一种物联网水稻生长监控装置
技术领域
本发明涉及一种水稻生长监控装置,尤其涉及一种物联网水稻生长监控装置。
背景技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段。顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。
水稻原产中国,七千年前中国长江流域就种植水稻。按照不同的方法,水稻可以分为籼稻和粳稻、早稻和中晚稻,糯稻和非糯稻。我国科学家袁隆平对杂交水稻的研究作出了巨大贡献,被誉为“杂交水稻之父”。水稻所结子实即稻谷,稻谷(粒)去壳后称大米、香米、稻米。世界上近一半人口,都以大米为食。大米的食用方法多种多样,有米饭、米粥、米饼、米糕,米酒等。水稻除可食用外,还可以酿酒、制糖作工业原料,稻壳、稻秆,可以作为饲料。我国水稻主产区主要是东北地区、长江流域,珠江流域。属于直接经济作物。还是世界上三分之一人类的主食。
现在种植水稻新种时,通常需要到培养箱内进行试种,以便观察水稻新种的生长情况。
现有的物联网水稻生长监控装置存在监控不全面、水稻通风效果差、无法及时进行喷水处理的缺点,因此亟需研发一种监控全面、水稻通风效果好、能够及时进行喷水处理的物联网水稻生长监控装置。
发明内容
(1)要解决的技术问题
本发明为了克服现有的物联网水稻生长监控装置存在监控不全面、水稻通风效果差、无法及时进行喷水处理的缺点,本发明要解决的技术问题是提供一种监控全面、水稻通风效果好、能够及时进行喷水处理的现有的物联网水稻生长监控装置。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了这样一种物联网水稻生长监控装置,包括有监控箱、培养箱、第一滚轮、气缸、第一压块、第一弹簧、第二压块、喷头、软管、第一拉线、齿条、玻璃盖、连杆、轴承座、丝杆、螺母、摄像头和齿轮;监控箱内底部从左至右依次设有培养箱、第一滚轮和气缸,培养箱左壁和右壁均匀开有小孔,培养箱右侧设有第一压块,第一压块右侧连接有第一弹簧,第一弹簧右侧连接有第二压块,第二压块右侧连接有第一拉线,第一拉线绕过第一滚轮,气缸上端连接有齿条,第一拉线右端与齿条底部连接,培养箱内右壁设有喷头,喷头右侧连接有软管,软管位于第一压块和第二压块之间,培养箱顶部设有玻璃盖,监控箱顶部设有连杆,连杆底部左右两侧对称设有轴承座,轴承座上安装有丝杆,丝杆上设有螺母,螺母底部连接有摄像头,丝杆右端连接有齿轮,齿轮位于齿条后侧,齿轮与齿条啮合。
优选地,还包括有绕线轮、第二拉线、第二弹簧、转杆和叶片,丝杆左端连接有绕线轮,绕线轮上绕有第二拉线,监控箱内左壁下部设有第二弹簧,第二弹簧上端连接有转杆,转杆右端连接有叶片,第二拉线下端与转杆连接。
优选地,还包括有第二滚轮,转杆左端连接有第二滚轮,第二滚轮与监控箱内左壁接触。
优选地,还包括有湿度传感器和控制器,玻璃盖底部设有湿度传感器,连杆顶部左侧设有控制器,气缸和湿度传感器均与控制器连接。
优选地,轴承座设置在连杆的底部,两个轴承座之间的距离为140-150厘米,轴承座与连杆为焊接连接,两个轴承座与培养箱左右两端的距离相等,且轴承座为深沟球轴承。
优选地,气缸为竖直设置,气缸的下端面与监控箱底部焊接连接,气缸的行程为40-50厘米,气缸与监控箱内右壁之间的距离为10-20厘米,气缸外壳材质为耐腐蚀材料。
