CN105010049A - 一种全自动杨梅遮雨设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全自动杨梅遮雨设备，该设备包括：伞盖和伞柱，中央处理器，控制器，电机，其中中央处理器，控制器，电机相互连接，电机与控制伞闭合的结构连接，其中与中央处理器连接的还有温度、湿度、雨水测量传感器，其中，当通过温度传感器测定的温度在0.5-1小时内下降的幅度为45％以上，通过湿度测得的湿度大于75％以上，启动雨水测量传感器。通过该自动设备可以达到自动对杨梅树进行遮雨，同时高杨梅的品质和商品率。

Description

一种全自动杨梅遮雨设备

技术领域

本发明属于一种遮雨设备，特别的，属于杨梅栽培的一个全自动的杨梅遮雨设备。

背景技术

杨梅(Myrica rubra)为我国南方特产水果，果实甜酸适口、风味独特，在国内外享有盛誉，同时又是重要的观赏树种和生态树种。因其良好的经济与生态效益已成为我国中西部地区果业发展的热点树种，目前浙江栽培面积已达130万亩，主要分布在浙江山区、丘陵缓坡区域，由于杨梅果实的采收期正值南方梅雨季节，雨水多，湿度大，导致杨梅采前落果严重，果实品质下降，耐贮藏性低，高温高湿也导致了杨梅果蝇的大量发生，严重影响了杨梅的商品性和经济效应。随着科学技术的发展，杨梅栽培也不断创新，利用现代农业的设施设备进行不同的杨梅栽培模式应用，促进杨梅优质稳产，主要有大棚矮化栽培，罗帐栽培，高山栽培，陆地栽培。

采用大棚栽培杨梅虽然可以减少雨水，但是大棚一般都搭建在平整的田块上，在有一定坡地不易建造，且成本高，大面积推广难，大棚通风透光性能不好，棚内温湿度调控难，高温高湿容易引起杨梅病害发生。这就有必要开发一种遮雨装置，可控性强，即可达到遮雨的效果，也不影响杨梅正常生长。另外，通过有效遮雨能确保杨梅产量，还可以提高杨梅的品质和商品率，促进杨梅优质稳产，增加种植户的收入。

发明内容

本发明提供一种杨梅自动遮雨装置，其特征在于，该装置包括：遮雨伞，其包括自动收缩的遮雨盖，支撑株；与遮雨伞连接的电机，通过电机的转动可以控制遮雨盖的打开或关闭；与电机连接，用于控制的电机的控制器，与控制器连接的处理器，通过处理器发出指令给控制器，从而让遮雨盖处于打开或关闭状态；其中，该装置还包括湿度传感器，温度传感器、风速传感器、风向传感器、声音传感器和雨量传感器。

在一些优选的方式中，遮雨伞的伞盖的完全打开的直径为3.5-5米，可以更具体的树冠的大小设定，高度为3-5米或者2-4米。构成伞的材质可以采用一般雨伞的材质，也可以选择便宜的塑料薄膜等。

在一些优选的方式中，所述的湿度传感器，温度传感器、风速传感器、风向传感器、声音传感器和雨水传感器集成为一个传感器板，该传感器板位于伞的顶部。

优选的，当通过湿度传感器测定的湿度(相对)大于80％以上的时候，启动电源开关，从而让整个自动设备开始工作。

优选的，或者，当通过温度传感器测定的温度在0.5-2小时内下降的幅度为40-60％的时候，启动电源开关，从而让整个自动设备开始工作。所谓的温度下降的幅度是指当前测定的温度与0.5-2小时之前测定的温度的比较下下降的程度。发现温度下降很快，这个时候就需要启动整个系统的工作，从而开启更加频繁的温度的检测，例如。在0.5小时测定的温度为35度，而在0.5小时之后测定的温度只有21度，相比之下，下降了40％，这个时候就需要在更短的时间内进行温度的测量，例如每隔15分钟、10分钟、5分钟测定一次温度，因为湿度的增加和温度的下降是降雨的必要条件，如果湿度很低，只有50％之下，就算温度下降很快，小雨的概率也很低。

优选的，当通过湿度传感器测定的湿度大于80％以上；同时，当通过温度传感器测定的温度在0.5-2小时，优选的在0.5-1小时，优选的在0.5-0.8小时，内下降的幅度为40-60％的时候，启动雨水或雨量测定传感器的工作。因为当湿度比较大，而且温度下降快的时候，这个时候下雨的概率增加，就需要启动雨水传感器的测量，从而测量实际是否下雨，以及下雨的多少。

