一种森林土壤水分监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种森林土壤水分监测系统，包括：土壤水分采集模块：用于实时采集森林土壤水分数据；数据处理模块：用于对所述森林土壤水分数据进行滤波处理；存储模块：用于存储进行滤波处理后的数据；无线数据收发模块：用于接入无线传感网络并进行无线数据收发；电源供电模块：用于对各个模块进行供电，确保系统正常工作时所必须的能源；其中，电源供电模块分别与土壤水分采集模块、数据处理模块、存储模块连接、无线数据收发模块，土壤水分采集模块、数据处理模块、存储模块、无线数据收发模块依次连接。本发明专利技术系统开发价格较低，性价比高，安装维护简单，提高了森林环境土壤信息管理自动化程度。化程度。化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种森林土壤水分监测系统


[0001]本专利技术涉及土壤监测
，特别是涉及一种森林土壤水分监测系统。

技术介绍

[0002]土壤水分是土壤的重要物理参数，它对于植物生长、存活、净生产力等具有重要的意义，同时，土壤水分状况是气候、植被、地形及土壤因素等自然条件的综合反映，对于径流、蒸散(植被蒸腾和土壤蒸发)等具有重要影响。对土壤水分及其变化的监测是生态、农业和水土保持等研究中的一项基础工作。
[0003]森林土壤水分是森林土壤的一个重要组成部分，它积极参与土壤中物质的转化过程，并在风化过程和土壤形成过程中起着重要作用。特别是它作为一个肥力因素，与林业生产有着密切的关系，据测定，形成一克森林植物体的干物质，需要消耗几百到一两千克水。因此森林土壤水分的供应，直接影响着森林的分布。森林土壤是矿质元素的充分供应者，但如果没有水分，土壤则完全是非生产性的；如果有足够的水分，即使是贫瘠的沙地也能维持森林生长。森林土壤水分状况是指森林土壤水分在土壤剖面中的存在数量和周年动态变化，它受气候、植被、地形、土壤性质等自然因素的影响，在不同地区、不同土壤类型之间，存在着规律性的差异；在人工林地上，还受营林措施的支配。
[0004]森林土壤中水分物理性质沿着土壤剖面具有规律性的变化，表层的容重小，孔隙度大；下层则相反。此外，最小持水量和土壤贮水量也相应降低。最大吸湿量与稳定凋菱含水量的变化与剖面中粘粒及胶粒的分配有关，因为这两种粒级能大量吸着水分，一般淋溶层中矿质胶粒含量低，腐殖质中有机胶粒含量较多，淋溶土壤下层矿质胶粒的含量则增多。
[0005]目前，土壤水分监测还存在许多问题，获得的土壤墒情数据常常滞后，因此，亟需一种森林土壤水分监测系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种森林土壤水分监测系统，以提高森林土壤信息的提取效率，实现对数据的采集、传输、监控和管理。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种森林土壤水分监测系统，包括：
[0009]土壤水分采集模块：用于实时采集森林土壤水分数据；
[0010]数据处理模块：用于对所述森林土壤水分数据进行滤波处理；
[0011]存储模块：用于存储进行滤波处理后的数据；
[0012]无线数据收发模块：用于接入无线传感网络并进行无线数据收发；
[0013]电源供电模块：用于对各个模块进行供电，确保系统正常工作时所必须的能源；
[0014]其中，所述电源供电模块分别与所述土壤水分采集模块、所述数据处理模块、所述存储模块连接、所述无线数据收发模块，所述土壤水分采集模块、所述数据处理模块、所述存储模块、所述无线数据收发模块依次连接。
[0015]优选地，所述土壤水分采集模块包括若干水分监测节点和汇聚节点，所述水分监测节点用于采集土壤水分数据，所述汇聚节点用于与若干所述监测节点进行通信。
[0016]优选地，所述水分监测节点包括土壤水分检测装置，所述土壤水分检测装置为水分检测仪，通过所述水分检测仪获取所述水分监测节点的土壤水分含量数据。
[0017]优选地，所述土壤水分采集模块还包括用于获取所述水分监测节点坐标的定位单元，其中，所述定位单元与所述水分监测节点连接，所述水分监测节点与所述汇聚节点连接。
[0018]优选地，所述数据处理模块包括天气获取单元，所述天气获取单元在接收到所述汇聚节点获取的数据时自动获取当下的天气信息，所述天气获取单元用于将所述天气信息返回到所述汇聚节点，所述汇聚节点用于将天气信息和土壤水分含量数据融合，形成水分记录信息。
