[发明专利]基于压电材料自供能的大风地带土地资源现状监控系统

说明书

基于压电材料自供能的大风地带土地资源现状监控系统，包括压电阵列风能俘获装置、数据采集与传输模块、路由节点模块、5G协调模块以及网关服务平台，所述压电阵列风能俘获装置设置为一套以上；所述数据采集与传输模块设置为一套以上，且每套均包括传感器和数据发射装置，所述传感器采集数据通过数据发射装置与路由节点模块通信连接；所述路由节点模块通过5G协调模块将通讯协议和数据组传输至网关服务平台。本发明主要应用于大风开阔地带的土质监测，有效监测土壤各个参数，可有效控制水土流失、土地沙漠化及多种土壤污染，以便进行及时治理，节省人力物力，尽可能减少土壤污染造成的损失。

技术领域

本发明属于土地资源管理与监控技术领域，特别是涉及一种大风地带的土地资源监控系统。

背景技术

土地利用是人类依据土地的自然属性与规律，利用一定的生产方式对土地及相关的自然资源进行改造和利用的活动。土地利用是人地关系最直接的物质反映，是全球可持续发展的重要议题。人类活动不仅会改变局部地区地球陆地表面原有土地覆被构成，甚至会影响区域乃至全球的水循环系统与生态系统，带来一系列如大气质量下降、水土流失、地表水污染、地下水过度开采、地面沉降等围绕城市区的环境问题。在土地利用变化中，城市作为人类经济、政治、社会等活动的重要场所，其变化最为快速，环境影响最为剧烈。虽然城市区域覆盖面积只占地球表面中很小的一部分，但长期以来，城市都是土地利用变化所关注的焦点。因此实时的对大面积土壤状况进行监测是可持续发展的重要措施。

土壤水分以及热特性是影响农业生产的重要因素。水分和热量是植物生长四大要素(水、肥、气、热)其中重要的两大因素。从生态学的角度来看，土壤水分是生态系统资源的基础，特别是在旱地，土壤水分是生态系统结构、功能和多样性的主要控制因素之一。土壤含水量的准确测定对农业生产以及土壤水分的研究都非常重要。土壤的热状况对作物生长以及微生物活动影响很大，土壤温度对土壤中许多物理过程都有影响。不同的土壤具有不同的热特性，导致其在储存热量以及热量传输方面有着明显差异，因此土壤温度增减幅度会有不同，了解土壤的热特性有助于研究土壤热、温度变化规律及调节土壤热状况。土壤水分与土壤热恃性的关系非常密切。土壤热特性主要取决于土壤质地、成分、容重、颗粒形状以及含水量等因素。热传导过程受土壤水分的影响较大。对于给定土壤，从含水量数据可以获取热特性参数，也可以根据热特性参数计算得出含水量。土壤的热特性包括热导率、比热以及热扩散系数。热导率描述的是土壤传递热量的能力，其主要受土壤矿物组成、含水量以及孔隙度影响：比热描述的是土壤储存热量的能力，其大小主要取决于土壤固、液、气三相的比热及分别所占的比例；热扩散系数描述的是土壤温度变化的传输速率，受含水量和孔隙度影响较大。土壤中的水热动态经常是耦合的，因此经常将两者结合在一起研究。土壤具有时空变异性，对土壤不同理化性质的同步监测非常重要。小尺度上的测量可以监测土壤的空间变异性，但对测量精度要求很高。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供基于压电材料自供能的大风地带土地资源现状监控系统，主要应用于大风开阔地带的土质监测，有效监测土壤各个参数，可有效控制水土流失、土地沙漠化及多种土壤污染，以便进行及时治理，节省人力物力，尽可能减少土壤污染造成的损失。

基于压电材料自供能的大风地带土地资源现状监控系统，其特征是：包括压电阵列风能俘获装置、数据采集与传输模块、路由节点模块、5G协调模块以及网关服务平台，所述压电阵列风能俘获装置设置为一套以上，且每套压电阵列风能俘获装置均包括压电发电组件、固定基座以及插齿型压电发电材料，所述插齿型压电发电材料设置在压电发电组件上，所述压电发电组件设置在固定基座上；所述数据采集与传输模块设置为一套以上，且每套均包括传感器和数据发射装置，所述传感器采集数据通过数据发射装置与路由节点模块通信连接；所述路由节点模块通过5G协调模块将通讯协议和数据组传输至网关服务平台。