优选地,监控箱形状为长方体,监控箱的长度为2-2.5米,监控箱的宽度为1-1.5米,监控箱的高度为80-90厘米,监控箱的材质为Q235钢,监控箱内壁光滑,摩擦系数为0.1-0.12。
优选地,连杆为水平设置,连杆长度与监控箱的长度一致,连杆左端面与监控箱内左壁焊接连接,连杆右端与监控箱内右壁焊接连接,连杆材质为Q235钢,连杆的横截面为正方形。
优选地,叶片形状为半圆形,叶片数量为2片,叶片的材质为PVC,叶片与转杆为固定连接,两片叶片之间的角度为90度到120度,叶片的表面积为300平方厘米到400平方厘米。
优选地,小孔均匀分布在培养箱左右两壁,小孔的数量为6-8个,小孔的横截面形状为圆形,小孔的直径为5-10厘米,水平位置最高的小孔距离培养箱顶部的距离为10厘米。
工作原理:现在种植水稻新种时,通常需要到培养箱内进行试种,以便观察水稻新种的生长情况。当要观察培养箱内水稻生长的情况时,人工控制气缸缩短并且开启摄像头,齿条向下运动,齿轮逆时针旋转,丝杆逆时针旋转,螺母在丝杆上向右运动,摄像头向右运动,摄像头向右运动记录培养箱内的情况。当气缸缩短一定距离后控制气缸伸长,齿条向上运动,齿轮顺时针旋转,丝杆顺时针旋转,螺母在丝杆上向左运动,摄像头向左运动,摄像头向左运动记录培养箱内的情况。当气缸回到初始位置后再次控制气缸缩短,重复操作,这样就可以通过摄像头观察到培养箱内水稻生长的情况。当发现培养箱内水稻缺少水分时,人工控制气缸伸长,第一拉线右端向上运动,第一拉线左端向右运动,第二压块向右运动,软管不再被挤压,同时往软管内通入水,水通过喷头喷到培养箱内。当气缸伸长一定距离后控制气缸缩短,当气缸回到初始位置后再次控制气缸伸长,重复操作,这样就既可以使摄像头左右运动,又能够使第二压块不断左右运动,从而不断放松软管给培养箱提供水分。当培养箱内水分合适后控制气缸回到初始位置后静止,并且停止往软管内通水。培养箱上的小孔能够通风,给水稻生长提供足够的空气。
因为还包括有绕线轮、第二拉线、第二弹簧、转杆和叶片,丝杆左端连接有绕线轮,绕线轮上绕有第二拉线,监控箱内左壁下部设有第二弹簧,第二弹簧上端连接有转杆,转杆右端连接有叶片,第二拉线下端与转杆连接,丝杆正反转时带动绕线轮正反转,绕线轮不断收放拉线,叶片上下运动产生风,加快空气的流速,为水稻生长提供了足够的空气。
因为还包括有第二滚轮,转杆左端连接有第二滚轮,第二滚轮与监控箱内左壁接触,第二滚轮能够减小转杆左端运动的摩擦力,使转杆和叶片上升下降的速度更快,产生的风更大。
因为还包括有湿度传感器和控制器,玻璃盖底部设有湿度传感器,连杆顶部左侧设有控制器,气缸和湿度传感器均与控制器连接。当要观察培养箱内水稻生长的情况时,控制器控制气缸缩短并且开启摄像头,齿条向下运动,齿轮逆时针旋转,丝杆逆时针旋转,螺母在丝杆上向右运动,摄像头向右运动,摄像头向右运动记录培养箱内的情况。当气缸缩短一定距离后控制器控制气缸伸长,齿条向上运动,齿轮顺时针旋转,丝杆顺时针旋转,螺母在丝杆上向左运动,摄像头向左运动,摄像头向左运动记录培养箱内的情况。当气缸回到初始位置后再次控制气缸缩短,重复操作,这样就可以通过摄像头观察到培养箱内水稻生长的情况。当培养箱内的湿度低于湿度传感器的低预设值时,控制器控制气缸伸长,第一拉线右端向上运动,第一拉线左端向右运动,第二压块向右运动,软管不再被挤压,同时往软管内通入水,水通过喷头喷到培养箱内。当气缸伸长一定距离后控制器控制气缸缩短,当气缸回到初始位置后再次控制气缸伸长,重复操作,这样就既可以使摄像头左右运动,又能够使第二压块不断左右运动,从而不断放松软管给培养箱提供水分。当培养箱内的湿度高于湿度传感器的高预设值,控制器控制气缸回到初始位置后静止。培养箱上的小孔能够通风,给水稻生长提供足够的空气。
