CN104089705B - 一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统及检测方法，其特征在于：检测系统包括一锁紧机构、一电动空芯旋转装置、一圆柱形立杆和一旋转式红外测温装置；锁紧机构与电动空芯旋转装置固定连接，电动空芯旋转装置通过锁紧机构设置在圆柱形立杆上，通过锁紧机构调节电动空芯旋转装置在圆柱形立杆上的位置；旋转式红外测温装置连接在电动空芯旋转装置上，通过电动空芯旋转装置调节旋转式红外测温装置在水平方向的旋转角度，旋转式红外测温装置对作物冠层温度进行检测，并传输至电动空芯旋转装置进行处理，电动空芯旋转装置将处理得到的作物冠层温度平均值传输至上位机。本发明可以广泛应用于农田灌溉管理、陆面生态状况监测等领域。

Description

一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种作物冠层温度检测系统及检测方法，特别是关于一种用于作物缺水诊断、农田灌溉决策、陆面生态状况监测的摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统及检测方法。

背景技术

根据能量平衡原理，作物冠层温度与空气温度的差值能够直观反映蒸散发状况，进而推求作物水分胁迫指数CWSI。1977年Jackson采用正午的热红外地表温度与气温差估算全天的显热通量，进而揭示了作物冠层温度与实际蒸散发量的密切关系。作物的冠层温度已成为农田蒸散和耗水研究、气象遥感等领域中的一个重要参数。在农业水土管理研究中常用冠层-气温差(Tc-Ta，简称冠气温差)这一指标，由于其测定简便迅速且具有良好物理基础和生理机制而能够得以普遍应用。利用手持红外测温枪在田间尺度可以灵活方便获取作物冠层温度并进行旱情检测和灌溉管理，航空和卫星遥感可以获得非接触的大面积地表辐射和温度状况，并通过反演陆面生态系统蒸散发来指导水管理。由此可见冠层红外温度在田间尺度和区域大面积尺度的信息管理中都是一个非常重要的指标，在应用上具有方便的区域扩展能力；基于冠层温度的作物缺水检测也成为“精准农业”中农田水分状况监测的一项重要技术。

田间作物冠层红外温度的实时检测，能够方便快捷的检测到作物水分情况，为农田灌溉的精准、实时、自动提供重要的基础数据。目前作物冠层红外测量大多采用手持式红外枪，或者采用多个固定布置在冠层上方的红外传感器进行定点定时检测。上述方法中人工测量的数据不连续且存在主观误差，人工测量的方法测量成本高、测量数据量小，且需要后期人工鉴别数据质量，这种数据测量方法给科学研究和生产应用带来不便。定点在线实时测量装置解决了作物冠层温度数据连续观测的难题，但是为了抵抗野外风沙和灰尘的侵袭，需要额外采取严格保护措施对定点在线实时测量装置的云台转动装置进行保护。另外，根据作物生长阶段，需要人工对红外温度传感器位置高度和观察角度等进行调节，这不仅使定点在线实时测量装置的智能化程度降低，而且观测角度的差异容易增大试验误差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种智能化的摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统及检测方法，该检测系统能够根据田间作物生长高度快速、自动地进行位置调节；与现有技术相比，本发明检测的数据量更大、数据的准确度更高。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统，其特征在于：它包括一锁紧机构、一电动空芯旋转装置、一圆柱形立杆和一旋转式红外测温装置；所述锁紧机构与电动空芯旋转装置固定连接，所述电动空芯旋转装置通过所述锁紧机构设置在所述圆柱形立杆上，通过所述锁紧机构调节所述电动空芯旋转装置在所述圆柱形立杆上的位置；所述旋转式红外测温装置连接在所述电动空芯旋转装置上，通过所述电动空芯旋转装置调节所述旋转式红外测温装置在水平方向的旋转角度，所述旋转式红外测温装置对作物冠层温度进行检测，并将检测结果传输至所述电动空芯旋转装置进行处理，所述电动空芯旋转装置将处理得到的作物冠层温度平均值传输至上位机。

