【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境监测，具体涉及一种风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统。
技术介绍
1、黄土高原风水复合侵蚀区位于我国构筑“两屏三带”生态安全战略的黄土高原生态屏障北部与北方防沙带的南缘，自然条件严酷、生态环境脆弱、水土流失严重、植被构建困难。针对风水复合土壤侵蚀严重、水资源量少且时空不均、生态系统服务功能低下、植被恢复维持困难等特点而提出的传统的土壤侵蚀监测方法，如人工测量、定点观测等，存在耗时、费力、效率低的问题，难以满足大范围、实时监测的需求，同时大多采用单一的影响指标对风水复合侵蚀区的土壤侵蚀状态进行分析，缺乏对土壤侵蚀因素的综合判断，导致监测精度低下。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，从多尺度采集土壤侵蚀影响因子对土壤侵蚀状态进行分析，通过分析多尺度土壤侵蚀影响因子与实测土壤侵蚀速率的影响关系，建立基于土壤侵蚀影响因子的土壤侵蚀监测模型，用于预测研究区域土壤侵蚀速率，从而解决现有技术中存在的指标单一以及监测效率低的问题。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，包括：
4、侵蚀区数据采集模块，用于采集研究区域的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息；
5、侵蚀区数据分析模块，用于将采集的研究区域的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息作为土壤侵蚀影响因子，利用土壤侵蚀影响因子对研究区域的土壤侵
6、土壤侵蚀修复模块，用于接收侵蚀区数据分析模块传输的土壤侵蚀速率，判断土壤是否处于侵蚀状态，若是，则触发修复设备对土壤进行修复操作。
7、进一步地，侵蚀区数据采集模块包括土壤数据采集模块、降雨量监测模块以及风速信息监测模块；
8、土壤数据采集模块包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器；
9、土壤温度传感器，用于实时采集土壤温度；
10、土壤湿度传感器，用于实时采集土壤湿度；
11、降雨量监测模块，用于实时采集降雨量信息；
12、风速信息监测模块，用于实时采集风速信息。
13、进一步地，侵蚀区数据分析模块包括通信模块、数据接收模块、土壤侵蚀监测模块、数据传输模块以及显示模块；
14、通信模块，用于与侵蚀区数据采集模块进行无线通信和计算机网络通信，接收和传输侵蚀区数据采集模块采集的研究区域的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息；
15、数据接收模块，用于接收通信模块传输的研究区域的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息，并对土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息进行数据预处理和标准化处理，得到标准化处理的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息；
16、土壤侵蚀监测模块，用于接收数据接收模块传输的标准化处理的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息并将其作为土壤侵蚀影响因子，利用土壤侵蚀影响因子对研究区域的土壤侵蚀状态进行相关性分析，构建基于土壤侵蚀影响因子的土壤侵蚀监测模型，用于预测研究区域土壤侵蚀速率；
17、数据传输模块，用于接收土壤侵蚀监测模块传输的土壤侵蚀速率；
18、显示模块，用于接收数据传输模块传输的土壤侵蚀率，并将土壤侵蚀率发送到显示屏及时预警。
19、进一步地，对土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息进行数据预处理和标准化处理，得到标准化处理的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息的具体过程为：
20、首先，分别对采集的研究区域的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息、风速信息进行数据预处理，通过三次样条插值法进行缺失值与异常值的数据插值和替换后进行数据合并，得到实测土壤温度、实测土壤湿度、实测降雨量信息以及实测风速信息；
21、其次，将实测土壤温度、实测土壤湿度、实测降雨量信息以及实测风速信息分别进行标准化处理，得到标准化处理的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息，即：
22、
