土壤-植物-大气连续体监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种土壤-植物-大气连续体监测系统，包括：监测端和客户端，两者通过无线通讯网络发送/接收监测数据；其中，监测端包括：太阳能供电系统，收集太阳能为监测端提供电力供应；传感器系统，与太阳能供电系统相连接，测量大气、植物、土壤和/或地下水指标；数据采集传输系统，分别与太阳能供电系统、传感器系统相连接，通过传感器系统采集数据并通过无线通讯网络将监测数据发送到客户端。本实用新型专利技术能够对地下水、土壤、植物和大气指标集成起来进行长期、连续的监测，同时无线远程传输监测数据，整套监测系统由太阳能供电，是目前最全面、完善的SPAC监测系统。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及生态学和水文循环研究
，具体来说，本技术涉及ー种土壤-植物-大气连续体(SPAC)监测系统。
技术介绍
1966年澳大利亚著名水文与土壤物理学家Philip提出土壤-植物-大气连续体(Soil-Plant-Atmosphere Continum,简称SPAC)的概念。主要内容是水分经由土壤到达植物根系,进入根系,通过细胞传输进入木质部，由植物的木质部到达叶片，再由气孔扩散到大气中去，最后參与大气的湍流交換，形成ー个统一、动态的互反馈连续系统，即土壌-植物-大气连续体(SPAC)系统。在这ー连续体中存在物质、能量和信息的传递和交換， 土壌、植物和大气是我们研究的对象，而水分在土壌、植物和大气中的传输更是研究的核心内容。这个早期的SPAC系统的ー个较大缺陷是没有考虑地下水在整个系统中的作用。在地下水埋深较浅的地区，土壌-植物-大气连续体中的水分因自然的和人为的作用必然要和地下水发生联系，不同埋深地下水对土壤水分分布和农作物产量、水分利用效率等有着不同程度的影响。我国著名水文水资源学家刘昌明院士在此基础上提出了"五水"系统的相互作用问题即大气、植物、地表、土壌和地下水层中的水的相互作用和相互关系，也称之为五水转化。土壌-植物-大气连续体(SPAC)系统中的水分因自然的和人为的作用必然要和地下水和地表水相联系。从土壤系统来看，土壌水的来源是大气降水、地下水的上升和人为输入地表水(如灌溉)等等；土壌水的散失，则包括直接由土面逸向大气，通过根系吸水进入植物体后蒸腾到大气中去以及由土壌层下渗到地下水层之中。因此这套"五水"转化理论不仅包括Philip提出的SPAC的内涵，而且有了一定程度的延伸。SPAC系统的提出不仅指明了全球水问题的微观研究方向，而且加强了水文学跨学科的研究，对国际学术界关于水循环及水分能量平衡研究产生了巨大影响。当代研究土壌水分循环和平衡、土壤-植物水分关系以及地下水-土壤水-地表水-植物水-大气转化水都是以SPAC为基础的。从国际上看，SPAC系统中的水分传输属于国际前沿课题之一。20世纪90年初期，国际地圈生物圈计划(IGBP)将水文循环生物圈(Biospheric Aspect of HydrologicalCycle)研究做为其四大核心课题之一，极大地促进了国际上对SPAC系统的深入研究。对SPAC系统的研究始终是国际学术届的焦点。研究水分在地下水-土壌-地表水-植物-大气中的转化过程，已在我国的农业水文水资源、森林生态水文、环境水文、节水农业、灌溉决策、农林气象预报等领域深入展开。但是目前尚缺乏ー套完善的、能够将地下水、土壌、植物和大气指标集成起来进行长期、连续监测的系统。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种土壤-植物-大气连续体(SPAC)监测系统，能够将地下水、土壌、植物和大气指标集成起来进行长期、连续监測，同时无线远程传输监测数据。为解决上述技术问题，本技术提供一种土壤-植物-大气连续体监测系统，包括监测端和客户端，两者通过无线通讯网络发送/接收监测数据；其中，所述监测端包括太阳能供电系统，收集太阳能为所述监测端提供电カ供应；传感器系统，与所述太阳能供电系统相连接，測量大气、植物、土壌和/或地下水指标； 数据采集传输系统，分别与所述太阳能供电系统、所述传感器系统相连接，通过所述传感器系统采集数据并通过所述无线通讯网络将所述监测数据发送到所述客户端。可选地，所述太阳能供电系统包括太阳能板,将太阳能转化为电能；蓄电池组，存储所述电能；太阳能电池控制器，分别与所述太阳能板和所述蓄电池组相连接，将所述太阳能板转化的电能存储到所述蓄电池组上，并将所述蓄电池组输出的电カ稳压后向所述传感器系统和所述数据采集传输系统供电。