所述锁紧机构包括一空芯壳体、两压块、一螺杆、一锁紧手柄和一弹簧；使用所述锁紧机构时，将所述空芯壳体活动套设在所述圆柱形立杆上；在所述空芯壳体凸出端内的两侧分别设置一所述压块，所述螺杆一端紧固连接在一所述压块上；所述螺杆另一端贯穿另一所述压块，并紧固连接位于所述空芯壳体凸出端外的所述锁紧手柄；所述弹簧套设在两所述压块之间的所述螺杆上。

所述电动空芯旋转装置包括机械单元和电控单元；所述机械单元包括设置在一壳体内的定位磁铁、转盘、蜗轮、轴承、固定环和蜗杆；所述定位磁铁固定设置在所述转盘上表面的外边缘处，所述转盘下面连接所述蜗轮，所述蜗轮通过所述轴承与所述固定环连接，所述固定环固定安装在所述壳体底部的内表面上，所述蜗杆位于所述蜗轮一侧，并与所述蜗轮啮合；所述电控单元包括霍尔位置传感器、微处理器、信号处理模块、电机驱动电路、电源、通信接口和步进电机；所述霍尔位置传感器检测其与所述定位磁铁之间的相对位置信号并传输至所述微处理器，所述微处理器通过所述电机驱动电路控制所述步进电机旋转；所述信号处理模块将接收到的红外温度信号进行放大、模数转换处理后传输至所述微处理器；所述霍尔位置传感器、微处理器、信号处理模块和电机驱动电路集成在一电路板上，所述电路板设置在所述壳体外部的顶面上，并使所述霍尔位置传感器与转盘的外圆周位于同一竖直平面内；所述电源和通信接口设置在一接线盒内，所述接线盒固定设置在所述圆柱形立杆下端；所述电路板通过用于通信和供电的电缆线与所述接线盒连接；所述步进电机固定在所述机械单元的所述壳体外侧，所述步进电机的轴与所述蜗杆连接。

所述旋转式红外测温装置包括旋转连接头、旋转臂和红外测温传感器；所述旋转连接头与所述转盘固定连接，且与所述霍尔位置传感器处于同一竖直平面内，所述旋转臂通过所述旋转连接头与所述转盘连接，所述红外测温传感器设置在所述旋转臂末端，所述红外测温传感器将检测到的作物冠层的红外温度信号通过数据线传输至所述信号处理模块；所述转盘通过所述旋转连接头和旋转臂带动所述红外测温传感器在某一高度内的水平面上转动，所述红外测温传感器完成对某一高度内作物冠层温度的检测。

