CN220893456U - 一种草场生态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种草场生态监测装置，涉及草场监测技术领域。监测装置包括支杆、曲面太阳能板、蓄电池、水箱、植物监测箱、昆虫监测箱和土壤监测架，其中，曲面太阳能板为监测装置及蓄电池供电，植物监测箱实现对草场植被的监测、昆虫监测箱实现对草场周围昆虫的监测、土壤监测架实现对草场土壤的监测；植物监测箱能够监测到草场植被的植物长度、叶片厚度、叶片颜色以及植物的病害情况；水箱根据土壤监测架和植物监测箱监测到的数据，对土壤提供合适的水源。本实用新型提供的草场生态监测装置监测手段丰富、评价多样化，具备同时监测土壤、植被和草场环境的功能。

Description

一种草场生态监测装置

技术领域

本实用新型涉及草场监测技术领域，具体是涉及一种草场生态监测装置。

背景技术

草场是自然生态装置的重要组成部分，天然草场对调节气候、涵养水源、防风固沙、防止水土流失、美化环境以及保持生物多样性方面具有重要的作用。

为了保证草场平衡发展，需要对草场生态进行评估。草场由人工定期检查，这造成人工劳动量大，而且不能及时发现草场的变化。因此一系列自动监测装置应运而生，而现有监测装置的监测手段单一，评价片面化，且主要针对土壤进行监测，而忽略草场植被本身以及草场环境因素；申请号为CN201521012965.9，实用新型名称为一种草原土壤温湿度无线监测装置，以及申请号为CN201620773565.8，实用新型名称为一种荒漠化草地生态监测装置，均只监测土壤温湿度，但土壤中各元素含量不能及时发现，只关注土壤温湿度是片面的，而且监测土壤温湿度之后并不能及时调节土壤温湿度。

因此，设计一种能同时监测土壤、植被和草场环境，并能根据监测到的数据对草场进行实时调节的草场生态监测装置是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种草场生态监测装置，用以解决现有草场监测装置监测手段单一、评价片面化的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种草场生态监测装置，所述监测装置包括支杆、曲面太阳能板、蓄电池、水箱、植物监测箱、昆虫监测箱和土壤监测架；

所述曲面太阳能板设置在所述支杆的顶端，用于向所述监测装置供电并给所述蓄电池充电；所述蓄电池设置在所述曲面太阳能板的凹侧；所述水箱设置在所述曲面太阳能板的下方，用于向草场提供水源；所述植物监测箱设置在所述水箱的下方，用于监测草场中的植物；所述昆虫监测箱设置在所述植物监测箱的下方，并位于所述植物监测箱的异侧，所述昆虫监测箱用于监测草场中的昆虫；所述土壤监测架设置在所述昆虫监测箱的下方，用于监测草场中的土壤；

所述植物监测箱包括CCD相机和红外热成像仪；所述CCD相机设置在所述植物监测箱的正面，用于监测草场中的植物长度、叶片厚度和叶片颜色；所述红外热成像仪设置在所述植物监测箱的底面，用于监测植物的病害情况。

可选地，所述曲面太阳能板为U形结构；所述曲面太阳能板的两端均设置有凹槽，所述凹槽用于引流雨水，所述凹槽为L形。

可选地，所述水箱的进水口通过进水管与所述凹槽连接，所述水箱的出水口通过出水管与多条灌溉管连接，所述灌溉管上开设有灌溉口；所述多条灌溉管横向埋设在不同深度的土壤中。

可选地，所述土壤监测架由多条土壤监测杆构成，所述土壤监测杆竖直插入土壤中；所述土壤监测杆的不同位置设置有土壤传感单元，所述土壤传感单元包括湿度传感器、PH传感器和土壤养分检测仪。

