荧光仪PAM-2100进行连续监测的报道(韩志国，雷腊梅，韩博平利用调制荧光仪在线监测叶绿素荧光.生态科学，2005，24 (3) :246-249)，但只适合1天内的连续测量，并不能长期监测和远程无线传输数据。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种远程无线监测植物叶绿素荧光的系统，能够长期、连续地在野外进行更多参数的生态学监测，同时无线远程传输数据。为解决上述技术问题，本技术提供一种远程无线监测植物叶绿素荧光的系统，包括调制荧光仪，用于测量植物的叶绿素荧光参数；数据采集器，与所述调制荧光仪相连接，用于采集所述调制荧光仪监测到的数据；无线通讯模块，与所述数据采集器相连接，用于将所述调制荧光仪监测到的数据发送到监测中心；通讯天线，与所述无线通讯模块相连接，用于将所述无线通讯模块要发送的数据通过无线通讯网络发送到所述监测中心；太阳能电池板，用于采集太阳能转换为电能；蓄电池组，用于存储由所述太阳能电池板产生的电能作为备用电能，于太阳能发电不足时补充所述系统的电力供应；光伏控制器，分别与所述蓄电池组和所述太阳能电池板相连接，用于稳定太阳能发电的电压，并使所述太阳能电池板对所述蓄电池组充电；以及电源板，分别与所述调制荧光仪、所述数据采集器、所述无线通讯模块和所述光伏控制器相连接，用于向所述调制荧光仪、所述数据采集器、所述无线通讯模块提供所需的电力供应。可选地，所述植物的叶绿素荧光参数包括F、Fm，、Fo、Fm、Fv/Fm、Y(II)、rETR、qP、 qL、qN、NPQ、Y(NPQ)和Y(NO)，以及光合有效辐射(PAR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志国，顾群，郭峰，胡静，韩涛，赵洪兵，
申请(专利权)人：上海泽泉科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：