所述壳体采用不锈钢材料制成。

所述通信接口采用RS485接口或SDI－12接口。

一种基于所述检测系统的摇臂式多点作物冠层红外温度检测方法，其包括以下步骤：1)将圆柱形立杆固定于待测作物所在区域中，根据待测作物的高度，通过锁紧机构调节电动空芯旋转装置在圆柱形立杆上的高度，逆时针旋转锁紧手柄，弹簧弹力使两压块沿与圆柱形立杆垂直的方向松开，锁紧机构能够沿圆柱形立杆上下移动，从而使锁紧机构承载的电动空芯旋转装置可以沿圆柱形立杆上下移动；确定电动空芯旋转装置在圆柱形立杆上的位置后，顺时针旋转锁紧手柄，锁紧手柄带动螺杆旋转，使两压块和弹簧径向收缩，通过锁紧手柄将锁紧机构固定在圆柱形立杆上，从而使锁紧机构承载的电动空芯旋转装置位于圆柱形立杆的某一高度；2)接线盒给电路板供电，接通电源后，霍尔位置传感器实时检测与定位磁铁之间的相对位置信号，并将检测到的相对位置信号传输至微处理器，微处理器根据接收到的相对位置信号判断定位磁铁是否在预设的初始位置；预设定位磁铁的初始位置为：定位磁铁与霍尔位置传感器处于同一竖直面内；如果定位磁铁不在预设的初始位置，则微处理器向电机驱动电路发送反向控制脉冲信号，电机驱动电路将接收到的反向控制脉冲信号转换成驱动电流传输至步进电机，驱动电流驱动步进电机反向转动；当步进电机通过蜗杆、蜗轮和转盘将定位磁铁旋转至与霍尔位置传感器处于同一竖直面时，微处理器停止向电机驱动电路发送反向控制脉冲信号，从而使旋转式红外测温装置在转盘的带动下旋转至初始位置；3)上位机通过通信接口将测量控制信号传输至微处理器，根据接收到的测量控制信号，微处理器通过电机驱动电路控制步进电机按照预设的方向和速度进行旋转；步进电机依次带动蜗杆、蜗轮和转盘旋转，转盘依次通过旋转连接头和旋转臂带动红外测温传感器在作物上方做水平圆弧运动；4)在红外测温传感器水平运动的过程中，微处理器控制步进电机每旋转一定角度，就启动红外测温传感器进行一次作物冠层温度检测；红外测温传感器将检测到的多点作物冠层温度信号通过数据线传输至信号处理模块，信号处理模块将接收到的温度信号进行放大、模数转换处理后传输至微处理器；5)完成所有预定的检测角度后，微处理器控制步进电机按逆时针方向转动；当霍尔位置传感器检测到定位磁铁处于预设的初始位置时，微处理器停止向电机驱动电路发送反向控制脉冲信号，从而使旋转式红外测温装置旋转至初始位置，完成一次作物冠层温度检测任务；根据预设的作物冠层温度范围，微处理器对接收到的作物冠层温度进行判断，舍弃其中不满足预设作物冠层温度范围的温度值，并对满足预设作物冠层温度范围的温度值取平均值，得到的作物冠层温度平均值通过通信接口传输至上位机。

所述微处理器内设置电机加速和电机减速程序，使得蜗轮和蜗杆不受旋转臂启动和停止旋转阶段惯性运动的影响。

所述旋转臂的水平旋转范围为0～360°。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置了一锁紧机构、一电动空芯旋转装置、一圆柱形立杆和一旋转式红外测温装置，将旋转式红外测温装置连接在电动空芯旋转装置上，电动空芯旋转装置通过锁紧机构设置在圆柱形立杆上，通过锁紧机构调节电动空芯旋转装置在圆柱形立杆上的高度，通过电动空芯旋转装置调节旋转式红外测温装置在水平方向的旋转角度，旋转式红外测温装置对作物冠层温度进行检测，并将检测结果传输至所述电动空芯旋转装置进行处理，所述电动空芯旋转装置将处理得到的作物冠层温度平均值传输至上位机；因此本发明能够根据田间作物生长高度快速、自动地进行位置调节。2、本发明由于在电动空芯旋转装置中设置机械单元和电控单元，电控单元包括霍尔位置传感器、微处理器、信号处理模块、电机驱动电路、电源、通信接口和步进电机，电控单元中的微处理器通过判断机械单元中的定位磁铁是否在初始位置，微处理器通过电机驱动电路控制步进电机旋转，步进电机依次带动机械单元中的蜗杆、蜗轮和转盘旋转，转盘依次通过旋转连接头和旋转臂带动红外测温传感器在作物上方做水平圆弧运动，因此本发明能够对多点作物冠层的温度进行检测，完成一次检测任务时检测的数据量更大。3、本发明由于微处理器根据预设的作物冠层温度范围对接收到的作物冠层温度进行判断，舍弃其中不满足预设作物冠层温度范围的温度值，并对满足预设作物冠层温度范围的温度值取平均值后通过通信接口传输至上位机，因此本发明检测的温度数据精度更高。4、本发明由于采用锁紧机构调节电动空芯旋转装置在圆柱形立杆上的位置，从而快速调节红外测温传感器的高度，因此在田间实际操作中本发明能够大大降低操作难度，且方便使用和管理。基于以上优点，本发明可以广泛应用于农田灌溉管理、陆面生态状况监测等领域。

