一种野外植物根系远程监测装置的制作方法

本发明涉及植物根系监测装置领域，特别是涉及一种野外植物根系远程监测装置。

背景技术：

根是植物适应陆上生活而逐渐形成的器官，它具有吸收、固着、输导、合成、存储和繁殖等功能。只有生长发育良好的根系才能满足植物生长需要。因此，研究根系生长对了解植物对养分水分的需求及其环境的关系具有十分重要的意义。

因作物根系生长在土壤中，致使根系生长分布研究有诸多困难，但随着精准农业的发展和农业生产管理的迫切需要，对小麦根系的研究取得显著进展，同时提出许多根系观测方法，如挖掘法、土钻法、网袋法、同位素法、水培法以及容器法等。传统的田间破坏性取样方法虽然精度较高，但耗时耗力。随着现代高新技术的发展，微根管法为快速、无损、原位、定点监测作物根系生长状况提供了有效途径。利用微根管法可以实现根系生长动态的可视化，其定位准确，可在不同时段对作物根系进行原位重复观测，易于运用图像处理分析技术获得其量化信息。因此，该方法自提出以来被广泛应用于农作物、草地、森林等的根系研究中。

目前，植物根系监测装置主要有美国与加拿大合资公司CID生产的CI-600植物根系生长监测系统、恩奈瑟斯(北京)光机电技术有限公司自主研发的RootScanner-R植物根系原位监测仪以及美国Bartz Technology Corporation公司生产的BTC-100微根窗根系观测系统。但上述的植物根系监测装置均存在操作繁琐，人员必须进行现场监测，且对使用人员技术要求较高等问题，不利于根系的定点监测。此外，现有的植物根系监测装置价格昂贵，一般的个人或单位难以承受，使其推广应用受到一定限制。因此，需要一种操作方便、成本低、效率高、且人员可以进行远程操作监测的根系监测装置来解决上述问题。

技术实现要素：

综上所述，本发明的目的是为了提供一种野外植物根系远程监测装置，该装置克服了现有根系监测装置的缺陷，实现监测装置对植物根系生长状态的远程实时可视化观察，降低监测作业量，提高其效率，同时，降低监测系统的复杂度和综合成本。

为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种野外植物根系远程监测装置，包括尺条、插销、顶盖、4G无线数据终端、充电接口、旋转盘、限位槽、管体、定位盘、充电导线、图像采集装置、用电导线、电源、干燥剂、底盖。

管体的底端设有底盖，其开口端设有顶盖；底盖上部设有干燥剂；干燥剂上部设有电源；管体内设有限位槽和定位盘；限位槽内设有旋转盘；尺条穿过顶盖、旋转盘与管体内的定位盘连接；定位盘与图像采集装置连接；管体的内管壁上安装4G无线数据终端、其外管壁设有充电接口；图像采集装置和4G无线数据终端通过充电导线与电源相连；充电接口通过充电导线与电源相连。

图像采集装置是由2个无线红外数字摄像机、2个红外光源、2个图像存储卡以及连接杆组成，无线红外数字摄像机上设有红外光源和图像存储卡；2个无线红外数字摄像机通过连接杆相连。

上述的尺条设有限位孔和刻度。

上述的插销插入限位孔，用于固定尺条。

上述的定位盘能在管体内沿管壁移动。

上述的管体为透明聚氯乙烯硬管。

上述的旋转盘在限位槽内能自由转动。

上述的4G无线数据终端内置Micro SIM卡。

本发明的优点及有益效果是：

本发明可实现对植物根系原位生长状况的三维可视化远程实时监测，不需要人员在现场进行操作，只需调试好装置后远程控制监测即可，因此，使用上述技术方案所述植物根系监测装置采集根系图像，降低了人员劳动强度和监测成本，实现了远程动态监测，提高了图像采集效率；同时设备结构简单，降低了生产成本；并且，通过对植物根系原位生长状况进行分析，能直观反映植物根系在土壤介质中的生长状况和根系的动态生长周期。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中顶端的剖面放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、2所示，一种野外植物根系远程监测装置，包括尺条1、插销4、顶盖5、4G无线数据终端6、充电接口7、旋转盘8、限位槽9、管体10、定位盘11、充电导线12、图像采集装置、用电导线16、电源18、干燥剂19、底盖20。

管体10的底端设有底盖20，其开口端设有顶盖5；底盖20上部设有干燥剂19；干燥剂19上部设有电源18；管体10内设有限位槽9和定位盘11；限位槽9内设有旋转盘8；尺条1穿过顶盖5、旋转盘8与管体10内的定位盘11连接；定位盘11与图像采集装置连接；管体10的内管壁上安装4G无线数据终端6、其外管壁设有充电接口7；图像采集装置和4G无线数据终端6通过充电导线16与电源18相连；充电接口7通过充电导线12与电源18相连。

图像采集装置是由2个无线红外数字摄像机13、2个红外光源14、2个图像存储卡15、连接杆17组成，无线红外数字摄像机13上设有红外光源14和图像存储卡15；2个无线红外数字摄像机13通过连接杆17相连。

尺条1设有限位孔2和刻度3。

实施例

管体10采用PVC透明硬管，长设为2.0m，直径设为60mm，该管体10具有透明度高、抗高压。

管体10的顶盖5和底盖20采用硬塑料材料制作，顶盖5采用卡套连接，底盖20采用螺纹连接，均可拆卸。

管体10底部铺有一层干燥剂19，干燥剂19的主要成分为无水氯化钙，防止设备受潮损坏。

将管体10以一定的角度埋于被测植物旁，通过2个无线红外数字摄像机13观察被测植物根系的整体生长状况，由于采用了2个无线红外数字摄像机13，可以观察到不同深度的根系情况。在本实施例中，管体10以水平倾斜45°埋于地下。

电源18为50000mAh小型大容量移动电源，设置在微根管底部的干燥剂19上，输入电压为5V，输出电压为5V，用于为无线红外数字摄像机13和4G无线数据终端6供电，充电接口7用于为移动电源15充电，在本实施例中，充电接口7外接太阳能发电板。

尺条1、插销4、旋转盘8和限位槽9的组合用于调整无线红外数字摄像机13的拍摄角度和深度。使用时，先通过抽拉尺条1使无线红外数字摄像机13到达监测的深度，然后旋转尺条1找到最佳观测位，再在尺条1的限位孔2内插入插销4固定尺条。其中，尺条1的侧面设有刻度3，方便计算出无线红外数字摄像机13所在深度。在本实施例中，尺条1、旋转盘8和限位槽9都采用硬塑料材料制成，插销4采用铝合金材料制成。

4G无线数据终端6内嵌Micro SIM卡的，用于和外部移动网络连接，同时提供WiFi信号，使无线红外数字摄像机13联入外部网络实现远程监控。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。