可选地，所述传感器系统包括大气传感器子系统，用于测量大气环境指标；植物传感器子系统，用于测量植物指标；土壤传感器子系统，用于测量土壤指标；地下水传感器子系统，用于测量地下水指标。可选地，所述大气传感器子系统包括总辐射測量模块，測量总辐射指标；光合有效辐射測量模块，測量光合有效辐射指标；净辐射測量模块，測量净辐射指标；紫外辐射测量模块，測量紫外辐射指标；CO2测量模块，测量CO2指标；风速测量模块,测量风速指标；风向测量模块，测量风向指标；温度測量模块，測量温度指标；湿度測量模块，測量湿度指标；气压测量模块，测量气压指标；降水測量模块，測量降水指标；蒸发测量模块，測量蒸发指标。可选地，所述植物传感器子系统包括叶绿素荧光测量模块,测量叶绿素荧光指标；气体交换测量模块，测量气体交换指标；茎流測量模块，測量茎流指标；莖杆生长测量模块，测量莖杆生长指标；果实生长测量模块，測量果实生长指标；叶片温度測量模块，測量叶片温度指标。可选地，所述土壤传感器子系统包括土壤水分测量模块，测量土壤水分指标；土壌水势测量模块，測量土壌水势指标；土壌温度測量模块，測量土壌温度指标； 土壌盐分测量模块，測量土壤盐分指标；土壤热通量測量模块，測量土壤热通量指标；土壌蒸散測量模块，測量土壌蒸散指标；土壤氧气测量模块，测量土壤氧气指标。可选地，所述地下水传感器子系统包括水位测量模块，测量水位指标；水温測量模块，測量水温指标；pH测量模块,测量pH指标；电导率測量模块，測量电导率指标；溶解氧测量模块，测量溶解氧含量指标；浊度测量模块，测量浊度指标。可选地，所述数据采集传输系统包括数据采集模块，与所述传感器系统中的各测量模块相连接，采集所述各测量模块的数据信号形成监测数据；无线通讯模块，与所述数据采集模块相连接，借助天线将所述监测数据经由所述无线通讯网络发送到所述客户端。与现有技术相比，本技术具有以下优点本技术能够对地下水、土壌、植物和大气指标集成起来进行长期、连续的监测，整套系统由太阳能供电，数据无线传输，是目前最全面、完善的SPAC监测系统。本技术可用于系统研究地下水-土壌-植物-大气连续体(SPAC)中的水分运动，系统研究植物-大气、土壌-大气、土壌-植物、土壌水-地下水等之间的界面过程，长期监测气象指标、植物生理指标、土壌水分指标和地下水指标，測量结果可用于指导灌溉、农业节水、进行农林气象预报等领域，以及系统地为农业水文、水资源、森林生态水文、环境水文等领域服务。附图说明本技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过以下结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中图I为本技术一个实施例的土壌-植物-大气连续体(SPAC)监测系统的模块结构图；图2为本技术一个实施例的土壌-植物-大气连续体(SPAC)监测系统的测量指标与界面研究关系图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本技术，但是本技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本技术的保护范围。图I为本技术一个实施例的土壤-植物-大气连续体(SPAC)监测系统的模块结构图。该监测系统100可以对地下水、土壤、植物和大气指标集成起来进行长期、连续的监测，由太阳能提供监测所需的电力供应，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土壤？植物？大气连续体监测系统(100)，其特征在于，包括：监测端(60)和客户端(50)，两者通过无线通讯网络(40)发送/接收监测数据；其中，所述监测端(60)包括：太阳能供电系统(10)，收集太阳能为所述监测端(60)提供电力供应；传感器系统(20)，与所述太阳能供电系统(10)相连接，测量大气、植物、土壤和/或地下水指标；数据采集传输系统(30)，分别与所述太阳能供电系统(10)、所述传感器系统(20)相连接，通过所述传感器系统(20)采集数据并通过所述无线通讯网络(40)将所述监测数据发送到所述客户端(50)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志国，顾群，姜星，
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：