附图说明

图1是本发明摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统的结构示意图

图2是锁紧机构的结构示意图

图3是电动空芯旋转装置的外部结构示意图

图4是电动空芯旋转装置的内部结构示意图

图5是电动空芯旋转装置中电控单元的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统包括一锁紧机构1、一电动空芯旋转装置2、一圆柱形立杆3和一旋转式红外测温装置4。其中，锁紧机构1与电动空芯旋转装置2固定连接，电动空芯旋转装置2通过锁紧机构1设置在圆柱形立杆3上，锁紧机构1对电动空芯旋转装置2起承载、固定作用。通过锁紧机构1调节电动空芯旋转装置2在圆柱形立杆3上的位置。旋转式红外测温装置4连接在电动空芯旋转装置2上，通过电动空芯旋转装置2调节旋转式红外测温装置4在水平方向的旋转角度，旋转式红外测温装置4对作物冠层温度进行检测，并将检测到的作物冠层温度信号传输至电动空芯旋转装置2进行处理，电动空芯旋转装置2将处理得到的作物冠层温度平均值传输至上位机(图中未示出)。

上述实施例中，如图2所示，锁紧机构1包括一空芯壳体11、两压块12、一螺杆13、一锁紧手柄14和一弹簧15。使用锁紧机构1时，将空芯壳体11活动套设在圆柱形立杆3上。在空芯壳体11凸出端内的两侧分别设置一压块12，螺杆13一端紧固连接在一压块12上；螺杆13另一端贯穿另一压块12，并紧固连接位于空芯壳体11凸出端外的锁紧手柄14。弹簧15套设在两压块12之间的螺杆13上。

上述实施例中，电动空芯旋转装置2包括机械单元和电控单元。如图3和图4所示，机械单元包括设置在一壳体211内的定位磁铁212、转盘213、蜗轮214、轴承215、固定环216和蜗杆217。其中，定位磁铁212固定设置在转盘213上表面的外边缘处，转盘213下面连接蜗轮214，蜗轮214通过轴承216与固定环216连接，固定环216固定安装在壳体211底部的内表面上。蜗杆217位于蜗轮214一侧，并与蜗轮214啮合。

如图5所示，电控单元包括霍尔位置传感器221、微处理器222、信号处理模块223、电机驱动电路224、电源225、通信接口226和步进电机227。其中，霍尔位置传感器221检测其与定位磁铁212之间的相对位置信号，并将检测到的相对位置信号传输至微处理器222，微处理器222根据接收到的相对位置信号判断定位磁铁212是否在预设的初始位置，微处理器222根据判断结果通过电机驱动电路224控制步进电机227旋转。信号处理模块223将接收到的红外温度信号进行放大、模数转换等处理后传输至微处理器222。霍尔位置传感器221、微处理器222、信号处理模块223和电机驱动电路224集成在一电路板23上，电路板23设置在壳体211外部的顶面上，并使霍尔位置传感器222与转盘213的外圆周位于同一竖直平面内。电源225和通信接口226设置在一接线盒24内，如图1所示，接线盒24固定设置在立杆3下端。电路板23通过用于通信和供电的电缆线25与接线盒24连接。步进电机227固定在机械单元21的壳体211外侧，步进电机227的轴与蜗杆214连接。

上述实施例中，如图1所示，为保护机械单元21、电路板23和步进电机227，在机械单元21、电路板23和步进电机227的外部设置一上防护壳5和一下防护壳6。上防护壳5罩住下防护壳6，上防护壳5和下防护壳6之间留有微小缝隙用于防止摩擦。上防护壳5穿过壳体211与转盘213上表面固定连接，下防护壳6与壳体211底部固定连接，上防护壳5和下防护壳6构成一圆柱形腔体，机械单元21、电路板23和步进电机227设置于该圆柱形腔体内。