可选地，所述水箱中设置有活性水离子发生器，所述活性水离子发生器根据所述土壤养分检测仪测得的土壤含氧量和土壤含氮量调节所述水箱中的水的含氮量和含氧量。

可选地，所述水箱的出水口设置有单向阀，根据所述湿度传感器测得的土壤含水量以及所述CCD相机监测到的叶片厚度打开单向阀对土壤进行灌溉。

可选地，所述昆虫监测箱为网状结构，所述昆虫监测箱内部放置摄像机和振动探测仪；通过摄像机拍摄到的昆虫图像和振动探测仪探测到的昆虫翅膀振动频率共同判断昆虫类型。

可选地，所述监测装置还包括环状灯管，所述环状灯管设置在所述水箱和所述植物监测箱之间，所述环状灯管用于在黑暗环境下为所述植物监测箱和所述昆虫监测箱提供光源。

可选地，所述监测装置还包括监测管理中心，所述监测管理中心分别与所述植物监测箱、所述昆虫监测箱和所述土壤监测架连接，所述监测管理中心用于接收并分析所述植物监测箱、所述昆虫监测箱和所述土壤监测架测得的数据。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供的一种草场生态监测装置，通过曲面太阳能板为监测装置供电，监测装置中的植物监测箱实现对草场植被的监测、昆虫监测箱实现对草场周围昆虫的监测、土壤监测架实现对草场土壤的监测；其中植物监测箱能够监测到草场植被的植物长度、叶片厚度、叶片颜色以及植物的病害情况；监测装置中的水箱根据土壤监测架和植物监测箱监测到的数据，对土壤提供合适的水源。本实用新型提供的草场生态监测装置监测手段丰富、评价多样化，具备同时监测土壤、植被和草场环境的功能。

附图说明

图1为本实用新型提供的草场生态监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的监测管理中心的连接示意图。

图中，支杆-1，曲面太阳能板-2，凹槽-21，蓄电池-3，水箱-4，灌溉管-41，灌溉口-42，单向阀-43，活性水离子发生器-44，植物监测箱-5，CCD相机-51，红外热成像仪-52，昆虫监测箱-6，土壤监测架-7，土壤监测杆-71，土壤传感单元-72，环状灯管-8。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：

如图1所示，本实用新型提供的草场生态监测装置包括支杆1、曲面太阳能板2、蓄电池3、水箱4、植物监测箱5、昆虫监测箱6和土壤监测架7。

曲面太阳能板2设置在支杆1的顶端，用于向监测装置供电并给蓄电池3充电；蓄电池3设置在曲面太阳能板2的凹侧。曲面太阳能板2为U形结构，曲面太阳能板2倾斜放置，曲面太阳能板2的两端均设置有凹槽21，凹槽21用于引流雨水，凹槽21为L形，由于曲面太阳能板2倾斜放置，雨水落在曲面太阳能板2上，滑落至凹槽21内，之后雨水顺着L形凹槽流进水箱4，以实现节约用水。在草场上设置风力发电机，风力发电机与多个草场生态监测装置的蓄电池3均连接，风力发电机在阴天、雨天等特殊气候造成的断电情况下统一为过个草场生态监测装置供电。

水箱4设置在曲面太阳能板2的下方，用于向草场提供水源，除了储存在水箱4中的雨水，各草场生态监测装置的水箱4还外接水泵，需人工定时向水箱4中补充自来水源。水箱4的进水口通过进水管与凹槽21连接，水箱4的出水口通过出水管与多条灌溉管41连接，灌溉管41上开设有灌溉口42；多条灌溉管41横向埋设在不同深度的土壤中。在本实施例中，有三条不同埋设深度的灌溉管41，最上方的灌溉管41埋设在土壤表层，中间的灌溉管41设置在植物被种植时的根部位置，最下方的灌溉管41设置在所种植物成熟时的根部位置；灌溉口42的方向为朝上或朝下。灌溉管41的深度和数量以及灌溉口42的方向和数量均根据所种植物类型设置。

