基于无线传感网的森林环境因子监测

发布时间：2016-12-07 12:09

  本文关键词：基于无线传感网的森林环境因子监测，由笔耕文化传播整理发布。

《浙江农林大学》 2015年

基于无线传感网的森林环境因子监测

舒新展  

【摘要】：在全球温室效应的大背景下,森林环境系统在整个气候变化中扮演着相当重要的角色。起初,学者将更多的精力都投放在地上植被的研究上,忽视地下土壤在整个生态系统中扮演的重要角色。随着科学的进一步发展,学者发现作为完整的生态系统,地上地下部分都是及其重要的,所以本文应用无线传感网来监测森林的环境因子,即包括地上林木部分的环境因子也包括地下土壤的环境因子。自从确定将森林环境因子监测分为地上林木和地下土壤两部分,相应的实验设计也从这个思路出发。针对地下土壤环境的监测,已经有微气象学法、静态箱法、动态箱法等技术,但这些技术都或多或少的存在着弊端,并不适合长期、连续、多点的监测,而本文使用的监测仪造价低,并能通过无线传感网自动组网进行大范围的布点监测,但是精度上有欠缺,所以本文设计了基于kalman滤波的信息融合算法来提高土壤呼吸监测仪的精度。此外,针对地上林木的监测,目前应用最多的是通量塔,其在监测大范围生态环境变化中有很好的表现,配合涡度相关法等方法的应用,通量塔已经成为森林监测重要手段。然而,通量塔的搭建造价较昂贵,且只能定点监测,缺乏机动性。因此本文设计了一套基于无线传感网的树冠监测系统来进行监测,并对独立的林木布设了大量的传感器进行探测。实验研究结果表明：1、基于fick定律的土壤碳通量监测仪可行,能实现野外长时间不间断的实时监测土壤呼吸情况,并通过基于kalman滤波算法的并联信息融合算法和序贯滤波信息融合算法两种信息融合算法的优化,仪器的误差稳定在8%左右,能成功捕捉土壤呼吸动态情况；2、林木无线传感网捕捉到树冠周围温度、湿度、光辐射这3类气候因子在樟树冠层内都存在较大的时空变化,树冠顶部6-7层的太阳辐射强度最大,其次为底部1-2层,中间3～5层最小；3、气温随冠层高度变化趋势与太阳辐射强度变化趋势基本一致,但顶层与中间层的差异相对于太阳辐射强度的差异要小；4、相对湿度的变化趋势与气温保持完全相反的趋势。对时间上动态变化,气温和相对湿度在白天的波动幅度要大于顶层太阳辐射的波动幅度,这可能是受到白天树冠叶片的蒸腾作用波动的影响；5、冠层中间3～5层的太阳辐射强度随时间的波动幅度较大,这是因为树冠内叶片空间分布异质性,使得太阳高度角变化时能接收到的太阳辐射强度不同。由上可知,本文设计的无线传感网系统能够担负监测森林环境因子的重担,而且整个系统的造假便宜,能够实现大范围、长时间的野外监测。

【关键词】：
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5;S718.5
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张明锦;陈良华;张丹桔;张艳;刘华;李勋;杨万勤;张健;;马尾松人工林窗对红椿凋落叶分解过程中微生物生物量的影响[J];生态学杂志;2015年10期

2 张艳;张丹桔;张健;杨万勤;邓长春;李建平;李勋;唐仕姗;张明锦;;马尾松人工林林窗大小对两种凋落叶难降解物质含量的影响[J];植物生态学报;2015年08期

3 郑龙;金光;钮俊;王千;;基于无线传感网与智能终端的环境监测系统[J];数据通信;2015年02期

4 刘琼阁;彭道黎;黄国胜;曾伟生;王雪军;;东北云杉相容性立木材积和地上生物量模型研建[J];北京林业大学学报;2015年02期

5 罗来俊;何敏;;无线传感网技术在环境监测中的研究与应用[J];科技广场;2015年01期

6 范跃新;杨玉盛;郭剑芬;杨智杰;陈光水;谢锦升;钟小剑;徐玲琳;;中亚热带常绿阔叶林不同演替阶段土壤呼吸及其温度敏感性的变化[J];植物生态学报;2014年11期