上述实施例中，如图1所示，旋转式红外测温装置4包括旋转连接头41、旋转臂42和红外测温传感器43。其中，旋转连接头41与转盘213固定连接，且与霍尔位置传感器222处于同一竖直平面内，旋转臂42通过旋转连接头41与转盘213连接，红外测温传感器43设置在旋转臂42末端，红外测温传感器43将检测到的作物冠层的红外温度信号通过数据线传输至信号处理模块223。转盘213通过旋转连接头41和旋转臂42带动红外测温传感器43在某一高度内的水平面上转动，红外测温传感器43完成对某一高度内作物冠层温度的检测。

上述实施例中，壳体211采用不锈钢材料制成。

上述实施例中，通信接口226采用RS485接口或SDI－12接口。

采用本发明摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统对作物冠层温度进行检测，其包括以下步骤：

1)将立杆3固定于待测作物所在区域中，根据待测作物的高度，通过锁紧机构1调节电动空芯旋转装置2在立杆3上的高度，逆时针旋转锁紧手柄14，弹簧15弹力使两压块12沿与立杆3垂直的方向松开，锁紧机构1能够沿立杆3上下移动，从而使锁紧机构1承载的电动空芯旋转装置2可以沿立杆3上下移动。

确定电动空芯旋转装置2在立杆3上的位置后，顺时针旋转锁紧手柄14，锁紧手柄14带动螺杆13旋转，使两压块12和弹簧15径向收缩，通过锁紧手柄14将锁紧机构1固定在立杆3上，从而使锁紧机构1承载的电动空芯旋转装置2位于立杆3的某一高度。

2)接线盒24给电路板23供电，接通电源后，霍尔位置传感器221实时检测与定位磁铁212之间的相对位置信号，并将检测到的相对位置信号传输至微处理器222，微处理器222根据接收到的相对位置信号判断定位磁铁212是否在预设的初始位置。其中预设定位磁铁212的初始位置为：定位磁铁212与霍尔位置传感器221处于同一竖直面内。

如果定位磁铁212不在预设的初始位置，则微处理器222向电机驱动电路224发送反向控制脉冲信号，电机驱动电路224将接收到的反向控制脉冲信号转换成驱动电流传输至步进电机227，驱动电流驱动步进电机227反向转动。当步进电机227通过蜗杆217、蜗轮214和转盘213将定位磁铁212旋转至与霍尔位置传感器221处于同一竖直面时，微处理器222停止向电机驱动电路224发送反向控制脉冲信号，从而使旋转式红外测温装置4在转盘213的带动下旋转至初始位置。

3)上位机通过通信接口226将测量控制信号传输至微处理器222，根据接收到的测量控制信号，微处理器222通过电机驱动电路224控制步进电机227按照预设的方向和速度进行旋转。步进电机227依次带动蜗杆227、蜗轮214和转盘213旋转，转盘213依次通过旋转连接头41和旋转臂42带动红外测温传感器43在作物上方做水平圆弧运动。

4)在红外测温传感器43水平运动的过程中，微处理器222控制步进电机227每旋转一定角度，就启动红外测温传感器43进行一次作物冠层温度检测。红外测温传感器43将检测到的多点作物冠层温度信号通过数据线传输至信号处理模块223，信号处理模块223将接收到的温度信号进行放大、模数转换等处理后传输至微处理器222。

5)完成所有预定的检测角度后，微处理器222控制步进电机227按逆时针方向转动。当霍尔位置传感器221检测到定位磁铁212处于预设的初始位置时，微处理器222停止向电机驱动电路224发送反向控制脉冲信号，从而使旋转式红外测温装置4旋转至初始位置，完成一次作物冠层温度检测任务。