控制器选择厦门海为科技有限公司生产的海为S32S0T型PLC控制器,主机外部24VDC供电,16路输入,16路输出。
SunYuan无线信号接收发射装置SY无线信号接收发射装置LED6数显表用插头连线接入变送器测量电路中,该表的功能是将0-5V、0-10V、1-5V、0-±200mV、0-20mA、4-20mA等变送信号按设定的范围,线性地、对应地以十进制数字量显示出来。通过各种相关传感器将温度、压力、流量、液位等物理量转化为标准电压电流信号以后,再接入该数显表,将温度、压力、流量、液位等物理量实时显示出来,方便用户进行监测控制。同时,数显表具备报警功能,带两路隔离式开关量输出,通过预先设定好相关的数值,如:高于某一数值或者低于某一数值,可以实现显示、控制与报警。
湿度传感器连接型号为SYLED6的数显表,设置其两个开关量输出,第一个为高于1200毫米,第二个为低于700毫米,输出信号。
输入输出端口的定义为:X0为启动开关,X1为停止开关,X2为急停开关,X3为连接湿度传感器的数显表第一开关量,X4为连接湿度传感器的数显表第二开关量;Y0为用于气缸伸长的接触器KM0,Y1为用于气缸缩短的接触器KM1,根据图5所示的电气控制原理图,所属领域的技术人员不需要创造性的劳动,即可通过梯形图编程语言,直观地编写出PLC控制器按上述工作原理控制各部件进行动作的PLC程序,实现本装置运行的智能化,编程的相关指令都为现有技术,在此不再赘述。
(3)有益效果
本发明所达到了监控全面、水稻通风效果好、能够及时进行喷水处理的效果,使用该装置对水稻进行培育处理时,左右移动的摄像头能够前面的将水稻生长的情况记录下来,并且通过同一动力源既可以实现摄像头的运动,也可以进行喷水处理,达到节约资源的效果。
附图说明
图1为本发明的第一种主视结构示意图。
图2为本发明的第二种主视结构示意图。
图3为本发明的第三种主视结构示意图。
图4为本发明的第三种主视结构示意图。
图5为本发明的电气控制原理图。
附图中的标记为:1-监控箱,2-培养箱,3-第一滚轮,4-气缸,5-小孔,6-第一压块,7-第一弹簧,8-第二压块,9-喷头,10-软管,11-第一拉线,12-齿条,13-玻璃盖,14-连杆,15-轴承座,16-丝杆,17-螺母,18-摄像头,19-齿轮,20-绕线轮,21-第二拉线,22-第二弹簧,23-转杆,24-叶片,25-第二滚轮,26-湿度传感器,27-控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种物联网水稻生长监控装置,如图1-5所示,包括有监控箱1、培养箱2、第一滚轮3、气缸4、第一压块6、第一弹簧7、第二压块8、喷头9、软管10、第一拉线11、齿条12、玻璃盖13、连杆14、轴承座15、丝杆16、螺母17、摄像头18和齿轮19;监控箱1内底部从左至右依次设有培养箱2、第一滚轮3和气缸4,培养箱2左壁和右壁均匀开有小孔5,培养箱2右侧设有第一压块6,第一压块6右侧连接有第一弹簧7,第一弹簧7右侧连接有第二压块8,第二压块8右侧连接有第一拉线11,第一拉线11绕过第一滚轮3,气缸4上端连接有齿条12,第一拉线11右端与齿条12底部连接,培养箱2内右壁设有喷头9,喷头9右侧连接有软管10,软管10位于第一压块6和第二压块8之间,培养箱2顶部设有玻璃盖13,监控箱1顶部设有连杆14,连杆14底部左右两侧对称设有轴承座15,轴承座15上安装有丝杆16,丝杆16上设有螺母17,螺母17底部连接有摄像头18,丝杆16右端连接有齿轮19,齿轮19位于齿条12后侧,齿轮19与齿条12啮合。
