CN204228201U - 一种用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统 - Google Patents
一种用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型是一种用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，涉及草原生态与牧业气象自动监测领域。该系统包括：无线通信设备，图像采集设备、气象要素监测设备、土壤监测设备和数据存储设备；通过所述无线通信设备，所述数据监控服务器与所述数据存储设备无线连接，所述数据存储设备分别与所述气象要素监测设备、所述土壤监测设备和所述图像采集设备有线连接。本实用新型解决监测站点距离远监测困难，传统观测方法费时、费力、费工，人工观测的主观性造成的生态观测数据误差较大和观测人员工作强度大的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及草原生态与牧业气象自动监测领域，尤其涉及一种用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统。
背景技术
锡林郭勒盟总土地面积为20.3万km2，全盟有13个草原生态观测站，草原生态观测业务已运行多年，取得大量观测资料。现有以人工观测草原生态气象观测的方法存在以下不足：现有的观测点与台站距离较远，观测不方便，费工、费时、费力，同时，因为人工观测的主观性较大，生态观测数据误差较大，观测数据频率低。
因为草原生态观测是对草原生态研究的重要基础，所以人工观测草原生态气象的手段，已经不能满足相关科学研究和重大决策服务等方面对草原生态气象基础数据的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本实用新型一种用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，该系统包括：无线通信设备，图像采集设备、气象要素监测设备、土壤监测设备和数据存储设备；通过所述无线通信设备，所述数据监控服务器与所述数据存储设备无线连接，所述数据存储设备分别与所述气象要素监测设备、所述土壤监测设备和所述图像采集设备通过数据线有线连接。
优选地，所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统还包括：数据监控服务器。
优选地，所述无线通信设备包括：3G无线通讯信号塔。
优选地，所述图像采集设备包括：高清网络摄像机和第一数据采集器；所述高清网络摄像机与所述第一数据采集器有线连接；所述第一数据采集器与所述数据存储设备有线连接。
更优选地，所述高清网络摄像机的个数为2个，一个所述高清网络摄像机安装在高于地面2.0m～2.5m处，且摄像头垂直于天然牧草观测区地面设置；另一所述高清网络摄像机安装在高于地面0.5m～0.6m处，且摄像头平行于所述天然牧草观测区地面设置。
优选地，所述气象要素监测设备包括：从支架顶端向下依次固定在所述支架上的风速风向传感器、辐射传感器、供电设备和气压计，在所述支架上还固定设置与所述风速风向传感器相对于所述支架对称设置的第一温湿度传感器；所述支架固定在地面上；其中，所述数据采集设备分别与所述供电设备、所述风速风向传感器、所述第一温湿度传感器和所述辐射传感器通过电源线连接；
在所述供电设备和所述气压计之间的支架上还固定有对称设置的风速传感器和第二温湿度传感器；所述数据采集设备还分别与所述风速传感器和所述第二温湿度传感器通过电源线有线连接；
所述气象要素监测设备还包括：雨量计，所述雨量计固定设置在距离所述支架2m～4m的地面上。
更优选地，所述供电设备包括太阳能板和蓄电池，所述太阳能板与所述蓄电池通过电线连接。
更优选地，所述数据采集设备固定在所述气象要素监测设备的支架上，并且固定在所述风速传感器和所述第二温湿度传感器的下端。
优选地，所述土壤监测设备包括：土壤温度传感器和土壤湿度传感器；所述土壤温度传感器和所述土壤湿度传感器，分别与所述数据存储设备有线连接。
更优选地，所述土壤湿度传感器直接插入所述气象要素监测设备所在地面的土壤下。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型系统利用高清网络摄像技术、气象传感器技术、数据采集技术、无线通讯技术和太阳能供电，实现对草原生态气象的自动化观测。本实用新型通过无线通信，解决监测站点距离远的问题；通过实施图像采集，解决了传统观测方法费时、费力、费工的问题；因为本实用新型观测到的数据均为标准设备进行监测，避免人工观测的主观性，解决了生态观测数据误差较大，观测数 据频率低等问题。因此使用本实用新型对天然牧草生长发育状态进行监控，避免传统监测方法的弊端，实现观测数据实施监测，观测要素全面，省时、省力，提高了生态观测数据的客观性、数据质量和减轻观测人员劳动气强度，提高观测效率，降低生态观测数据误差。
附图说明
图1是本实用新型一种用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统的结构示意图；
图2是实施例1中所述图像采集设备的示意图；
1-1表示第一数据采集器，1-2表示高清网络摄像机，1-3表示高清网络摄像机，1-4表示摄像机支架；
图3是实施例1中所述气象要素监测设备和所述土壤监测设备的示意图；
