CN108259825A - 一种野外植物根系远程监测系统 - Google Patents

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CN108259825A CN201810004321.7A CN201810004321A CN108259825A CN 108259825 A CN108259825 A CN 108259825A CN 201810004321 A CN201810004321 A CN 201810004321A CN 108259825 A CN108259825 A CN 108259825A
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马雄忠
王新平
潘颜霞
虎瑞
张亚峰
金艳霞
石薇
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Abstract

本发明的目的在于提供一种野外植物根系远程监测系统，该系统包括根系图像采集装置、远程监控终端和计算机，根系图像采集装置通过移动网络与远程监控终端连接；远程监控终端通过数据线与计算机连接；本发明可以在远程监控终端的控制下对植物根系原位生长状况进行实时监控和图像采集，实现了植物根系的远程、快速、定点监测，有利于根系生物学的研究。本发明克服了现有根系监测系统的缺陷，实现对植物根系生长状态的远程实时可视化观察，降低监测作业量，提高了监测效率，同时，降低监测系统的复杂度和综合成本。

Description

一种野外植物根系远程监测系统
技术领域
本发明涉及植物根系监测系统领域，特别是涉及一种野外植物根系远程监测系统。
背景技术
根系是植物重要的功能器官，它不但为植物吸收养分和水分、固定地上部分，而且通过呼吸和周转消耗光合产物并向土壤输入有机质。研究根系生长不仅有助于深入认识植物的结构与功能之间的关系，也是探讨全球变化条件下陆地生态系统碳格局与过程的重要内容。
因作物根系生长在土壤中，致使根系生长分布研究有诸多困难，而且目前现有的作物根系监测均存在操作繁琐，人员必须进行现场监测，且对使用人员技术要求较高等问题，不利于根系的定点监测，因此，需要一种操作方便、成本低、效率高、且人员可以进行远程操作监测的根系监测系统来解决上述问题。
发明内容
综上所述，本发明的目的是为了提供一种野外植物根系远程监测系统，该系统克服了现有根系监测系统的缺陷，实现对植物根系生长状态的远程实时可视化观察，降低监测作业量，提高了监测效率，同时，降低监测系统的复杂度和综合成本。
为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种野外植物根系远程监测系统，包括根系图像采集装置、远程监控终端、计算机，根系图像采集装置通过移动网络与远程监控终端连接；远程监控终端通过数据线与计算机连接；
所述的根系图像采集装置包括尺条、插销、顶盖、4G无线数据终端、充电接口、旋转盘、限位槽、管体、定位盘、充电导线、摄像装置、用电导线、电源、干燥剂、底盖。
所述的管体的底端设有底盖，其开口端设有顶盖；底盖上部设有干燥剂；干燥剂上部设有电源；管体内设有限位槽和定位盘；限位槽内设有旋转盘；尺条穿过顶盖、旋转盘与管体内的定位盘连接；定位盘与摄像装置连接；管体的内管壁上安装4G无线数据终端，其外管壁设有充电接口；摄像装置和4G无线数据终端通过用电导线与电源相连；充电接口通过充电导线与电源相连。
所述的摄像装置是由2个无线红外数字摄像机、2个红外光源、2个图像存储卡以及连接杆组成，无线红外数字摄像机上设有红外光源和图像存储卡；2个无线红外数字摄像机通过连接杆相连；尺条设有限位孔和刻度。
所述的4G无线数据终端与外部移动网络相连并发射WiFi信号；无线红外数字摄像机通过WiFi信号与外部移动网络相连；远程监控终端通过移动网络与无线红外数字摄像机相连；
上述的远程监控终端内安装有远程控制软件；
上述的计算机安装有图像处理软件。
上述的远程控制软件是用于控制无线红外数字摄像机。
上述的图像处理软件是用于对采集的图像信息进行处理。
上述的插销插入限位孔，用于固定尺条。
