本實用新型涉及農業(yè)技術領域，具體涉及一種便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置。

背景技術：

隨著農業(yè)信息化快速發(fā)展，操作便捷的植被生理生態(tài)指數(shù)信息調查手段成為迫切需要。

傳統(tǒng)采用田間樣本獲取、實驗室儀器測量、使用紙和筆記錄測量結果的方式不僅效率低、成本高，而且由于采集樣本的生理信息被不同程度的破壞，導致調查結果不準確，同時，由于調查對象為植被，其生長狀態(tài)信息變化速度較快，傳統(tǒng)調查手段的效率低勢必會造成調查結果的時間跨度大，從而導致調查結果的誤差較大。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本實用新型提供一種便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置，由于集成了紅外光譜傳感器、近紅外光譜傳感器、熱紅外光譜傳感器、超聲波傳感器和GPS位置傳感器，因此可以實時獲取較為全面和準確的植被生理生態(tài)指數(shù)監(jiān)測數(shù)據。

為解決上述技術問題，本實用新型提供以下技術方案：

一種便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置，包括：監(jiān)測箱體；所述監(jiān)測箱體的頂面設置有紅外光譜傳感器、近紅外光譜傳感器、熱紅外光譜傳感器和超聲波傳感器；所述監(jiān)測箱體中設置有GPS位置傳感器；

所述監(jiān)測箱體的側面設置有箱體總開關以及用于分別控制紅外光譜傳感器、近紅外光譜傳感器、熱紅外光譜傳感器、超聲波傳感器和GPS位置傳感器啟動或關閉的子開關。

優(yōu)選地，所述紅外光譜傳感器的中心波長為630nm。

優(yōu)選地，所述近紅外光譜傳感器的中心波長為800nm。

優(yōu)選地，所述熱紅外光譜傳感器的中心波長為2500nm。

優(yōu)選地，所述裝置還包括：鋰電池和太陽能電池板，所述太陽能電池板設置在所述監(jiān)測箱體的底面。

優(yōu)選地，所述裝置還包括：定時器；

所述紅外光譜傳感器、近紅外光譜傳感器、熱紅外光譜傳感器、超聲波傳感器和/或GPS位置傳感器根據定時器中設定的定時時刻進行數(shù)據采集。

優(yōu)選地，所述裝置還包括：存儲器；所述存儲器，用于存儲所述紅外光譜傳感器、所述近紅外光譜傳感器、所述熱紅外光譜傳感器、所述超聲波傳感器和所述GPS位置傳感器采集的數(shù)據以及采集時間。

優(yōu)選地，所述裝置還包括：處理器；所述處理器，用于利用預先存儲的公式對所述紅外光譜傳感器和所述近紅外光譜傳感器采集的光譜數(shù)據進行處理，得到歸一化植被指數(shù)NDVI、葉面積指數(shù)LAI、葉綠素a和b含量Cab、植被覆蓋度FVC、預測產量Yield和推薦氮肥施用量Nc。

優(yōu)選地，所述裝置還包括：數(shù)據接口和數(shù)據傳輸線；

所述紅外光譜傳感器、近紅外光譜傳感器、熱紅外光譜傳感器、超聲波傳感器和GPS位置傳感器共用一條所述數(shù)據傳輸線；

所述數(shù)據接口為4插針的接口形式，4插針分別連接數(shù)據傳輸線、工作狀態(tài)線、電源正極和地線。

優(yōu)選地，所述裝置還包括：與所述監(jiān)測箱體底部連接的操作桿。

由上述技術方案可知，本實用新型提供的便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置，由于集成了紅外光譜傳感器、近紅外光譜傳感器、熱紅外光譜傳感器、超聲波傳感器和GPS位置傳感器，因此可以實時獲取較為全面和準確的植被生理生態(tài)指數(shù)監(jiān)測數(shù)據，相對于現(xiàn)有技術中人工獲取植被生理生態(tài)數(shù)據的方式，本實施例提供的便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置，具有操作便捷，獲取數(shù)據實時性高、準確率高、獲取數(shù)據較為全面等優(yōu)勢。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型一實施例提供的便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置的一種結構示意圖；

圖2是本實用新型一實施例提供的便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置的另一種結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本實用新型一實施例提供了一種便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置，參見圖1，包括：監(jiān)測箱體1；所述監(jiān)測箱體1的頂面設置有紅外光譜傳感器11、近紅外光譜傳感器12、熱紅外光譜傳感器13和超聲波傳感器14；所述監(jiān)測箱體中設置有GPS位置傳感器15；所述GPS位置傳感器15可以設置在所述監(jiān)測箱體1的頂面，也可以設置在所述監(jiān)測箱體1的內部。

所述監(jiān)測箱體1的側面設置有箱體總開關20以及用于分別控制紅外光譜傳感器11、近紅外光譜傳感器12、熱紅外光譜傳感器13、超聲波傳感器14和GPS位置傳感器15啟動或關閉的子開關21～25。