2-1表示支架，2-2表示风速风向传感器，2-3表示第一温湿度传感器，2-4表示辐射传感器，2-5表示供电设备，2-6表示风速传感器，2-8表示第二温湿度传感器，2-9表示雨量计，2-10表示气压计，3-1表示土壤温度传感器，3-2表示土壤湿度传感器，4表示数据采集设备。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1至图3，实施例1，一种用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，该系统包括：数据监控服务器，无线通信设备，图像采集设备、气象要素监测设备、土壤监测设备和数据存储设备；通过所述无线通信设备，所述数据监控服务器与所述数据存储设备无线连接，所述数据存储设备分别与所述气象要素监测设备、所述土壤监测设备和所述图像采集设备有线连接。
所述无线通信设备包括：3G无线通讯信号塔。
所述图像采集设备包括：高清网络摄像机和第一数据采集器1-1；所述高清网络摄像机与所述第一数据采集器1-1有线连接；所述第一数据采集器1-1与所述数据存储设备4有线连接，所述高清网络摄像机和所述第一数据采集器1-1固定在 所述摄像机支架1-4上。所述高清网络摄像机的个数为2个，其中，一个所述高清网络摄像机1-3安装在距离地面2.0m处，且摄像头垂直纵向朝向天然牧草观测区地面设置，获取所述牧草观测区的牧草盖度图像；另一所述高清网络摄像机1-2安装在距离地面0.5m处，且摄像头平行横向所述天然牧草观测区地面设置，获取所述牧草观测区的牧草高度图像。
所述气象要素监测设备包括：从支架2-1顶端向下依次固定在所述支架2-1上的风速风向传感器2-2、辐射传感器2-4、供电设备2-5和气压计2-10，在所述支架2-1上还固定设置与所述风速风向传感器2-2相对于所述支架2-1对称设置的温湿度传感器2-3，所述支架2-1固定在地面上；所述供电设备2-5分别与所述风速风向传感器2-2、所述温湿度传感器2-3和所述辐射传感器2-4连接。在所述辐射传感器2-4和所述供电设备2-5之间的支架2-1上还固定有对称设置的风速传感器2-6和第二温湿度传感器2-8；其中，所述供电设备2-5还分别与所述风速传感器2-6和所述第二温湿度传感器2-8连接。本实施例中，所述气象要素监测设备还包括：雨量计2-9，所述雨量计固定设置与所述支架2-1相距3.5m的地面上。所述数据采集设备4分别与所述供电设备2-5、所述风速风向传感器2-2、所述第一温湿度传感器2-3、所述辐射传感器2-4、所述风速传感器2-6和所述第二温湿度传感器2-8通过电源线有线连接。
更具体说明为：所述供电设备2-5的电源线连接所述数据采集设备4，向所述数据采集设备4供电，同时所述数据采集设备4还通过电源线与所述风速风向传感器2-2、所述第一温湿度传感器2-3、所述辐射传感器2-4、所述风速传感器2-6和所述第二温湿度传感器2-8连接以达到控制并向各个传感器供电的目的，所以在本实施例中所述数据采集器不仅具有控制采集各个传感器测定数据的作用，还具有向各个传感器供电的作用。所述供电设备2-5包括太阳能板和蓄电池，所述太阳能板将收集到的太阳能转化为电能存储在所述蓄电池中对所述气象要素监测设备中的设备和所述数据采集器供电。
本实施例中，所述风速传感器和所述风速风向传感器的位置可以互换，因为本实施例中所述支架高度为3m-4m，所以所述风速风向传感器2-2可以与所述风速传感器2-6的位置互换，而不会对风向的测量结果产生影响。
本实施例中，所述气象要素监测设备中的各个设备实时监控所述天然牧草观测区周围的气象要素：气温、降水、风速风向、相对湿度、气压和光合有效辐射，并将测得的气象要素由所述数据采集设备4实时传递给所述数据监控服务器。
所述土壤监测设备包括：土壤温度传感器3-1和土壤湿度传感器3-2；所述土壤温度传感器3-1和所述土壤湿度传感器3-2分别与所述数据采集设备4有线连接。其中，利用所述土壤温度传感器3-1监测不同层次土壤的温度，并且所述数据采集设备4实时采集所述土壤温度传感器3-1的测得的土壤温度数据；所述土壤湿度传感器3-2直接插入所述气象要素监测设备所在的土壤中，并且所述数据采集设备4实时采集所述土壤湿度传感器3-2的测得的土壤湿度数据。所述土壤湿度传感器3-2直接插入所述气象要素监测设备所在地面的土壤下。所述土壤温度传感器3-1按照要求测量所述天然牧草观测区周围土壤的温度。所述数据采集设备4将采集到的数据通过无线通信实时传递给所述数据监测服务器。
所述数据监控服务器，用于控制所述牧草长势监测设备、所述气象要素监测设备和所述土壤温湿度监测设备，并对上述三个设备传送的数据进行处理和负责显示上述数据处理的结果；所述牧草长势监测设备，用于监测识别天然牧草高度、盖度、返青期、开花期、结实期、黄枯期以及天然牧草种类等生态信息所述气象要素监测设备，用于监测牧草观测区的气象要素；所述气象要素包括：气温、降水、风速风向、相对湿度、气压和光合有效辐射；所述土壤温湿度监测设备，用于监测牧草观测区的土壤因子，所述土壤因子包括：土壤温度和土壤湿度；所述数据采集设备定时对所述气象要素监测设备和所述土壤温湿度监测设备中的传感器测得的电压值，电流值，电阻值，脉冲信号进行采集，且将其转换成气候数值存储并传递给所述数据监控服务器；同时，还负责将所述牧草长势监测设备发送的天然牧草观测区的数字图像，传递给所述数据监控服务器；同时，还接收并存储所述牧草长势监测设备传递的所述天然牧草观测区的数字图像，并将存储的数据通过无线通信实时传递给所述数据监控服务器。
本实施例中，所述小气候监测系统的安装场地选择能够代表所在区域生态状况的平坦地域，场地通信良好且所述天然牧草观测区是边长为1m的正方形观测 区。
