CN202177622U - 一种土壤热通量远程监测预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种土壤热通量远程监测预警装置。传统的土壤热通量测量方法主要是人工携带仪器到现场测量，需要耗费大量的人力，效率低，且数据获取的频率也较低。本实用新型的土壤热通量远程监测预警装置包括：土壤热通量传感器，设置于被监测的土壤中，产生土壤热通量数据信号；数据采集器，接收土壤热通量传感器产生的土壤热通量数据信号；无线通信模块，接收数据采集器接收到的土壤热通量数据信号，并通过无线通信网络向外传送土壤热通量数据信号。本实用新型采用了无线通信的方式，实现了土壤热通量的远程监测，无需专门人员值守，可以根据需要实现定时定点的土壤热通量数据等各种数据的实时监测。

Description

一种土壤热通量远程监测预警装置

技术领域

本实用新型涉及土壤参数监测装置，具体地说，涉及一种土壤热通量远程监测预警装置。

背景技术

土壤是陆生植物生活的基质，是生态系统中非常重要的生态因子、植物的根系与土壤有着极大的接触面，在植物和土壤之间进行着频繁的物质交换。因此通过控制土壤因素就可影响植物的生长和产量。无论是从事生态学研究，还是从事农业研究特别是精准农业研究，对土壤因素的长期测量是非常重要的。研究土壤热通量对于分析生态系统的物质和能量的交换以及局地微气候、土壤气候形成有着重要的意义。土壤热通量与土壤温度、土壤水分有着密切关系。

传统的测量方法主要是人工携带仪器到现场测量，需要耗费大量的人力，效率低，且数据获取的频率也较低。对于地理位置偏远且条件艰苦的野外实验点，获取数据的成本非常高。因此迫切需要能够在野外长期在线监测且能远程无线传输数据的土壤监测系统。

实用新型内容

基于上述现状，本实用新型的目的在于提供一种土壤热通量远程监测预警装置，该装置可实现无人值守，并能长期在线监测土壤热通量等土壤参数，以远程传输的方式将监测数据传送至监测中心。

本实用新型的另一个目的在于，还提供一种土壤热通量远程监测预警装置，其可以预设预警参数，实现土壤热通量预警。

根据上述目的，本实用新型的土壤热通量远程监测预警装置包括：

土壤热通量传感器，设置于被监测的土壤中，产生土壤热通量数据信号；

数据采集器，与所述土壤热通量传感器相连，接收所述土壤热通量传感器产生的所述土壤热通量数据信号；

无线通信模块，与所述数据采集器相连，接收所述数据采集器接收到的所述土壤热通量数据信号，并通过无线通信网络向外传送所述土壤热通量数据信号。

如上述的土壤热通量远程监测预警装置，还包括：土壤水分传感器，设置于被监测的土壤中，产生土壤水分数据信号，所述数据采集器与所述土壤水分传感器相连，接收所述土壤水分传感器产生的所述土壤水分数据信号；所述无线通信模块接收所述数据采集器接收到的所述土壤水分数据信号，并通过无线通信网络向外传送所述土壤水分数据信号。

如上述的土壤热通量远程监测预警装置，，还包括：土壤温度传感器，设置于被监测的土壤中，产生土壤温度数据信号，所述数据采集器与所述土壤温度传感器相连，接收所述土壤温度传感器产生的所述土壤温度数据信号；所述无线通信模块接收所述数据采集器接收到的所述土壤温度数据信号，并通过无线通信网络向外传送所述土壤温度数据信号。

如上所述的土壤热通量远程监测预警装置，还包括：预警模块，与所述数据采集器相连，在所述预警模块中存储土壤热通量预警值、土壤水分预警值和土壤温度预警值之一或之两者或者全部；所述预警模块根据所述土壤热通量预警值、土壤水分预警值和土壤温度预警值以及接收到的所述土壤热通量数据信号、所述土壤水分数据信号或所述土壤温度数据信号，产生土壤热通量预警信号、土壤水分预警信号或土壤温度预警信号；所述预警模块还与所述无线通信模块相连，通过所述无线通信模块发送所述土壤热通量预警信号、所述土壤水分预警信号或所述土壤温度预警信号。