实施例2
一种物联网水稻生长监控装置,如图1-5所示,包括有监控箱1、培养箱2、第一滚轮3、气缸4、第一压块6、第一弹簧7、第二压块8、喷头9、软管10、第一拉线11、齿条12、玻璃盖13、连杆14、轴承座15、丝杆16、螺母17、摄像头18和齿轮19;监控箱1内底部从左至右依次设有培养箱2、第一滚轮3和气缸4,培养箱2左壁和右壁均匀开有小孔5,培养箱2右侧设有第一压块6,第一压块6右侧连接有第一弹簧7,第一弹簧7右侧连接有第二压块8,第二压块8右侧连接有第一拉线11,第一拉线11绕过第一滚轮3,气缸4上端连接有齿条12,第一拉线11右端与齿条12底部连接,培养箱2内右壁设有喷头9,喷头9右侧连接有软管10,软管10位于第一压块6和第二压块8之间,培养箱2顶部设有玻璃盖13,监控箱1顶部设有连杆14,连杆14底部左右两侧对称设有轴承座15,轴承座15上安装有丝杆16,丝杆16上设有螺母17,螺母17底部连接有摄像头18,丝杆16右端连接有齿轮19,齿轮19位于齿条12后侧,齿轮19与齿条12啮合。
还包括有绕线轮20、第二拉线21、第二弹簧22、转杆23和叶片24,丝杆16左端连接有绕线轮20,绕线轮20上绕有第二拉线21,监控箱1内左壁下部设有第二弹簧22,第二弹簧22上端连接有转杆23,转杆23右端连接有叶片24,第二拉线21下端与转杆23连接。
实施例3
一种物联网水稻生长监控装置,如图1-5所示,包括有监控箱1、培养箱2、第一滚轮3、气缸4、第一压块6、第一弹簧7、第二压块8、喷头9、软管10、第一拉线11、齿条12、玻璃盖13、连杆14、轴承座15、丝杆16、螺母17、摄像头18和齿轮19;监控箱1内底部从左至右依次设有培养箱2、第一滚轮3和气缸4,培养箱2左壁和右壁均匀开有小孔5,培养箱2右侧设有第一压块6,第一压块6右侧连接有第一弹簧7,第一弹簧7右侧连接有第二压块8,第二压块8右侧连接有第一拉线11,第一拉线11绕过第一滚轮3,气缸4上端连接有齿条12,第一拉线11右端与齿条12底部连接,培养箱2内右壁设有喷头9,喷头9右侧连接有软管10,软管10位于第一压块6和第二压块8之间,培养箱2顶部设有玻璃盖13,监控箱1顶部设有连杆14,连杆14底部左右两侧对称设有轴承座15,轴承座15上安装有丝杆16,丝杆16上设有螺母17,螺母17底部连接有摄像头18,丝杆16右端连接有齿轮19,齿轮19位于齿条12后侧,齿轮19与齿条12啮合。
还包括有绕线轮20、第二拉线21、第二弹簧22、转杆23和叶片24,丝杆16左端连接有绕线轮20,绕线轮20上绕有第二拉线21,监控箱1内左壁下部设有第二弹簧22,第二弹簧22上端连接有转杆23,转杆23右端连接有叶片24,第二拉线21下端与转杆23连接。
还包括有第二滚轮25,转杆23左端连接有第二滚轮25,第二滚轮25与监控箱1内左壁接触。
还包括有湿度传感器26和控制器27,玻璃盖13底部设有湿度传感器26,连杆14顶部左侧设有控制器27,气缸4和湿度传感器26均与控制器27连接。
轴承座15设置在连杆14的底部,两个轴承座15之间的距离为140-150厘米,轴承座15与连杆14为焊接连接,两个轴承座15与培养箱2左右两端的距离相等,且轴承座15为深沟球轴承。