雨水传感器的制作非常简单，采用电流导通原理来实现，在一个具体的方式中，例如如图3可以看出，该雨水传感器包括一个开口的盖子，该盖子用来收集雨水，盖子的直径可一般为5-10厘米，盖子可以为圆形或者正方形，与盖子连通的是一个管子，管子的直径为0.5-1厘米，在管子的底部两侧设置1对导线，导线两端施加一个额定电压，例如5伏或者10-15伏。当下雨的时候，管子里会进入水(雨水)，进入雨水后就会导通两个电极，从而产生电流，该电流的产生通过中央处理器给控制器一个实际开始下雨的信号，从而控制器收到处理器发出的信号，然后控制器发出指令给电机，从而打开遮雨伞，实施对杨梅树的及时遮雨。

优选的，雨水传感器实际就是测量设置传感器的位置或地方是否有水的出现，这种传感器也可以测定单位时间内雨水上升的速度。一旦雨水传感器测定有实际下雨了，中央处理器就给出指令给控制器，从而控制器发出让电机工作的指令，从而让电机运行从而打开伞盖进行杨梅树的遮雨行为。

优选的，当通过雨水传感器实际测得已经开始下雨了，或者测得在每10分钟的下雨量(雨量传感器)大于1毫米的时候，中央处理器就给出指令给控制器，从而控制器发出让电机工作的指令，从而让电机运行从而打开伞盖进行杨梅树的遮雨行为。

优选的，当通过雨量传感器实际测得在每10分钟的下雨量没有增加的时候，这个时候，中央处理器就给出指令给控制器，从而控制器发出让电机工作的指令，从而让电机运行从而收缩已经打开的伞盖，从而让杨梅树处于自然条件下。

在一个优选的方案中，由于采用雨量传感器或雨量计或雨量器来进行测定雨水的多少，成本比较高，可以设置一个感应声音的传感器，由于下雨的时候，雨水会打击伞的表面，从而发出声音，通过声音的分贝的高低来判断下雨是否停止。这样的设置成本更低。具体可以这样设置，当雨水传感器实际就是测量设置传感器的位置或地方是否有水的出现的时候，就开启声音传感器来测量周围的声音的初始分贝数值，然后每隔10分钟测量一次，一般随着下雨量的增加，分贝数值会越来越高，当雨水停止的时候，周围环境的分贝数值与初始分贝数值相同或者接近，这个时候可以判断雨水停止了，从而处理器发出收缩或关闭伞盖的指令给控制器，从而让伞盖处于收缩状态。

这样的控制在于，当一些杨梅树种植在高山的山腰的时候，在夏天或者初夏的时候，常常出现雷雨或阵雨天气，这种阵雨与雷雨天气有时候只在很少的范围内产生，由于局部的强对流天气，出现大雨或暴雨天气，而且出现的时间短，但是降雨量大。这种局部范围内的天气情况一般通过普通的气象预报很难准确预测。本发明小组通过2年在山腰同一个地点(青田县欧南街道平风寨村南木宕)的下雨的次数的实际统计发现，该地点实际在每年的6-8月下雨的次数为15次/年，但是与当地的天气预报给出的可能下雨的预报只有10次下雨(其中10次中实际只有8次真正下雨)，所以，根据天气预报来进行遮雨的方式并不可取。另外，下雨量也不相同，在该地点测定的实际下雨量为500毫米/月，但是天气预报的8次下雨中的雨量却只有200毫米/月。

在这样几种降雨的情况下，该段时间是杨梅果实从结果到成熟的关键时间，但是由于大棚栽培，让杨梅保持在高温、高湿度的情况下，杨梅果实容易感病，而且容易掉果。另外，如此大的频繁降雨，人工遮雨的方式也不可取，而且在山坡上，有时候降雨的时间在旁晚或晚上，采用人工实时监测也不现实，另外，增加种植杨梅的人力成本。

一种利用本发明提供的遮雨设备进行杨梅树遮雨的方法，包括如下步骤：

1)、开启电源，让中央处理器和湿度和温度传感器处于工作状态；

2)、当湿度传感器测定的环境湿度大于75％以上，同时通过温度控制器测定的温度下降幅度在0.5小时内下降40％以上的时候，激活整个系统，让整个系统处于运行状态，即让控制器、中央处理器和电机以及收缩器处于工作状态。

3)、每隔10分钟重复步骤2中的温度测定和湿度的测定，如果测定的湿度任然大于75％以上，温度仍然处于下降的状态，则激活雨水测量装置和测定环境声贝数值的传感器。优选的，相反，如果测定的湿度任然小于75％以上，或者温度处于上升的状态，则不激活雨水测量装置。