如上所述的土壤热通量远程监测预警装置，还包括：

太阳能电池板，将太阳能转换成电能；

光伏控制器，与所述太阳能电池板相连；

蓄电池组，与所述光伏控制器相连，存储所述太阳能电池板产生的电能；

电源板，与所述光伏控制器相连，分别向所述土壤热通量传感器、所述土壤水分传感器、所述数据采集器和所述无线通信模块提供电力；

所述太阳能电池板和所述蓄电池组通过所述光伏控制器向上述各个单元提供电力。

如上所述，本实用新型采用了无线通信的方式，实现了土壤热通量的远程监测，无需专门人员值守，可以根据需要实现定时定点的土壤热通量数据等各种数据的实时监测。

此外，在本实用新型中还可以设置太阳能供电装置，如此可以实现野外长期无人值守的连续在线监测，大大降低了人工成本，提高了工作效率。

附图说明

图1示出了本实用新型的土壤热通量远程监测预警装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和一具体实施例对本实用新型作进一步的描述和说明。应当理解，下面的描述仅是一具体的较佳的实施例，不应以此限制本实用新型的保护范围，其保护范围当由权利要求书来确定。

图1示出了本实用新型的土壤热通量远程监测预警装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型的土壤热通量远程监测预警装置包括：土壤热通量传感器1、数据采集器2和无线通信模块3。这是本实用新型的土壤热通量远程监测预警装置最基本的结构。

土壤热通量传感器1设置于被监测的土壤中，用于测量土壤的热通量。土壤热通量传感器可以采用例如：CN3土壤热通量传感器，土壤热通量传感器1根据土壤的情况产生土壤热通量数据信号(电信号)。

数据采集器2与土壤热通量传感器1电性连接，接收土壤热通量传感器1产生的土壤热通量数据信号。然后，数据采集器2将采集到的土壤热通量数据信号通过无线通信模块3利用无线通信网络向外传送。在本实用新型中，较佳地可以采用诸如GPRS、CDMA或GSM等现有的无线通信网络，其实现较为方便。当然，也可以根据需要设置专用的无线通信网络，至于无线网络技术并非本实用新型之重点，且属于现有技术，因此在此不再赘述。

监测中心30可以配备与本实用新型的土壤热通量远程监测预警装置相对应的无线通信接收装置接收其通过无线通信网络传送的土壤热通量数据信号，用于土壤参数的监测和分析。

在上述最基础的土壤热通量远程监测预警装置上，在本实用新型的另一个实施例中，还可以增加诸如土壤水分传感器9和/或土壤温度传感器10。土壤水分传感器9同样可设置于被监测的土壤中，用于测量土壤中的水分数据。土壤水分传感器可以采用例如：MP406系列高精度土壤水分传感器、ML2x土壤水分传感器等，土壤水分传感器9根据土壤的情况产生土壤水分数据信号(电信号)。土壤温度传感器10同样可设置于被监测的土壤中，用于测量土壤的温度数据。土壤温度传感器可以采用例如：PT100铂金电阻，土壤温度传感器10根据土壤的情况产生土壤温度数据信号(电信号)。

数据采集器2与土壤水分传感器9和土壤温度传感器10电性连接，接收土壤水分传感器9和土壤温度传感器10产生的土壤水分数据信号和土壤温度数据信号。然后，数据采集器2将采集到的土壤水分数据信号和土壤温度数据信号通过无线通信模块3利用无线通信网络向外传送。

在上述的实施例中，土壤热通量传感器1、土壤水分传感器9和/或土壤温度传感器10的数量可以根据需要来设定，例如，数量的一个实施例是1-200个。这些传感器的分布方式灵活多样，可以根据不同的监测需要而定。例如，可以在监测区域布设多个监测点，每个监测点分别安装一个土壤热通量传感器1、土壤水分传感器9和土壤温度传感器10，这些传感器安置在土壤表层。在另一个实施例中，可以在监测区域布设多个监测点，每个监测点分别安装多个土壤热通量传感器1、土壤水分传感器9和土壤温度传感器10，除了土壤热通量传感器1安置在土壤表层外，土壤水分传感器9和土壤温度传感器10分布于不同的土层深度，以监测多个监测点土壤热通量和土壤剖面水分含量及温度参数。

在上述实施例的基础上，本实用新型的再一个实施例中还可以包括一个预警模块11。该预警模块11与数据采集器2相连。在预警模块11中存储土壤热通量预警值和/或土壤水分预警值和/或土壤温度预警值。预警模块11中存储的预警值与传感器相对应。也就是说，如果该实施例中包含有土壤热通量传感器，则在预警模块11中存储土壤热通量预警值；如果该实施例中还包含有土壤水分传感器，则在预警模块11中存储土壤水分预警值；如果该实施例中还包含有土壤温度传感器，则在预警模块11中存储土壤温度预警值。预警值根据需要而设定，例如预警值可以是一个范围，当被监测数据落在该范围外，预警模块11就产生相应的预警信号，例如产生土壤热通量预警信号、土壤水分预警信号或土壤温度预警信号。