其中，子開關21用于控制紅外光譜傳感器11的啟動或關閉；子開關22用于控制近紅外光譜傳感器12的啟動或關閉；子開關23用于控制熱紅外光譜傳感器13的啟動或關閉；子開關24用于控制超聲波傳感器14的啟動或關閉；子開關25用于控制GPS位置傳感器15的啟動或關閉；

參見圖1，優(yōu)選地，所述監(jiān)測箱體1的長寬高分別為13cm、10cm、8cm，帶有紅外光譜傳感器11、近紅外光譜傳感器12、熱紅外光譜傳感器13、超聲波傳感器14和GPS位置傳感器15的監(jiān)測箱體1的總質量為750g?？梢姳緦嵤├峁┑谋銛y式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置操作起來較為輕便。在具體使用時，可以通過圖2所示的操作桿以及操作手柄將監(jiān)測箱體1的頂面對準待監(jiān)測的目標植被，以獲取目標植被的生理生態(tài)監(jiān)測數(shù)據。

本實施例提供的便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置，由于集成了紅外光譜傳感器、近紅外光譜傳感器、熱紅外光譜傳感器、超聲波傳感器和GPS位置傳感器，因此可以實時獲取較為全面和準確的植被生理生態(tài)指數(shù)監(jiān)測數(shù)據，相對于現(xiàn)有技術中人工獲取植被生理生態(tài)數(shù)據的方式，本實施例提供的便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置，具有操作便捷，獲取數(shù)據實時性高、準確率高、獲取數(shù)據較為全面等優(yōu)勢。

在一種可選實施方式中，所述紅外光譜傳感器的中心波長為630nm；所述近紅外光譜傳感器的中心波長為800nm；所述熱紅外光譜傳感器的中心波長為2500nm。其中，630nm的紅外光譜傳感器和800nm的近紅外光譜傳感器分別為入射光傳感器和反射光傳感器。

這里，采用三種不同波長的光譜傳感器來探測植被光譜信息，其中，630nm和800nm的光譜傳感器的使用能很好的測定植被的生理信息，2500nm的熱紅外光譜傳感器對于測定植被生態(tài)信息。

在一種可選實施方式中，所述裝置還包括：鋰電池30和太陽能電池板40，所述太陽能電池板40設置在所述監(jiān)測箱體1的底面。

這里，采用內部鋰電池供電和外部太陽能電池板供電兩種供電方式，供電電壓為9～12v，在無外部太陽能電池板供電的情況下自動使用內部鋰電池，而在接外部太陽能電池板時會自動給內部鋰電池充電。

在一種可選實施方式中，所述裝置還包括：定時器(圖中未示出)；所述紅外光譜傳感器11、近紅外光譜傳感器12、熱紅外光譜傳感器13、超聲波傳感器14和/或GPS位置傳感器15根據定時器中設定的定時時刻進行數(shù)據采集。

在一種可選實施方式中，所述裝置還包括：存儲器(圖中未示出)；所述存儲器，用于存儲所述紅外光譜傳感器、所述近紅外光譜傳感器、所述熱紅外光譜傳感器、所述超聲波傳感器和所述GPS位置傳感器采集的數(shù)據以及采集時間。

在一種可選實施方式中，所述裝置還包括：處理器(圖中未示出)；所述處理器，用于利用預先存儲的公式對所述紅外光譜傳感器11和所述近紅外光譜傳感器12采集的光譜數(shù)據進行處理，得到歸一化植被指數(shù)NDVI、葉面積指數(shù)LAI、葉綠素a和b含量Cab、植被覆蓋度FVC、預測產量Yield和推薦氮肥施用量Nc。

這里，根據預先存儲的公式可以理解為歸一化植被指數(shù)處理模型、葉面積指數(shù)處理模型、葉綠素a和b含量處理模型、植被覆蓋度處理模型、預測產量處理模型和推薦氮肥施用量處理模型，利用紅外光譜傳感器11和近紅外光譜傳感器12采集的光譜數(shù)據，通過這些預存的模型，采用處理器計算得到歸一化植被指數(shù)NDVI、葉面積指數(shù)LAI、葉綠素a和b含量Cab、植被覆蓋度FVC、預測產量Yield和推薦氮肥施用量Nc。這里，處理器可以為CPU或硬件電路板。

在一種可選實施方式中，所述裝置還包括：數(shù)據接口50和數(shù)據傳輸線(圖中未示出)；所述紅外光譜傳感器11、近紅外光譜傳感器12、熱紅外光譜傳感器13、超聲波傳感器14和GPS位置傳感器15共用一條所述數(shù)據傳輸線；

這里，所述紅外光譜傳感器11、近紅外光譜傳感器12、熱紅外光譜傳感器13、超聲波傳感器14和GPS位置傳感器15使用異步數(shù)據傳輸?shù)姆绞焦餐捎靡桓鶖?shù)據傳輸線輸出采集的原始數(shù)據，簡便了裝置結構。