7 武荣盛;孙小龙;顾润源;乌兰巴特尔;马耀明;;内蒙古克氏针茅草原生态系统碳通量数据质量评价及日和季节变化特征[J];生态学杂志;2014年11期

8 江杰;杨伟林;;基于无线传感网的矿井环境监测系统设计[J];数字技术与应用;2014年05期

9 施璐璐;骆争荣;夏家天;赵文娟;吴友贵;丁炳扬;;亚热带中山常绿阔叶林木本植物幼苗数量动态及其与生境的相关性[J];生态学报;2014年22期

10 郭咏新;张臻;毛剑琴;周克敏;;超磁致伸缩作动器的率相关Hammerstein模型与H_∞鲁棒跟踪控制[J];自动化学报;2014年02期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 胡凯明;文立华;;PBP驱动器率相关迟滞特性研究及其线性化控制[J];机械工程学报;2016年12期

2 钟佳宇;;基于WSN的环境监测技术探讨[J];江西建材;2016年10期

3 蔡云清;金光;张黎;苏成龙;薛波;;基于路灯网络的城市智慧环境监测系统[J];数据通信;2016年02期

4 徐云岩;宫渊波;付万权;崔亚潇;陈耀嘉;张海涛;;川南马尾松低效林不同改造措施对土壤碳、氮特征及其碳稳定性的影响[J];水土保持学报;2016年01期

5 刘殿君;张金鑫;卢琦;李旭;武哲;;极端干旱区增雨对泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)群落土壤呼吸温度敏感性的影响[J];生态学杂志;2016年03期

6 王清奎;李艳鹏;张方月;贺同鑫;;短期施氮肥降低杉木幼林土壤的根系和微生物呼吸[J];植物生态学报;2015年12期

7 郑聪慧;贾黎明;孙操稳;魏松坡;段劼;;华北地区栓皮栎根径相关模型及材积表研建[J];北京林业大学学报;2015年11期

8 贺同鑫;李艳鹏;张方月;王清奎;;林下植被剔除对杉木林土壤呼吸和微生物群落结构的影响[J];植物生态学报;2015年08期

9 周丽梦;周荣飞;吴梦斯;叶珍林;丁炳扬;骆争荣;;百山祖常绿阔叶林种子雨组成及特点[J];植物研究;2015年01期

10 宋召青;龙玉峰;孙俊平;;迟滞非线性系统的建模与控制研究综述[J];海军航空工程学院学报;2014年06期

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 欧江;张捷;崔宁洁;陈亚梅;张健;杨万勤;刘洋;;采伐林窗对马尾松人工林土壤微生物生物量的初期影响[J];自然资源学报;2014年12期

2 况润元;罗卫;张萌;万文韬;杨惠晨;李大千;;基于遥感的赣江源地区地表生态环境评价[J];江西理工大学学报;2014年05期

3 刘瑞龙;杨万勤;吴福忠;谭波;王文君;;川西亚高山/高山森林凋落物分解过程中土壤动物群落结构及其多样性动态[J];应用与环境生物学报;2014年03期

4 徐李亚;杨万勤;李晗;倪祥银;何洁;吴福忠;;高山森林林窗对凋落物分解过程中水溶性氮和磷的影响[J];水土保持学报;2014年03期

5 崔宁洁;刘洋;张健;杨万勤;欧江;张捷;邓长春;李建平;;林窗对马尾松人工林植物多样性的影响[J];应用与环境生物学报;2014年01期

6 吴君君;杨智杰;刘小飞;熊德成;林伟盛;陈朝琪;王小红;;米槠和杉木人工林土壤呼吸及其组分分析[J];植物生态学报;2014年01期

7 张源峰;;Zigbee技术在环境监测中的研究与应用[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2013年04期

8 范跃新;杨玉盛;杨智杰;谢锦升;陈光水;钟小剑;郭剑芬;;中亚热带常绿阔叶林不同演替阶段土壤活性有机碳含量及季节动态[J];生态学报;2013年18期

9 顾润源;武荣盛;吴菊秀;孙小龙;马耀明;杨铁刚;;内蒙古半干旱草原下垫面地表辐射特征[J];干旱区地理;2013年05期

10 夏桢;;无线传感器网络技术在图书馆智能化中的应用[J];高校图书馆工作;2013年05期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘宁;;面向现代农业的无线传感网容错路由设计[J];安徽农业科学;2012年18期

