[发明专利]一种基于柔性可延展叶面传感器的无线监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线监测系统。特别是涉及一种用于远程监测植物生理状况的基于柔性可延展叶面传感器的无线监测系统.

背景技术

目前被广泛采用的植物测量方案是：将基于刚性材料和封装的传感器安装在植物上直接测量其生理状况，或者安装在植物的生长环境中间接测量影响植物生长的因素。但是，以上测量系统存在以下缺点：1)当前植物监测系统中采用的传感器，都是基于刚性材料和封装的传感器，无法长期贴附于植物表面对植物进行长期连续的监测；2)当前植物监测系统中采用的供电模块、信号处理模块和无线传输模块，都是基于刚性电路，不符合新型柔性可延展传感系统对测量电路的要求；3)直接作用于植物本身的监测装置，传感功能单一，无法同时对同一植物的多种生理状态进行监测；4)当前植物监测系统的各个模块采用平面式分布，系统体积较大，不便于安装和维护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以对植物的多种生理参数同时进行长期直接动态监测的基于柔性可延展叶面传感器的无线监测系统。

本发明所采用的技术方案是：一种基于柔性可延展叶面传感器的无线监测系统，包括供电电路和无线通信模块，还设置有用于采集植物叶片的不同信息的柔性可延展叶面传感器和信号处理单元，所述信号处理单元的信号输入端通过柔性导线连接所述柔性可延展叶面传感器的信号输出端，所述信号处理单元的信号输出端连接无线通信模块，并通过所述的无线通信模块将输出的信号发送到管理终端，所述供电电路连接信号处理单元的电源输入端。

所述的柔性可延展叶面传感器包括有依次设置的载体层、基底层、粘连层、第二绝缘层、用于采集植物叶片的不同信息的传感模块层、金属互连层和第一绝缘层。

所述的植物叶片上的信息包括：温度信息、湿度信息、应变信息、光强信息中的一种以上。

所述的传感模块层是由1个以上的传感模块构成，每一个传感模块用于采集植物叶片上的一种信息，所述的金属互连层是由与所述的传感模块个数相同的1组以上的可延展金属互连线和连接在所述可延展金属互连线输出端的引出电极构成，每一组可延展金属互连线的输入端对应连接一个传感模块。

所述的可延展金属互连线采用能够跟随叶子的生长发生形变的空间可延展的结构或平面可延展的结构。

所述的第一绝缘层和第二绝缘层采用能够跟随叶子的生长发生形变的空间可延展的结构或平面可延展的结构。

所述的空间可延展的结构是空间弯折结构、波浪形结构或岛桥结构，所述的平面可延展的结构是蛇形结构或分形结构。

所述的信号处理单元包括有阻抗分析电路、温度测量电路、应变测量电路和微控制器电路，其中所述阻抗分析电路、温度测量电路和应变测量电路的信号输入端分别通过柔性导线连接柔性可延展叶面传感器的信号输出端，所述阻抗分析电路、温度测量电路和应变测量电路的信号输出端分别连接所述的微控制器电路的信号输入端，所述微控制器电路的信号输出端连接所述无线通信模块。

本发明的一种基于柔性可延展叶面传感器的无线监测系统，各模块均采用柔性基底或封装，适应柔性可延展传感器对测量电路的要求，可以实时对柔性可延展叶面传感器获取的信号进行采集、处理和远距离传输。旨在解决目前植物监测系统与植物机械属性不匹配，体积庞大不便于维护与管理，难以对植物的多种生理参数同时进行直接动态监测的问题。本发明具有如下优点：

1)系统采用柔性可延展叶面传感器作为信号采集前端，传感器能够与叶面紧密贴合并跟随叶子的生长发生形变，长期稳定地对植物进行监测；

2)系统中的柔性可延展传感器包含多个传感单元，可以同时对叶面的不同生理信号进行测量；

3)系统中的供电模块、信号处理模块和无线通讯模块均采用柔性基底，能够适应柔性可延展传感器对测量电路的要求；

4)系统采用多层电路结构，在保证系统性能的同时极大缩小了体积，更能够适应田间监测的要求；

5)系统采用具有远距离传输功能的无线通讯模块，能够实时将直接反应植物生长状况的多种参数传输至管理终端，实现远距离植物生长监控。

附图说明

图1是本发明一种基于柔性可延展叶面传感器的无线监测系统的构成示意图；

图2是本发明一种基于柔性可延展叶面传感器的无线监测系统的构成框图；

图3是本发明中柔性可延展叶面传感器的构成示意图；

图4是本发明中柔性可延展叶面传感器的分解示意图；

图5是本发明柔性可延展叶面传感器中金属互连层和传感模块层的结构示意图。