這里，數(shù)據接口50采用4根插針的形式，其中一根連接數(shù)據傳輸線，一根連接工作狀態(tài)線，一根連接電源正極，一根連接地線。

此外，所述裝置還包括：電源充電接口(圖中未示出)，為避免和數(shù)據接口50混淆，設計電源接充電接口為2插針形式。

在一種可選實施方式中，所述裝置還包括：設置在所述監(jiān)測箱體底部的顯示器(圖中未示出)，所述顯示器用于顯示所述紅外光譜傳感器11、近紅外光譜傳感器12、熱紅外光譜傳感器13、超聲波傳感器14和GPS位置傳感器15采集的數(shù)據信息。

此外，顯示器上還設置有控制器按鈕，分別為“模式”、“采集”、“顯示”、“GPRS”、“WIFI”，通過“模式”按鈕自由切換裝置工作模式(模式說明如下表1所示)，裝置內部集成了數(shù)據分析處理硬件電路板，同時在電路板上集成GPRS模塊、電源管理模塊、SIM卡模塊等，負責接收各個傳感器傳輸過來的數(shù)據，并分析處理，存儲在內部TF卡中。其中在TF卡中的存儲格式為excel表格的形式，每一條數(shù)據對應表格中一條記錄，每個excel表格都是以開機時間點來命名，

表1

此外，顯示器除了用于顯示所述紅外光譜傳感器11、近紅外光譜傳感器12、熱紅外光譜傳感器13、超聲波傳感器14和GPS位置傳感器15采集的數(shù)據信息之外，還用于顯示處理器處理完后獲取的數(shù)據，這些數(shù)據包括歸一化植被指數(shù)NDVI、葉面積指數(shù)LAI、葉綠素Cab、植被覆蓋度FVC、預測產量Yield、推薦氮肥施用量Nc、GPS位置信息(包含緯度N，精度E和海拔高度High，其中經緯度為NMEA0183標準格式數(shù)據)、冠層溫度信息Temp、株高Dis等。

在本實施例中，植被覆蓋度FVC的單位為百分比，并記植被全覆蓋時為1；葉綠素含量Cab單位為ug/cm2；預測產量Yield單位為kg/畝；推薦氮肥施用量Nc單位為kg/畝；經緯度采用標準NMEA0183協(xié)議數(shù)據格式，株高單位為cm，溫度單位是攝氏度。

優(yōu)選地，顯示屏顯示信息主要包括兩部分，一部分是裝置的工作狀態(tài)參數(shù)信息，例如包括電池電量、GPRS無線信號強度、工作模式、開(關)GPRS、開(關)WIFI信號等、采集數(shù)據序列號；另一部分是裝置獲取的指標參數(shù)信息。

在一種可選實施方式中，參見圖2，所述裝置還包括：與所述監(jiān)測箱體1底部連接的操作桿2以及與操作桿2連接的操作手柄3。手握操作手柄3使得監(jiān)測箱體1的頂部對準目標植被，進而可以獲取目標植被的生理生態(tài)監(jiān)測數(shù)據。這種方式屬于手持式移動監(jiān)測，數(shù)據實時顯示且同步記錄在內置TF卡中。在另一種可選實施方式中，還可以通過支架實現(xiàn)固定位置監(jiān)測。

在一種可選實施方式中，所述裝置還包括與所述監(jiān)測箱體1底部連接的連接桿以及與用于固定所述連接桿的支架，這樣利用支架將監(jiān)測箱體1固定在同一個地方長期觀測，數(shù)據實時遠程發(fā)送到服務器端。

本實用新型充分利用了植被生長過程中最能反應植被健康長勢好壞的生理生態(tài)指標來作為研究對象，并使用三種不同波長的光譜傳感器來探測植被光譜信息，其中，630nm和800nm的光譜傳感器的使用能很好的測定植被的生理信息，2500nm的熱紅外光譜傳感器對于測定植被生態(tài)信息，GPS位置傳感器和超聲波測距傳感器的進一步結合使得對植被測量和計算的指標更加豐富，更能準確反映出植被生理生態(tài)信息，為農業(yè)生產決策提供可靠的信息服務。采用便攜式設計和數(shù)據實時在線實時監(jiān)測的方式，使得操作更加簡便，同時通過觀察實時的測量結果，可以進行快速數(shù)據篩選，同時集成GPRS模塊，使得固定式觀測，數(shù)據遠程傳輸成為一種新的使用模式。

本實用新型提供的集成紅、近紅、熱紅外波段光譜傳感器、GPS位置傳感器、超聲波傳感器的便攜式植被生理生態(tài)監(jiān)測裝置能夠同時監(jiān)測歸一化植被指數(shù)NDVI、葉面積指數(shù)LAI、葉綠素Cab、植被覆蓋度FVC、預測產量Yield、推薦氮肥施用量Nc、GPS位置信息、冠層溫度信息Temp、株高Dis等多種信息，采用小型化和輕型化的設計使得測量過程更加方便，同時，對于獲取的數(shù)據采用實時在線處理并得到分析結果的方式，為更好的滿足現(xiàn)代農業(yè)信息化過程中對多種植被生理生態(tài)指數(shù)信息快速獲取的需求提供有效的監(jiān)測手段，為更好的科學生產提供便利。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上實施例僅用于說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。