预警模块11还与无线通信模块3相连，通过无线通信模块3发送土壤热通量预警信号、土壤水分预警信号或土壤温度预警信号。

为了适应野外工作环境，本实用新型的土壤热通量远程监测预警装置除了在有电力供应的场合使用外界供电之外，还可以采用蓄电池组和太阳能供电。图1中还示出了使用蓄电池组和太阳能供电的一个实施例。如图1所示，在该实施例中，土壤热通量远程监测预警装置还包括电源板8、太阳能电池板7、光伏控制器6和蓄电池组5。太阳能电池板7用于采集太阳能并转换成电能，太阳能电池板7输出的电能通过光伏控制器6稳定太阳能发电的电压为土壤水分远程监测预警装置提供电力，并对蓄电池组5进行充电。当太阳能电池板7电力不足时，蓄电池组5可以通过光伏控制器6为土壤热通量远程监测预警装置提供工作电力。电源板8用于从光伏控制器6接受电力，并分别为土壤热通量远程监测预警装置的各个组件供电。

与现有技术相比，本实用新型提供的土壤热通量远程监测预警装置具有以下优点：

本实用新型采用可以增设太阳能供电的工作方式，在野外无人值守的情况下能长期、连续、在线监测土壤热通量、水分含量和温度，大大提高了监测频率，避免了由于人力监测频次不够导致的数据代表性不强的问题，并且整个监测过程不受人工干扰，获得的数据能够更加理想的反映土壤热通量、水分含量和温度的长期动态变化。

Claims (5)

1.一种土壤热通量远程监测预警装置，其特征在于，包括：

土壤热通量传感器，设置于被监测的土壤中，产生土壤热通量数据信号；

数据采集器，与所述土壤热通量传感器相连，接收所述土壤热通量传感器产生的所述土壤热通量数据信号；

无线通信模块，与所述数据采集器相连，接收所述数据采集器接收到的所述土壤热通量数据信号，并通过无线通信网络向外传送所述土壤热通量数据信号。

2.如权利要求1所述的土壤热通量远程监测预警装置，其特征在于，还包括：土壤水分传感器，设置于被监测的土壤中，产生土壤水分数据信号，所述数据采集器与所述土壤水分传感器相连，接收所述土壤水分传感器产生的所述土壤水分数据信号；所述无线通信模块接收所述数据采集器接收到的所述土壤水分数据信号，并通过无线通信网络向外传送所述土壤水分数据信号。

3.如权利要求1所述的土壤热通量远程监测预警装置，其特征在于，还包括：土壤温度传感器，设置于被监测的土壤中，产生土壤温度数据信号，所述数据采集器与所述土壤温度传感器相连，接收所述土壤温度传感器产生的所述土壤温度数据信号；所述无线通信模块接收所述数据采集器接收到的所述土壤温度数据信号，并通过无线通信网络向外传送所述土壤温度数据信号。

4.如权利要求1至3之一所述的土壤热通量远程监测预警装置，其特征在于，还包括：预警模块，与所述数据采集器相连，在所述预警模块中存储土壤热通量预警值、土壤水分预警值和土壤温度预警值之一或之两者或者全部；所述预警模块根据所述土壤热通量预警值、土壤水分预警值和土壤温度预警值以及接收到的所述土壤热通量数据信号、所述土壤水分数据信号或所述土壤温度数据信号，产生土壤热通量预警信号、土壤水分预警信号或土壤温度预警信号；所述预警模块还与所述无线通信模块相连，通过所述无线通信模块发送所述土壤热通量预警信号、所述土壤水分预警信号或所述土壤温度预警信号。

5.如权利要求4所述的土壤热通量远程监测预警装置，其特征在于，还包括：

太阳能电池板，将太阳能转换成电能；

光伏控制器，与所述太阳能电池板相连；

蓄电池组，与所述光伏控制器相连，存储所述太阳能电池板产生的电能；

电源板，与所述光伏控制器相连，分别向所述土壤热通量传感器、所述土壤水分传感器、所述数据采集器和所述无线通信模块提供电力；

所述太阳能电池板和所述蓄电池组通过所述光伏控制器和所述电源板向上述各个单元提供电力。

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