根据预设的作物冠层温度范围，微处理器222对接收到的作物冠层温度进行判断，舍弃其中不满足预设作物冠层温度范围的温度值，并对满足预设作物冠层温度范围的温度值取平均值，得到的作物冠层温度平均值通过通信接口226传输至上位机。

上述步骤2)～步骤4)中，微处理器222内设置电机加速和电机减速程序，以确保蜗轮214和蜗杆217不受旋转臂42启动和停止旋转阶段惯性运动的影响。

上述步骤3)中，旋转臂42的水平旋转范围为0～360°。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和方法步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统，其特征在于：它包括一锁紧机构、一电动空芯旋转装置、一圆柱形立杆和一旋转式红外测温装置；所述锁紧机构与电动空芯旋转装置固定连接，所述电动空芯旋转装置通过所述锁紧机构设置在所述圆柱形立杆上，通过所述锁紧机构调节所述电动空芯旋转装置在所述圆柱形立杆上的位置；所述旋转式红外测温装置连接在所述电动空芯旋转装置上，通过所述电动空芯旋转装置调节所述旋转式红外测温装置在水平方向的旋转角度，所述旋转式红外测温装置对作物冠层温度进行检测，并将检测结果传输至所述电动空芯旋转装置进行处理，所述电动空芯旋转装置将处理得到的作物冠层温度平均值传输至上位机；

所述电动空芯旋转装置包括机械单元和电控单元；

所述机械单元包括设置在一壳体内的定位磁铁、转盘、蜗轮、轴承、固定环和蜗杆；所述定位磁铁固定设置在所述转盘上表面的外边缘处，所述转盘下面连接所述蜗轮，所述蜗轮通过所述轴承与所述固定环连接，所述固定环固定安装在所述壳体底部的内表面上，所述蜗杆位于所述蜗轮一侧，并与所述蜗轮啮合；

所述电控单元包括霍尔位置传感器、微处理器、信号处理模块、电机驱动电路、电源、通信接口和步进电机；所述霍尔位置传感器检测其与所述定位磁铁之间的相对位置信号并传输至所述微处理器，所述微处理器通过所述电机驱动电路控制所述步进电机旋转；所述信号处理模块将接收到的红外温度信号进行放大、模数转换处理后传输至所述微处理器；所述霍尔位置传感器、微处理器、信号处理模块和电机驱动电路集成在一电路板上，所述电路板设置在所述壳体外部的顶面上，并使所述霍尔位置传感器与转盘的外圆周位于同一竖直平面内；所述电源和通信接口设置在一接线盒内，所述接线盒固定设置在所述圆柱形立杆下端；所述电路板通过用于通信和供电的电缆线与所述接线盒连接；所述步进电机固定在所述机械单元的所述壳体外侧，所述步进电机的轴与所述蜗杆连接。

2.如权利要求1所述的一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统，其特征在于：所述锁紧机构包括一空芯壳体、两压块、一螺杆、一锁紧手柄和一弹簧；使用所述锁紧机构时，将所述空芯壳体活动套设在所述圆柱形立杆上；在所述空芯壳体凸出端内的两侧分别设置一所述压块，所述螺杆一端紧固连接在一所述压块上；所述螺杆另一端贯穿另一所述压块，并紧固连接位于所述空芯壳体凸出端外的所述锁紧手柄；所述弹簧套设在两所述压块之间的所述螺杆上。

3.如权利要求1所述的一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统，其特征在于：所述旋转式红外测温装置包括旋转连接头、旋转臂和红外测温传感器；所述旋转连接头与所述转盘固定连接，且与所述霍尔位置传感器处于同一竖直平面内，所述旋转臂通过所述旋转连接头与所述转盘连接，所述红外测温传感器设置在所述旋转臂末端，所述红外测温传感器将检测到的作物冠层的红外温度信号通过数据线传输至所述信号处理模块；所述转盘通过所述旋转连接头和旋转臂带动所述红外测温传感器在某一高度内的水平面上转动，所述红外测温传感器完成对某一高度内作物冠层温度的检测。

