[发明专利]一种岩溶区光伏电站场区土壤微环境监测预测系统和应用

说明书

本发明公开了一种岩溶区光伏电站场区土壤微环境监测预测系统和应用，该系统包括光伏场区监测系统和场外监测系统；系统包括支撑模块、环境监测模块、数据采集存储模块、供能模块；其中环境监测模块包括土壤温度、湿度、盐分、热通量传感器等。场内监测模块安装在光伏组件行间中轴线和组件前檐、后檐、中垂线位置，场外监测模块安装在支撑模块旁无干扰处，分3个深度埋设；数据采集存储模块安装在支撑模块上，与监测模块连接；供能模块安装在支撑模块上，为数据采集存储模块供能；土壤生物学表征通过采样化验获得。本发明破解目前针对喀斯特区大型光伏电站场区土壤环境异质性特征长期连续定位监测方法缺失的瓶颈，全面、精确获取土壤数据。

技术领域

本发明涉及光伏电站场区土壤环境监测技术，特别涉及一种能够实现岩溶区大型光伏电站光伏组件影响下土壤生物与非生物微环境时空特征的监测预测系统和方法。

背景技术

光伏发电作为我国大力发展的零碳能源之一，承担电力系统的低碳重任。我国喀斯特区主要分布区之一云南省境内太阳能较丰富，可用于光伏开发的喀斯特面积位居全国首位。将光伏发电与石漠化生态治理有机融合，是未来云南省打造世界一流“绿色能源牌”的重要发展方向。

光伏电站建设运行对场区土壤的影响具有长期性、异质性特征，变化土壤环境影响区域土壤生物学特征，进而影响光伏电站场区土壤健康，制约植被生态恢复和固碳增汇功能。摸清光伏电站场区土壤的异质性生境特征是破解这一难题的关键环节。

但是传统的土壤监测系统覆盖面窄，多为单点监测，如中国专利CN111765919B，所监测的土壤为边坡植被生长环境的单点监测，且仅监测了非生物参数。单点非生物参数监测对于岩溶区光伏电站光伏板影响下土壤异质性微环境监测具有非常大的局限性，难以全面识别光伏场区土壤异质性环境特征，影响光伏场区植被恢复方案设计和生态管理。同时，针对喀斯特区土层薄、保水性差、光伏电站用地类型，传统的监测深度设置方法并不适宜光伏电站场区监测，可操作性差、经济性差、获取数据价值低。因此，传统监测方法的结果对微环境特征变化机制的不明确，限制了对光伏系统中植被恢复、土壤改良、固碳增汇的研究。

基于上述分析，亟待研发一种喀斯特地区光伏电站光伏板影响下的土壤生物与非生物微环境监测的新方法，解决传统土壤监测方法难以获取光伏阵列影响下土壤垂直和水平空间异质性特征数据的不足，奠定岩溶区光伏电站场区植被生态恢复、土壤健康评价的数据和理论基础。

发明内容

鉴于上述不足，本发明通过对光伏电站的长期调研和考察，对光伏电站建设后光伏组件不同遮荫程度的异质性微环境的长期观测研究，研发出一套全面系统监测光伏电站建设后不同光伏板影响区土壤微环境特征差异的方法，监测效果显著。

本发明目的在于提供一种高效、全面、经济的岩溶区光伏电站场区土壤微环境监测预测系统和方法，破解常规监测方法所得数据代表性差、精度低、时空分异规律不清晰等瓶颈。

为了实现上述目的，本发明提供了一种岩溶区光伏电站场区土壤微环境时空特征的监测预测系统和方法，包括：

光伏场区监测系统，安装在场区中心；

光伏场外监测系统，距场区边缘100m处平坦、无遮挡、无人类活动干扰区；

场区支撑模块和场外支撑模块，所述场区支撑模块高度高于光伏组件最高边缘1m，安装在光伏组件行间中轴线上；所述场外支撑模块高度高出地面3m；

环境监测模块，包括数据传感器和数据传输线，数据传感器埋设在土壤层中，用于监测土壤温度、湿度、盐分、热通量数据，通过数据传输线传输数据至数据采集存储模块；

数据采集存储模块，安装在支撑模块上，包括保护壳体、信号处理组件、计算存储组件、无线通讯组件、在线存储云平台，通过数据传输线与环境监测模块进行数据通讯，通过无线通讯组件将数据上传至在线存储云平台；