23、其中，ti表示第i组标准化处理的土壤温度数据，ti表示采集的第i组土壤温度数据，tmin、tmax分别表示土壤温度数据的最小值与最大值，si表示第i组标准化处理的土壤湿度数据，si表示采集的第i组土壤湿度数据，smin、smax分别表示土壤湿度数据的最小值与最大值，pi表示第i组标准化处理的降雨量数据，pi表示采集的第i组降雨量数据，pmin、pmax分别表示降雨量数据的最小值与最大值，fi表示第i组标准化处理的风速数据，fi表示采集的第i组风速数据，fmin、fmax分别表示风速数据的最小值与最大值。
24、进一步地，用于接收数据接收模块传输的标准化处理的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息并将其作为土壤侵蚀影响因子，利用土壤侵蚀影响因子对研究区域的土壤侵蚀状态进行相关性分析，构建基于土壤侵蚀影响因子的土壤侵蚀监测模型，用于预测研究区域土壤侵蚀速率的具体过程为：
25、首先，获取研究区域的侵蚀面积大小与坡度，利用下述公式计算研究区域的实测土壤侵蚀速率，即：
26、v＝p′×c×s
27、其中，v表示实测土壤侵蚀速率，p′表示降雨量侵蚀力，c表示坡度，s表示侵蚀面积；
28、其次，计算标准化处理的土壤温度与实测土壤侵蚀速率的影响系数，即：
29、
30、其中，n表示土壤温度数据总采集组数，r1表示标准化处理的土壤温度与实测土壤侵蚀速率的影响系数；
31、计算标准化处理的土壤湿度与实测土壤侵蚀速率的影响系数，即：
32、
33、其中，r2表示标准化处理的土壤湿度与实测土壤侵蚀速率的影响系数；
34、计算标准化处理的降雨量信息与实测土壤侵蚀速率的影响系数，即：
35、
36、其中，r3表示标准化处理的降雨量信息与实测土壤侵蚀速率的影响系数；
37、计算标准化处理的风速信息与实测土壤侵蚀速率的影响系数，即：
38、
39、其中，r4表示标准化处理的风速信息与实测土壤侵蚀速率的影响系数；
40、最后，构建基于土壤侵蚀影响因子的土壤侵蚀监测模型，用于预测研究区域土壤侵蚀速率，即：
41、v′＝r1t+r2s+r3p+r4f
42、其中，v′表示预测的土壤侵蚀速率，t、s、p、f分别表示土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息。
43、进一步地，用于接收侵蚀区数据分析模块传输的土壤侵蚀速率，判断土壤是否处于侵蚀状态，若是，则触发修复设备对土壤进行修复操作的具体过程为：
44、根据侵蚀区数据分析模块传输的土壤侵蚀速率，判断土壤侵蚀速率是否大于设定阈值，若是，则土壤存在侵蚀，并触发修本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，其特征在于，侵蚀区数据采集模块包括土壤数据采集模块、降雨量监测模块以及风速信息监测模块；
3.根据权利要求1所述的风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，其特征在于，侵蚀区数据分析模块包括通信模块、数据接收模块、土壤侵蚀监测模块、数据传输模块以及显示模块；
4.根据权利要求3所述的风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，其特征在于，对土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息进行数据预处理和标准化处理，得到标准化处理的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息的具体过程为：
5.根据权利要求4所述的风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，其特征在于，用于接收数据接收模块传输的标准化处理的土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息并将其作为土壤侵蚀影响因子，利用土壤侵蚀影响因子对研究区域的土壤侵蚀状态进行相关性分析，构建基于土壤侵蚀影响因子的土壤侵蚀监测模型，用于预测研究区域土壤侵蚀速率的具体过程为：
6.根据权利要求1所
...【技术特征摘要】
1.一种风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，其特征在于，侵蚀区数据采集模块包括土壤数据采集模块、降雨量监测模块以及风速信息监测模块；
3.根据权利要求1所述的风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，其特征在于，侵蚀区数据分析模块包括通信模块、数据接收模块、土壤侵蚀监测模块、数据传输模块以及显示模块；
4.根据权利要求3所述的风水复合侵蚀区的土壤侵蚀监测系统，其特征在于，对土壤温度、土壤湿度、降雨量信息以及风速信息进行数据预处理和标准化处理，得到标准化处理的土壤温度、土壤湿度...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘广全，刘鎏，齐春雨，刘菁，崔永胜，岳志春，刘广亮，张强，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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