4)、当雨水测量器获得的测量结果为是的时候，表示开始下雨了，就通过处理器发出指令，让控制器控制电机打开伞盖，进行杨梅树的遮雨；同时让声音传感器连续测量3次环境的声贝数值获得开始雨的初始声贝数值。

5)、每个10分钟测量环境的声贝数值并与测定的初始声贝数值进行比较，当测定的声贝数值小于或等于初始声贝数值的时候，就通过处理器发出指令，让控制器控制电机闭合伞盖。

优选的，在步骤在步骤2中，开启风速和风向传感器，测定风速的大小和风的方向，从而通过控制器来收缩固定器来加固遮雨伞，从而避免被风吹到。

有益效果

现有技术中有大棚遮雨或简易比雨伞来进行遮雨，虽然都可以一定程度的遮雨，但是在降雨集中的6-8月，由于阵雨频繁，在这个时候又是杨梅的成熟关键时间，如果通过人工的行为并根据天气预报来进行对杨梅的遮雨，不仅造成人力的浪费，而且精确度不是很高。特别是晚上下暴雨，人工根本无法完成。而本发明的自动遮雨设备不同人工操作，可以集中在6-8月的时间内使用，从而提高了生产效率，节约了成本。不仅如此，还提供了杨梅的品质和商品率。

附图说明

图1为本发明一个实施方式中的比雨伞结构示意图。

图2为集成传感器的位置分布示意图。

图3为本发明的雨水测量结构示意图；

图4为自动遮雨设备的工作流程图；

图5为松紧装置的工作流程图。

具体实施方式

1材料和方法

1.1试验材料

该试验在浙江省青田县屏风寨农业开发有限公司杨梅生产基地进行。基地位于青田县欧南街道平风寨村，坡向西南面，坡度30-40度，杨梅种植株行距为5m*6m，选择12年生东魁杨梅大树20株，栽培情况良好，管理水平相同，树势相对一致。树高2.5m左右，冠幅20为3m*2.7m(青田县欧南街道平风寨村南木宕)。

试验设3个处理，处理1：以毛竹片作架搭的遮雨棚，在棚架顶部铺盖透光性能好聚乙烯薄膜，处理2：本发明的自动遮雨伞，处理3：对照(露地栽培)。每个处理每年重复1次，连续进行三年的实验。

根据本发明的发明小组对该地区的大约2年的实际降雨情况或降雨条件记录，处理2：本发明的本实验的自动遮雨伞的设置如下：

如图1-3所示，伞高5.5米，伞盖10的直径(打开)为3.5米，基本每颗杨梅21一个自动遮雨装置，湿度传感器的范围为大于75％以上，温度下降幅度在0.5小时内达到45％以上；雨水传感器的结构如图3，该雨水传感器包括一个开口的盖子500，该盖子用来收集雨水，盖子的直径可为6厘米的圆形开口，与盖子连通的是一个管子501，管子的直径为0.4厘米，在管子的底部两侧设置1对导线(与底部的距离为0.3-0.1毫米左右，本发明采用的是0.3毫米距离)，导线504,503两端施加一个额定电压505(5伏)。当下雨的时候，通过盖子的开口会收集到雨水，管子里会进入水(雨水502)，进入雨水后就会导通两个电极，从而产生电流，该电流的产生就让中央处理器接收到有雨水的信号，从而发出指令让控制器发出指令给电机，从而打开遮雨伞。

在伞的顶部设置传感器集成板30，在30上集成多个传感器，例如如图2所示，分别为温度传感器301，湿度传感器302，声音传感器305，雨量传感器306,和风速传感器307。在本发明中的该事实例子中，雨量传感器306被雨水传感器替换，用来定性测量是否有雨水生成。

声音传感器305也集成在温度和湿度传感器板上。集成面板的结构如图2所示，面板上包括温度、湿度、风速、雨水和声音传感器。集成面板安装在伞的顶部(如图1所示)，处理器31(中央处理器)和控制器32一般设置在伞盖下的位置，或者设置在伞的柱子中，以及一些导线等都设置在伞柱上。电机33通过皮带与设置在伞柱子里的机械转动滑轮结构连接，通过转动(例如顺时针或反时针方向)来打开或者收缩伞架13，这种设置也是现有技术所披露的。伞骨架的设置就如一般雨伞那样的结构，这种具体设计是现有技术中的具体结构。