2 邹金秋;周清波;杨鹏;吴文斌;黄青;;无线传感网获取的农田数据管理系统集成与实例分析[J];农业工程学报;2012年02期

3 谭石坚;董明利;寿国梁;;基于ZigBee技术的低功耗温室监测系统设计[J];农机化研究;2014年10期

4 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 李密;吕钊;于晶;;无线传感网的软件设计[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集（下册）[C];2009年

2 艾春丽;张凤登;刘荣鹏;;无线传感网能量监测方法研究[A];第八届工业仪表与自动化学术会议论文集[C];2007年

3 杨峰;孙玲玲;汪大卓;;一种基于无线传感网的呼叫服务系统设计[A];浙江省电子学会2009学术年会论文集[C];2009年

4 张景乔;胡文;戴一冕;;基于分布式压缩感知算法的无线传感网能耗分析[A];第十七届全国青年通信学术年会论文集[C];2012年

5 吕亮;郦苏丹;卢泽新;;基于力学模型的无线传感网层次化拓扑生成算法[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集（上册）[C];2008年

6 田世伟;戴卫恒;李广侠;吕晶;徐荣;程佳亮;;协同定位研究综述[A];第四届中国卫星导航学术年会论文集-S9 组合导航与导航新方法[C];2013年

7 李平;;基于无线传感网的停车信息服务系统及业务研究[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（下）[C];2009年

8 苏斓;仝杰;张庚;刘革;周立逾;;6LoWPAN与ZigBee等无线传感网互联技术架构的研究[A];2013年中国通信学会信息通信网络技术委员会年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 武文权;[N];计算机世界;2008年

2 郑欣;[N];人民邮电;2010年

3 一文;[N];中国冶金报;2006年

4 记者　 徐瑞哲;[N];解放日报;2006年

5 本报记者 彭东;[N];科技日报;2007年

6 贵州大学土木建筑工程学院建筑032班 向雯;[N];贵州民族报;2008年

7 记者 陈雪峰　通讯员 冯成 尚晓天;[N];嘉兴日报;2009年

8 许琦敏;[N];文汇报;2008年

9 记者　　陈培华　通讯员　　金骏　曹劲波;[N];浙江日报;2006年

10 南湖区新闻采编中心 金骏;[N];嘉兴日报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 周黎鸣;无线传感网中节点位置和数据的隐私保护研究[D];北京邮电大学;2015年

2 王娜;无线传感网节点信任检测量化模型与方法研究[D];华东师范大学;2015年

3 陈分雄;无线传感网中事件监测的压缩感知与异常检测算法研究[D];中国地质大学;2013年

4 郭江鸿;无线传感网若干安全问题研究[D];西安电子科技大学;2013年

5 陈友荣;无线传感网生存时间优化算法的研究[D];浙江工业大学;2011年

6 曾迎之;无线传感网密钥管理关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年

7 张海涛;无线传感网中数据传输调度研究[D];北京邮电大学;2012年

8 应蓓华;用于无线传感网的低能耗数据压缩[D];清华大学;2010年

9 童孟军;无线传感网能量有效路由协议的研究[D];浙江工业大学;2012年

10 赵博;适用于无线传感网的射频收发机的关键技术[D];清华大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王飞;无线传感网中基于梯度的能量感知分簇拓扑算法研究[D];郑州大学;2015年

2 张骞;基于蜂群的无线传感网区域覆盖优化算法研究[D];中国矿业大学;2015年

3 杨言安;ZigBee无线传感网系统设计与实现[D];山西大学;2015年

4 顾鹏;无线传感网目标定位系统的研究及实现[D];电子科技大学;2014年

5 赵坤;区域高密度无线传感网的设计与实现[D];复旦大学;2014年

6 张家宁;基于太阳能的无线传感网节点设计与能量优化[D];大连理工大学;2015年

7 许博;无线传感网中基于路由优化的拥塞控制[D];江南大学;2015年

8 童莉;基于测距的无线传感网定位算法的研究[D];安徽工程大学;2015年

9 冯兰兰;无线传感网的路由算法研究[D];河北科技大学;2015年

10 李朝辉;基于环境能量收集技术的无线传感网研究与设计[D];杭州电子科技大学;2015年

  本文关键词：基于无线传感网的森林环境因子监测，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：207226