4.如权利要求1所述的一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统，其特征在于：所述壳体采用不锈钢材料制成。

5.如权利要求1所述的一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测系统，其特征在于：所述通信接口采用RS485接口或SDI－12接口。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的检测系统的摇臂式多点作物冠层红外温度检测方法，其包括以下步骤：

1)将圆柱形立杆固定于待测作物所在区域中，根据待测作物的高度，通过锁紧机构调节电动空芯旋转装置在圆柱形立杆上的高度，逆时针旋转锁紧手柄，弹簧弹力使两压块沿与圆柱形立杆垂直的方向松开，锁紧机构能够沿圆柱形立杆上下移动，从而使锁紧机构承载的电动空芯旋转装置可以沿圆柱形立杆上下移动；

确定电动空芯旋转装置在圆柱形立杆上的位置后，顺时针旋转锁紧手柄，锁紧手柄带动螺杆旋转，使两压块和弹簧径向收缩，通过锁紧手柄将锁紧机构固定在圆柱形立杆上，从而使锁紧机构承载的电动空芯旋转装置位于圆柱形立杆的某一高度；

2)接线盒给电路板供电，接通电源后，霍尔位置传感器实时检测与定位磁铁之间的相对位置信号，并将检测到的相对位置信号传输至微处理器，微处理器根据接收到的相对位置信号判断定位磁铁是否在预设的初始位置；预设定位磁铁的初始位置为：定位磁铁与霍尔位置传感器处于同一竖直面内；

如果定位磁铁不在预设的初始位置，则微处理器向电机驱动电路发送反向控制脉冲信号，电机驱动电路将接收到的反向控制脉冲信号转换成驱动电流传输至步进电机，驱动电流驱动步进电机反向转动；

当步进电机通过蜗杆、蜗轮和转盘将定位磁铁旋转至与霍尔位置传感器处于同一竖直面时，微处理器停止向电机驱动电路发送反向控制脉冲信号，从而使旋转式红外测温装置在转盘的带动下旋转至初始位置；

3)上位机通过通信接口将测量控制信号传输至微处理器，根据接收到的测量控制信号，微处理器通过电机驱动电路控制步进电机按照预设的方向和速度进行旋转；步进电机依次带动蜗杆、蜗轮和转盘旋转，转盘依次通过旋转连接头和旋转臂带动红外测温传感器在作物上方做水平圆弧运动；

4)在红外测温传感器水平运动的过程中，微处理器控制步进电机每旋转一定角度，就启动红外测温传感器进行一次作物冠层温度检测；红外测温传感器将检测到的多点作物冠层温度信号通过数据线传输至信号处理模块，信号处理模块将接收到的温度信号进行放大、模数转换处理后传输至微处理器；

5)完成所有预定的检测角度后，微处理器控制步进电机按逆时针方向转动；当霍尔位置传感器检测到定位磁铁处于预设的初始位置时，微处理器停止向电机驱动电路发送反向控制脉冲信号，从而使旋转式红外测温装置旋转至初始位置，完成一次作物冠层温度检测任务；

根据预设的作物冠层温度范围，微处理器对接收到的作物冠层温度进行判断，舍弃其中不满足预设作物冠层温度范围的温度值，并对满足预设作物冠层温度范围的温度值取平均值，得到的作物冠层温度平均值通过通信接口传输至上位机。

7.如权利要求6所述的一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测方法，其特征在于：所述微处理器内设置电机加速和电机减速程序，使得蜗轮和蜗杆不受旋转臂启动和停止旋转阶段惯性运动的影响。

8.如权利要求6所述的一种摇臂式多点作物冠层红外温度检测方法，其特征在于：所述旋转臂的水平旋转范围为0～360°。