本发明所披露的温度、湿度、风速、雨量传感器都在市场上可以买到，可以进行委托组装，这些都可以根据本发明的具体描述进行装配。另外，处理器与控制器，电机或紧固装置通过导线连接，他们之间可以进行电源或数据信号的传输，从而实现自动化的控制。这些连接技术和方式是本现有的一些电子设备组装在一起的，也可以编程进行设置。

在一些优选的方式中，还与伞的四个方位连接的绳索，该绳索40与紧固装置41连接，紧固装置与控制器连接。当测得的风速较大的时候，通过控制器来控制紧固装置，从而在四个方向拉紧绳索，从而防止遮雨伞被风吹到。一般测定的风速大于35千米/小时；或者大约35-100千米/小时的时候，需要让处理器发出信号给控制器，从而让控制器发出信号给紧固装置，从而收紧绳索进行比雨伞的稳固行为。但是当风速达到100千米/小时以上的时候，这个时候几乎就是台风的标准，这个时候需要让处理器发出信号给控制器，从而让控制器发出信号给紧固装置，从而放松绳索进行遮雨伞的收缩，避免被台风折断。

按照如下的步骤进行工作(如图4)：

1.开启电源，让中央处理器和湿度和温度传感器处于工作状态(这个时候伞为收缩状态或伞盖为闭合状态，本装置的遮雨伞为不锈钢结构的伞架和高强度尼龙材质的雨布)；

2.当湿度传感器测定的环境相对湿度大于75％以上，同时通过温度控制器测定的温度下降幅度在0.5小时内下降45％以上的时候，激活整个系统，让整个系统处于运行状态，即让控制器、中央处理器和电机以及收缩器处于工作状态。

3.每隔10分钟重复步骤2中的温度测定和湿度的测定，如果测定的湿度仍然大于75％以上，温度仍然处于下降的状态(重复至少一次或者多次结果)，则激活雨水测量装置和测定环境声贝数值的传感器。相反，如果重复测定的湿度继续小于75％以下，或者温度相比前次测定的温度处于上升的状态，则不激活雨水测量装置。

4.当雨水测量器获得的测量结果为“是”的时候(管子里有雨水，电极被连接导通，产生了电流，从而给处理器一个信号)，表示开始下雨了，就通过处理器发出指令，让控制器控制电机打开伞盖，进行杨梅树的遮雨。同时让声音传感器连续测量3次环境的声贝数值取平均值获得开始雨的初始声贝数值(图5)。

5.每过10分钟测量环境的声贝数值并与测定的初始声贝数值进行比较，当测定的声贝数值小于或等于初始声贝数值的时候，就通过处理器发出指令，让控制器控制电机闭合伞盖(图5的流程)。

另外，在步骤2中，开启风速和风向传感器，测定风速的大小和风的方向，从而通过控制器来给出指令给松紧装置来加固遮雨伞，从而避免被风吹倒。

1.2试验方法

遮雨棚栽培：

2012-2014年的每年5月15日搭建遮雨设施，每株作为一个独立的个体，在每株的每一面搭建2根竹架，高度依据树高有所差异，一般高于树顶40-60cm，在不同竖立的竹架上方再搭建竹片，形成十字交叉，稳固。在梅雨季节来临前，立即在搭建好的架面顶层铺上透光性能好的聚乙烯薄膜，四周处于通风状态。

本发明遮雨装置：2012-2014年的每年5月15日搭建本发明自动遮雨设备。在梅雨季节来临前，安装好遮雨装置。

果实品质测定：杨梅成熟后，样品采集并置于加冰的保鲜箱中带回实验室进行各项生理指标的测定。随机选取处理(遮雨棚栽培和本发明的遮雨装置处理)和对照(露地栽培)的杨梅果实各50个，分别用电子天平测单果重；用手持数显糖度计(ATAGOPR-101a,日本)测定可溶性固形物含量；酸碱滴定法测可滴定酸含量；参照陈俊伟(杨梅果实发育进程中的碳水化合物代谢，植物生理与分子生物学学报，2006)等方法测糖积累含量，每个处理重复3次。

产量分析：对各处理落果情况调查，株产统计。

2、结果与分析

2.1不同栽培模式对果实的质量与品质的影响

可溶性固形物是指所有溶解于果蔬汁液中的化合物的总称，包括可溶性糖、可溶性维生素和可溶性氨基酸等，是判定果实品质的一项重要指标。试验测定了果实30只，试验和对照杨梅果实的单果重分别是26.8g和27.1g，果实大小处理间差异不明显；但处理对果实的可溶性固形物含量和可滴定酸含量有一定的影响，自动遮雨设备处理的可溶性固形物含量最高(12.2％)，其次为遮雨棚处理(11.6％)，比对照增加32.6％和26.1％。可滴定酸从0.97％下降到了0.89％。固酸比有明显增加，改善了果实风味。