[0019]优选地，所述数据处理模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断所述水分记录信息是否小于预设阈值，若所述水分记录信息小于所述预设阈值，所述汇聚节点识别所述土壤水分监测节点为不可靠土壤水分监测节点，向所述不可靠土壤水分监测节点发送定位坐标获取请求，并记录所述定位坐标。
[0020]优选地，所述存储模块用于将水分记录信息与当时天气情况进行融合并打上时间戳，形成水分含量信息进行存储，获得对应森林土壤的水分含量信息数据库。
[0021]优选地，所述无线数据收发模块包括ZigBee单元，所述ZigBee单元通过异步串口与各模块进行通信。
[0022]优选地，所述无线数据收发模块还包括云端服务器，所述云端服务器与所述存储模块采用设定的网络模式相连接，其中，所述设定的网络模式为4G网络模式或5G网络模式。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术能够识别不可靠土壤水分监测节点，根据通知数据包中的定位坐标，能快速定位到不可靠土壤水分监测节点的具体位置，因此，能减少排查时间，有利于提高水分监测节点的修复效率；本专利技术系统开发价格较低，性价比高，安装维护简单，提高了森林环境土壤信息管理自动化程度。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例的森林土壤水分检测系统结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0029]一种森林土壤水分监测系统，如图1，包括：
[0030]土壤水分采集模块：用于实时采集森林土壤水分数据；
[0031]数据处理模块：用于对所述森林土壤水分数据进行滤波处理；
[0032]存储模块：用于存储进行滤波处理后的数据；
[0033]无线数据收发模块：用于接入无线传感网络并进行无线数据收发；
[0034]电源供电模块：用于对各个模块进行供电，确保系统正常工作时所必须的能源；
[0035]其中，所述电源供电模块分别与所述土壤水分采集模块、所述数据处理模块、所述存储模块连接、所述无线数据收发模块，所述土壤水分采集模块、所述数据处理模块、所述存储模块、所述无线数据收发模块依次连接。
[0036]土壤水分采集模块对土壤含水率信息进行感知并获取监测区域内的信息，在选择检测装置时，主要考虑能耗、测量范围与精度、成本与体积等因素。
[0037]进一步优化方案，所述土壤水分采集模块包括若干水分监测节点和汇聚节点，所述水分监测节点用于采集土壤水分数据，所述汇聚节点用于与所述若干监测节点进行通信。所述水分监测节点包括土壤水分检测装置，所述土壤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种森林土壤水分监测系统，其特征在于，包括：土壤水分采集模块：用于实时采集森林土壤水分数据；数据处理模块：用于对所述森林土壤水分数据进行滤波处理；存储模块：用于存储进行滤波处理后的数据；无线数据收发模块：用于接入无线传感网络并进行无线数据收发；电源供电模块：用于对各个模块进行供电，确保系统正常工作时所必须的能源；其中，所述电源供电模块分别与所述土壤水分采集模块、所述数据处理模块、所述存储模块连接、所述无线数据收发模块，所述土壤水分采集模块、所述数据处理模块、所述存储模块、所述无线数据收发模块依次连接。2.根据权利要求1所述的森林土壤水分监测系统，其特征在于，所述土壤水分采集模块包括若干水分监测节点和汇聚节点，所述水分监测节点用于采集土壤水分数据，所述汇聚节点用于与若干所述监测节点进行通信。3.根据权利要求2所述的森林土壤水分监测系统，其特征在于，所述水分监测节点包括土壤水分检测装置，所述土壤水分检测装置为水分检测仪，通过所述水分检测仪获取所述水分监测节点的土壤水分含量数据。4.根据权利要求3所述的森林土壤水分监测系统，其特征在于，所述土壤水分采集模块还包括用于获取所述水分监测节点坐标的定位单元，其中，所述定位单元与所述水分监测节点连接，所述水分监测节点与所述汇聚节点连接。5.根据权利要求4所述的森林土...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐侠，李香瑾，韩哲，刘彬池，李宁，鞠澄辉，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：