上述定位盘能在管体内沿管壁移动。
上述管体为透明聚氯乙烯硬管。
上述旋转盘在限位槽内能自由转动。
上述4G无线数据终端内置Micro SIM卡。
本发明的使用包括以下步骤：
步骤1：现场安装调试好监测系统，将摄像装置调整为远程控制模式，并保持4G无线数据终端6开启；
步骤2：远程监控终端21发送开机指令，启动摄像装置；
步骤3：远程监控终端21采集根系图像，同时在摄像装置的存储卡15进行图像备份；
步骤4：远程监控终端21发送关机指令，关闭摄像装置；
步骤5：远程监控终端21采集的根系图像传输到计算机22，通过图像处理软件，对图像进行处理，并进行分析。
本发明的优点及有益效果是：
本发明可实现对植物根系原位生长状况的三维可视化远程实时监测，不需要人员在现场进行操作，只需调试好装置后远程控制监测即可，因此，使用上述技术方案所述植物根系监测系统采集根系图像，降低了人员劳动强度和监测成本，实现了远程动态监测，提高了图像采集效率；同时设备结构简单，降低了生产成本；并且，通过对植物根系原位生长状况进行分析，能直观反映植物根系在土壤介质中的生长状况和根系的动态生长周期。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中根系图像采集装置的结构示意图。
图3是图2中顶端的放大剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1、图2所示，一种野外植物根系远程监测系统，包括根系图像采集装置、远程监控终端21、计算机22，特征在于：根系图像采集装置通过移动网络与远程监控终端21连接；远程监控终端21通过数据线与计算机22连接。
所述的根系图像采集装置包括尺条1、插销4、顶盖5、4G无线数据终端6、充电接口7、旋转盘8、限位槽9、管体10、定位盘11、充电导线12、摄像装置、用电导线16、电源18、干燥剂19、底盖20。
所述的管体10的底端设有底盖20，其开口端设有顶盖5；底盖20上部设有干燥剂19；干燥剂19上部设有电源18；管体10内设有限位槽9和定位盘11；限位槽9内设有旋转盘8；尺条1穿过顶盖5、旋转盘8与管体10内的定位盘11连接；定位盘11与摄像装置连接；管体10的内管壁上安装4G无线数据终端6，其外管壁设有充电接口7；摄像装置和4G无线数据终端6通过用电导线16与电源18相连；充电接口7通过充电导线12与电源18相连。
所述的摄像装置是由2个无线红外数字摄像机13、2个红外光源14、2个图像存储卡15、连接杆17组成，无线红外数字摄像机13上设有红外光源14和图像存储卡15；2个无线红外数字摄像机13通过连接杆17相连；尺条1设有限位孔2和刻度3。
所述的4G无线数据终端6与外部移动网络相连并发射WiFi信号；无线红外数字摄像机13通过WiFi信号与外部移动网络相连；远程监控终端21通过移动网络与无线红外数字摄像机13相连。
所述的远程监控终端21内安装有远程控制软件。
所述的计算机22安装有图像处理软件。
所述的远程控制软件是用于控制无线红外数字摄像机13。
所述的图像处理软件是用于对采集的图像信息进行处理。
所述的插销4插入限位孔2用于固定尺条1。
所述定位盘11能在管体10内沿管壁移动。
所述管体10设置为透明聚氯乙烯硬管。
所述旋转盘8在限位槽9内能自由转动。
所述4G无线数据终端6内置Micro SIM卡。
管体10采用PVC透明硬管，长设为2.0m，直径设为60mm，该管体10具有透明度高、抗高压。
管体10的顶盖5和底盖20采用硬塑料材料制作，顶盖5采用卡套连接，底盖20采用螺纹连接，均可拆卸。
管体10底部铺有一层干燥剂19，干燥剂19的主要成分为无水氯化钙，防止设备受潮损坏。
将管体10以一定的角度埋于被测植物旁，通过2个无线红外数字摄像机13观察被测植物根系的整体生长状况，由于采用了2个无线红外数字摄像机13，可以观察到不同深度的根系情况。在本实施例中，管体10以水平倾斜45°埋于地下。
电源18为50000mAh小型大容量移动电源，设置在微根管底部的干燥剂19上，输入电压为5V，输出电压为5V，用于为无线红外数字摄像机13和4G无线数据终端6供电，充电接口7用于为移动电源15充电，在本实施例中，充电接口7外接太阳能发电板。