表1：不同栽培模式对果实的质量与品质的影响

2.2对果实糖分积累的影响

糖分含量反映果实品质的一个重要构成要素，同时也是果实着色的重要影响因子。与对照相比，各处理的杨梅果汁中各种糖分积累均有显著增加(见表2)，其中,自动遮雨设备处理的果实中蔗糖、葡萄糖、果糖和总糖含量分别为1.26，28.3，26.7和56.26mg.g^-1FW。与对照比分别增加了2.4％，4.0％，13.1％和8.13％，遮雨栽培可改善果实发育环境，有利于杨梅品质的提升。

表2 不同栽培模式对杨梅果实糖分积累的影响

2.3对杨梅产量及商品性的影响

从表3中可见，不同栽培模式对杨梅产量及商品性有较大的影响，各处理间差异明显，自动遮雨设备处理的产量最高达75.4kg/株，比对照41.5kg/株增加33.5％。遮雨栽培有效地减轻了采前落果现象，自动遮雨设备和遮雨棚栽培比对照落果率分别下降了130％，17.1％。而且杨梅商品率有明显提高，自动遮雨设备和遮雨棚栽培比对照商品果率分别提高81.7％和26.3％。遮雨栽培模式经济效益显著，通过方差分析，都达到极显著差异。

表3：不同栽培模式对杨梅产量及商品性的影响

2.3不同栽培模式对杨梅的树体微环境的影响

不同栽培模式对杨梅的树体环境的温湿度有一定的影响，从以上三年的6-8月的实际测量，遮雨棚处理由于棚顶铺盖透光性能好聚乙烯薄膜，雨后天晴时棚内温度骤增，水分不宜散发，导致棚内温湿度升高，其平均温湿度分别为29.6℃和81.76％，与自动遮雨设备处理相比平均温湿度分别高出5.23％，30.56％。高温高湿的环境会引发杨梅肉葱病及凋萎病的发生(具体数据略)。

Claims (4)

1.一种全自动杨梅遮雨设备，该设备包括：伞盖和伞柱，中央处理器，控制器，电机，其中中央处理器，控制器，电机相互连接，电机与控制伞闭合的结构连接，其中与中央处理器连接的还有温度、湿度、雨水测量传感器，其中，当通过温度传感器测定的温度在0.5-1小时内下降的幅度为45％以上，通过湿度测得的湿度大于75％以上，启动雨水测量传感器。

2.根据权利要求1所述的设备，其中在启动雨水测量传感器的同时，启动声音传感器来获得环境初始声贝数值，同时每间隔10分钟测量一次环境声贝数值，并把所测的声贝数值与所述的初始声贝数值进行比较，当等于或小于初始声贝数值的时候，启动电机让伞盖闭合或收缩。

3.一种把自动遮雨设备用来遮蔽杨梅树的方法，该方法包括：

1)、提供一种自动遮雨设备，该设备包括伞盖和伞柱，中央处理器，控制器，电机，其中中央处理器，控制器，电机相互连接，电机与控制伞闭合的结构连接，其中与中央处理器连接的还有温度传感器、湿度传感器、雨水测量传感器；

2)、当湿度传感器测定的环境湿度大于75％以上，同时通过温度控制器测定的温度下降幅度在0.5小时内下降40％以上的时候，激活整个系统，让整个系统处于运行状态，即让控制器、中央处理器和电机以及收缩器处于工作状态；

3)、每隔10分钟重复步骤2中的温度测定和湿度的测定，如果测定的湿度仍然大于75％以上，温度仍然处于下降的状态，则激活雨水测量装置和测定环境声贝数值的传感器：

4)、当雨水测量器获得的测量结果为“是”的时候，表示开始下雨了，就通过处理器发出指令，让控制器控制电机打开伞盖，进行杨梅树的遮雨；同时让声音传感器连续测量3次环境的声贝数值获得开始雨的初始声贝数值；

5)、每隔10分钟测量环境的声贝数值并与测定的初始声贝数值进行比较，当测定的声贝数值小于或等于初始声贝数值的时候，就通过处理器发出指令，让控制器控制电机闭合伞盖。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤2中，开启风速传感器，测定风 速的大小，测定的风速大于35千米/小时的时候，处理器发出信号，从而通过控制器来收缩固定器来加固遮雨伞，从而避免比雨伞被风吹倒。