植物监测箱5设置在水箱4的下方，用于监测草场中的植物。植物监测箱5包括CCD相机51和红外热成像仪52；CCD相机51设置在植物监测箱5的正面，用于监测草场中的植物长度、叶片厚度和叶片颜色；红外热成像仪52设置在植物监测箱5的底面，用于监测植物的病害情况，当真菌和病毒等病原微生物对植物侵染后，植物的光合作用速率会降低，植物会产生叶温变化，红外热成像仪52得到图像的颜色深浅代表植物的叶温变化。

昆虫监测箱6设置在植物监测箱5的下方，并位于植物监测箱5的异侧，昆虫监测箱6用于监测草场中的昆虫。昆虫监测箱6为网状结构，昆虫监测箱6内部放置摄像机和振动探测仪；通过摄像机拍摄到的昆虫图像和振动探测仪探测到的昆虫翅膀振动频率共同判断昆虫类型。昆虫能够在网状结构的昆虫监测箱6中随意进出，昆虫监测箱6内部不放置诱捕信息素，以维持草场原本的生态平衡，确保监测结果准确。

土壤监测架7设置在昆虫监测箱6的下方，用于监测草场中的土壤。土壤监测架7由多条土壤监测杆71构成，土壤监测杆71竖直插入土壤中，土壤监测杆71的长度为所种植物成熟时的根部长度。土壤监测杆71的不同位置设置有土壤传感单元72，土壤传感单元72的设置数量和间隔可根据实际情况确定，土壤传感单元72需与灌溉管41保持一定间隔，避免因灌溉管41浇水的稀释作用导致土壤传感单元72的检测结果不准确。土壤传感单元72包括湿度传感器、PH传感器和土壤养分检测仪。湿度传感器用于检测土壤含水量，PH传感器用于检测土壤PH值，土壤养分检测仪用于检测土壤含氧量和土壤含氮量，以及硼、锰、铁、铜、钙、镁、硫、氯、硅、锌等元素的含量。

草场生态监测装置还包括环状灯管8，环状灯管8设置在水箱4和植物监测箱5之间，环状灯管8用于在黑暗环境下为植物监测箱5和昆虫监测箱6提供光源，环状灯管8通过与内环连接的支架固定在支杆1上。根据草场种植场地，预先判断此处植物是否会缺少光照，如果某场地缺少光照，将此场地的草场生态监测装置中的环状灯管8，外挂一圈植物生长灯管，保证植物进行光合作用。

进一步地，水箱4的出水口设置有单向阀43，根据湿度传感器测得的土壤含水量以及CCD相机51监测到的叶片厚度打开单向阀43对土壤进行灌溉。水箱4中还设置有活性水离子发生器44，活性水离子发生器44根据土壤养分检测仪测得的土壤含氧量和土壤含氮量调节水箱4中的水的含氮量和含氧量，通过改变水的元素含量及时调节土壤中的元素含量。水箱中还设置有控制器(图中未示出)，控制器分别与单向阀43、活性水离子发生器44和土壤传感单元72连接，控制器用于接收土壤传感单元72检测到的数据，并控制单向阀和活性水离子发生器。

进一步地，如图2所示，草场生态监测装置还包括监测管理中心，监测管理中心分别与植物监测箱5、昆虫监测箱6和土壤监测架7(具体为土壤传感单元72)连接，监测管理中心用于接收并分析植物监测箱5、昆虫监测箱6和传感器测得的数据。监测管理中心分析CCD相机51获得的植物长度、叶片厚度和叶片颜色，将其与各季节正常生长植物的植物长度、叶片厚度和叶片颜色进行比较，判断植物是否正常。监测管理中心分析红外热成像仪52获得的植物图像，当某地的植物图像明显不正常时，需人工检查草场。监测管理中心将昆虫监测箱6获得的昆虫图像和昆虫翅膀振动频率与监测管理中心预先存储的已知昆虫图像和已知昆虫翅膀振动频率，判断草场周边的昆虫种类，当监测管理中心确定有害虫，需人工去草场进行干预。监测管理中心还与水箱中的控制器连接，监测管理中心根据天气预报的降水情况提前1至2天确定是否需要水箱浇水，当天气预报表明近2天有降水，停止控制器对单向阀43和活性水离子发生器44的控制。