尺条1、插销4、旋转盘8和限位槽9的组合用于调整无线红外数字摄像机13的拍摄角度和深度。使用时，先通过抽拉尺条1使无线红外数字摄像机13到达监测的深度，然后旋转尺条1找到最佳观测位，再在尺条1的限位孔2内插入插销4固定尺条，其中，尺条1的侧面设有刻度3，方便计算出无线红外数字摄像机13所在深度。在本实施例中，尺条1、旋转盘8和限位槽9都采用硬塑料材料制成，插销4采用铝合金材料制成。
4G无线数据终端6内嵌Micro SIM卡的，用于和外部移动网络连接，同时提供WiFi信号，使无线红外数字摄像机13联入外部网络实现远程监控。
实施例
现场安装调试好监测系统，将摄像装置调整为远程控制模式，并保持4G无线数据终端6开启；
远程监控终端21发送开机指令，启动摄像装置；摄像装置对植物根系23进行6个月的实时图像采集，采集的图像信息保存至图像存储卡15，通过4G无线数据终端6发送给远程监控终端21；远程监控终端21再将采集的根系图像传输到计算机22，通过计算机22内的图像处理软件进行处理分析。
远程监控终端21发送关机指令，关闭摄像装置；
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种野外植物根系远程监测系统，包括根系图像采集装置、远程监控终端（21）、计算机（22），特征在于：根系图像采集装置通过移动网络与远程监控终端（21）连接；远程监控终端（21）通过数据线与计算机（22）连接；
所述的根系图像采集装置包括尺条（1）、插销（4）、顶盖（5）、4G无线数据终端（6）、充电接口（7）、旋转盘（8）、限位槽（9）、管体（10）、定位盘（11）、充电导线（12）、摄像装置、用电导线（16）、电源（18）、干燥剂（19）、底盖（20）；
所述的管体（10）的底端设有底盖（20），其开口端设有顶盖（5）；底盖（20）上部设有干燥剂（19）；干燥剂（19）上部设有电源（18）；管体（10）内设有限位槽（9）和定位盘（11）；限位槽（9）内设有旋转盘（8）；尺条（1）穿过顶盖（5）、旋转盘（8）与管体（10）内的定位盘（11）连接；定位盘（11）与摄像装置连接；管体（10）的内管壁上安装4G无线数据终端6（），其外管壁设有充电接口（7）；摄像装置和4G无线数据终端（6）通过用电导线（16）与电源（18）相连；充电接口（7）通过充电导线（12）与电源（18）相连；
所述的摄像装置是由2个无线红外数字摄像机（13）、2个红外光源（14）、2个图像存储卡（15）以及连接杆（17）组成，无线红外数字摄像机（13）上设有红外光源（14）和图像存储卡（15）；2个无线红外数字摄像机（13）通过连接杆（17）相连；尺条（1）设有限位孔（2）和刻度（3）；
所述的4G无线数据终端（6）与外部移动网络相连并发射WiFi信号；无线红外数字摄像机（13）通过WiFi信号与外部移动网络相连；远程监控终端（21）通过移动网络与无线红外数字摄像机（13）相连；
所述的远程监控终端（21）内安装有远程控制软件；
所述的计算机（22）安装有图像处理软件。
2.根据权利要求1所述的野外植物根系远程监测系统，其特征在于：所述的远程控制软件是用于控制无线红外数字摄像机（13）。
3.根据权利要求1所述的野外植物根系远程监测系统，其特征在于：所述的图像处理软件是用于对采集的图像信息进行处理。
4.如权利要求1所述的野外植物根系远程监测系统，其特征在于：所述的插销（4）插入限位孔（2），用于固定尺条（1）。
5.如权利要求1所述的野外植物根系远程监测系统，其特征在于，所述定位盘（11）能在管体（10）内沿管壁移动。
6.如权利要求1所述的野外植物根系远程监测系统，其特征在于，所述管体（10）为透明聚氯乙烯硬管。
7.如权利要求1所述的野外植物根系远程监测系统，其特征在于，所述旋转盘（8）在限位槽（9）内能自由转动。
8.如权利要求1所述的野外植物根系远程监测系统，其特征在于，所述4G无线数据终端（6）内置Micro SIM卡。
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