本实施例中，所述小气候监测系统的数据传输采用GPRS无线传输，购置数据流量卡保障数据的传输。所述小气候监测系统的可以进行远程监控，在有互联网的地方可以随时登陆到系统进行访问，动态了解生态系统现状。根据需要自行设定测量牧草高度和牧草盖度的高清网络摄像机的工作时间以及拍摄照片次数，在程序控制下自动启动和关闭，节省能耗。
本实用新型的工作流程为：所述高清网络摄像机用于实时获取监测区域的牧草图片，并将实时获得的图片发送给所述第一数据采集中心，由所述第一数据采集器，通过有线通信将所述牧草图片传送给数据存储设备；所述气象要素监测设备中的风速风向传感器、温湿度传感器、辐射传感器和雨量计，将获得的实时数据发送给所述数据存储设备，然后所述数据存储设备通过3G无线通信将器接收到的数据传送给数据监控服务器，所述数据监控服务器对接收到的数据处理并形成气象要素、土壤因素和牧草生长量的对照表，本领域的技术人员通过所述对照表获取气象因素和土壤因素与天然牧草的生长发育状况数据。
通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本实用新型结构简单，功能强大，监测的要素指标全面，数据采集量大，解决了传统人工进行生态观测的诸多弊端，数据采集科学准确，数据分析自动明了，监控系统简单易学。本实用新型监测获取的数据提高生态观测资料的客观性、数据质量和减轻观测人员劳动气强度、提高观测效率，对于草原生态观测业务来说有了飞跃的进步，填补了草原生态监测领域自动化的空白。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，该系统包括：无线通信设备，图像采集设备、气象要素监测设备、土壤监测设备和数据存储设备；通过所述无线通信设备，所述数据监控服务器与所述数据存储设备无线连接，所述数据存储设备分别于所述气象要素监测设备、所述土壤监测设备和所述图像采集设备通过数据线有线连接。
2.根据权利要求1所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统还包括：数据监控服务器。
3.根据权利要求1所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，所述无线通信设备包括：3G无线通讯信号塔。
4.根据权利要求1所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，所述图像采集设备包括：高清网络摄像机和第一数据采集器；所述高清网络摄像机与所述第一数据采集器有线连接；所述第一数据采集器与所述数据存储设备有线连接。
5.根据权利要求4所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，所述高清网络摄像机的个数为2个，一个所述高清网络摄像机安装在高于地面2.0m～2.5m处，且摄像头垂直于天然牧草观测区地面设置；另一所述高清网络摄像机安装在高于地面0.5m～0.6m处，且摄像头平行于所述天然牧草观测区地面设置。
6.根据权利要求1所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，所述气象要素监测设备包括：从支架顶端向下依次固定在所述支架上的风速风向传感器、辐射传感器、供电设备和气压计，在所述支架上还固定设置与所述风速风向传感器相对于所述支架对称设置的第一温湿度传感器；所述支架固定在地面上；其中，所述数据采集设备分别与所述供电设备、所述风速风向传感器、所述第一温湿度传感器和所述辐射传感器通过电源线连接；
在所述供电设备和所述气压计之间的支架上还固定有对称设置的风速传感器和第二温湿度传感器；所述数据采集设备还分别与所述风速传感器和所述第二温湿度传感器通过电源线有线连接；
所述气象要素监测设备还包括：雨量计，所述雨量计固定设置在距离所述支架2m～4m的地面上。
7.根据权利要求6所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，所述供电设备包括太阳能板和蓄电池，所述太阳能板与所述蓄电池通过电线连接。
8.根据权利要求6所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，所述数据采集设备固定在所述气象要素监测设备的支架上，并且固定在所述风速传感器和所述第二温湿度传感器的下端。
9.根据权利要求1所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，所述土壤监测设备包括：土壤温度传感器和土壤湿度传感器；所述土壤温度传感器和所述土壤湿度传感器，分别于所述数据存储设备有线连接。
10.根据权利要求9所述用于监测天然牧草生长发育状态的小气候监测系统，其特征在于，所述土壤湿度传感器直接插入所述气象要素监测设备所在地面的土壤下。
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|---|---|---|---|---|
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| CN109099965A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-12-28 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于共享电力铁塔的智能生态监测系统 |
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