本实用新型提供的草场生态监测装置能同时监测土壤、植被和草场环境，并能根据监测到的数据对草场土壤提供合适的水源，监测手段丰富、评价多样化。

本实施例只是对本实用新型构思和实现的说明，并非对其进行限制，在本实用新型构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。

Claims (9)

1.一种草场生态监测装置，其特征在于，所述监测装置包括支杆、曲面太阳能板、蓄电池、水箱、植物监测箱、昆虫监测箱和土壤监测架；

所述曲面太阳能板设置在所述支杆的顶端，用于向所述监测装置供电并给所述蓄电池充电；所述蓄电池设置在所述曲面太阳能板的凹侧；所述水箱设置在所述曲面太阳能板的下方，用于向草场提供水源；所述植物监测箱设置在所述水箱的下方，用于监测草场中的植物；所述昆虫监测箱设置在所述植物监测箱的下方，并位于所述植物监测箱的异侧，所述昆虫监测箱用于监测草场中的昆虫；所述土壤监测架设置在所述昆虫监测箱的下方，用于监测草场中的土壤；

所述植物监测箱包括CCD相机和红外热成像仪；所述CCD相机设置在所述植物监测箱的正面，用于监测草场中的植物长度、叶片厚度和叶片颜色；所述红外热成像仪设置在所述植物监测箱的底面，用于监测植物的病害情况。

2.根据权利要求1所述的草场生态监测装置，其特征在于，所述曲面太阳能板为U形结构；所述曲面太阳能板的两端均设置有凹槽，所述凹槽用于引流雨水，所述凹槽为L形。

3.根据权利要求2所述的草场生态监测装置，其特征在于，所述水箱的进水口通过进水管与所述凹槽连接，所述水箱的出水口通过出水管与多条灌溉管连接，所述灌溉管上开设有灌溉口；所述多条灌溉管横向埋设在不同深度的土壤中。

4.根据权利要求1所述的草场生态监测装置，其特征在于，所述土壤监测架由多条土壤监测杆构成，所述土壤监测杆竖直插入土壤中；所述土壤监测杆的不同位置设置有土壤传感单元，所述土壤传感单元包括湿度传感器、PH传感器和土壤养分检测仪。

5.根据权利要求4所述的草场生态监测装置，其特征在于，所述水箱中设置有活性水离子发生器，所述活性水离子发生器根据所述土壤养分检测仪测得的土壤含氧量和土壤含氮量调节所述水箱中的水的含氮量和含氧量。

6.根据权利要求4所述的草场生态监测装置，其特征在于，所述水箱的出水口设置有单向阀，根据所述湿度传感器测得的土壤含水量以及所述CCD相机监测到的叶片厚度打开单向阀对土壤进行灌溉。

7.根据权利要求1所述的草场生态监测装置，其特征在于，所述昆虫监测箱为网状结构，所述昆虫监测箱内部放置摄像机和振动探测仪；通过摄像机拍摄到的昆虫图像和振动探测仪探测到的昆虫翅膀振动频率共同判断昆虫类型。

8.根据权利要求1所述的草场生态监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括环状灯管，所述环状灯管设置在所述水箱和所述植物监测箱之间，所述环状灯管用于在黑暗环境下为所述植物监测箱和所述昆虫监测箱提供光源。

9.根据权利要求1所述的草场生态监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括监测管理中心，所述监测管理中心分别与所述植物监测箱、所述昆虫监测箱和所述土壤监测架连接，所述监测管理中心用于接收并分析所述植物监测箱、所述昆虫监测箱和所述土壤监测架测得的数据。