基于无线传感网的森林环境因子监测

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1、燃纖密级不保密ＵＤＣ６３全曰制硕±专业学位研究生学位论文基于无线传感网的森林环境因子监测作者姓名；舒新展指导教师；胡军圃副教授专业学位名称；农业推广硕壬领域名称：农业信息化无线传感器网技术在农林业中的应用研究方向，所在学院：信息工程学院论义提巧日期：２０１５年１２月２１日浙江农林大学２０１５年１２月ＺｈｅｉａｎＡ色ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｊｇｙＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｇ馨ＭｏｎｉｔｏｒｉｎＦｏｒｅｓｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＦａｃｔｏｒ

2、ＢａｓｅｄｏｎＷｉｒｅｌｅｓｓｇＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓＣａｎｄ－ｉｄａｔｅ：ＳｈｕＸｉｎＺｈａｎ乂ｄｖ－Ｇｕｏｉｓｅｒ：ＨｕＪｉｍ乂ｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ：乂ｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｌｎｆｏｒｍａｔｉｚａ村ｏｎＤａｔｅｏｆＳｕｂｍｉｓｓｉｏｎ：Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２１２０１５，ＺｈｅｉａｎＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｊｇｙｉＬｉｌｌａｎｚｈｅｉａｎｒｏｖｉｎｃｅＰ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，ｊｇｐ，Ｄｅ说ｍｂｅｒ，２０１５独创性声明本人声明，，，，所呈交的学位论文在指导

3、老师指导下通过巧的努力取得的成果并且是自己，论文中不包含其他人发撰写的。尽化所知，除了文中作了标注和致谢中己经作了答谢的地方外表或撰写过的研巧成果，也不包含浙江农林大学或巧他教育机构获得学位或证书而使用过的材料。一，都在论文中作Ｔ明确的说明并表示Ｔ谢意与化同对本研巧做出贡献的同志。如彼査有严重侵，由本人承担巧有的责任犯他人知识产权的行为。？Ｈ：巧心Ｉ＾Ａ学位论文作者亲笔签名—．日為巧衣今论文使用授权的说明本人完全Ｔ解浙江农林大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权送交论文的复印件，允许论文被査阅和借阅；学校可Ｗ公布论文的全部或

4、部分内容，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制乎段保存论文。保密，在年后解密可适用本授巧书。□＿／不保密本学位论文属于不保密。回，＂＂（请在方框内打Ｖ）学位论文作者亲笔签名：曰期：山Ｉ乐離半指导教师亲笔签名：円期：＾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，忽视地下止壌在整个生。起初学者将更多的精力都投放在地上植被的研究上态系统中扮演的重要角色一。随着科学的进步发展，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Ｗ本文应用无线传感网来监测森林的环境因子即包括地

5、上林木部分的环境因子也包括地下主壌的环境因子。自从确定将森林环境因子监测分为地上林木和地下±壌两部分，相应的实验设计也从这个思路出发。针对地下止壤环境的监测，己经有微气象学法、静态箱法、动态箱法等技术，但送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ｌ测，但是精度上有欠缺，所Ｗ本文设计了基于ｋａｍａｎ滤波的信息融合算法来提离止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，配合祸度相关法等方

6、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，缺芝一机动性，。因此本文设计了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定律的主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止壤呼吸情况，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，能成功捕捉止壤呼吸动态情况；２、林木无线传感网捕捉到树冠周围温度、湿度、光？箱射送３类气候因子在棒树冠层内都存在较

7、大的时空变化，树冠顶部６７层的太阳￣？箱射强度最大，其次为底部１２层，中间３５层最小３、气温随冠层高度变化趋势；一与太阳辖射强度变化趋势基本致，但顶层与中间层的差异相对于太阳箱射强度的差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福射的波动幅度，这可能是受到白￣天树寇叶片的蒸腾作用波动的影响；５、冠层中间３５层的太阳福射强度随时间的波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的太阳福射强度不同。由上可知，本文设计的无线