气缸4为竖直设置,气缸4的下端面与监控箱1底部焊接连接,气缸4的行程为40-50厘米,气缸4与监控箱1内右壁之间的距离为10-20厘米,气缸4外壳材质为耐腐蚀材料。
监控箱1形状为长方体,监控箱1的长度为2-2.5米,监控箱1的宽度为1-1.5米,监控箱1的高度为80-90厘米,监控箱1的材质为Q235钢,监控箱1内壁光滑,摩擦系数为0.1-0.12。
连杆14为水平设置,连杆14长度与监控箱1的长度一致,连杆14左端面与监控箱1内左壁焊接连接,连杆14右端与监控箱1内右壁焊接连接,连杆14材质为Q235钢,连杆14的横截面为正方形。
叶片24形状为半圆形,叶片24数量为2片,叶片24的材质为PVC,叶片24与转杆23为固定连接,两片叶片24之间的角度为90度到120度,叶片24的表面积为300平方厘米到400平方厘米。
小孔5均匀分布在培养箱2左右两壁,小孔5的数量为6-8个,小孔5的横截面形状为圆形,小孔5的直径为5-10厘米,水平位置最高的小孔5距离培养箱2顶部的距离为10厘米。
工作原理:现在种植水稻新种时,通常需要到培养箱2内进行试种,以便观察水稻新种的生长情况。当要观察培养箱2内水稻生长的情况时,人工控制气缸4缩短并且开启摄像头18,齿条12向下运动,齿轮19逆时针旋转,丝杆16逆时针旋转,螺母17在丝杆16上向右运动,摄像头18向右运动,摄像头18向右运动记录培养箱2内的情况。当气缸4缩短一定距离后控制气缸4伸长,齿条12向上运动,齿轮19顺时针旋转,丝杆16顺时针旋转,螺母17在丝杆16上向左运动,摄像头18向左运动,摄像头18向左运动记录培养箱2内的情况。当气缸4回到初始位置后再次控制气缸4缩短,重复操作,这样就可以通过摄像头18观察到培养箱2内水稻生长的情况。当发现培养箱2内水稻缺少水分时,人工控制气缸4伸长,第一拉线11右端向上运动,第一拉线11左端向右运动,第二压块8向右运动,软管10不再被挤压,同时往软管10内通入水,水通过喷头9喷到培养箱2内。当气缸4伸长一定距离后控制气缸4缩短,当气缸4回到初始位置后再次控制气缸4伸长,重复操作,这样就既可以使摄像头18左右运动,又能够使第二压块8不断左右运动,从而不断放松软管10给培养箱2提供水分。当培养箱2内水分合适后控制气缸4回到初始位置后静止,并且停止往软管10内通水。培养箱2上的小孔5能够通风,给水稻生长提供足够的空气。
因为还包括有绕线轮20、第二拉线21、第二弹簧22、转杆23和叶片24,丝杆16左端连接有绕线轮20,绕线轮20上绕有第二拉线21,监控箱1内左壁下部设有第二弹簧22,第二弹簧22上端连接有转杆23,转杆23右端连接有叶片24,第二拉线21下端与转杆23连接,丝杆16正反转时带动绕线轮20正反转,绕线轮20不断收放拉线,叶片24上下运动产生风,加快空气的流速,为水稻生长提供了足够的空气。
因为还包括有第二滚轮25,转杆23左端连接有第二滚轮25,第二滚轮25与监控箱1内左壁接触,第二滚轮25能够减小转杆23左端运动的摩擦力,使转杆23和叶片24上升下降的速度更快,产生的风更大。
因为还包括有湿度传感器26和控制器27,玻璃盖13底部设有湿度传感器26,连杆14顶部左侧设有控制器27,气缸4和湿度传感器26均与控制器27连接。当要观察培养箱2内水稻生长的情况时,控制器27控制气缸4缩短并且开启摄像头18,齿条12向下运动,齿轮19逆时针旋转,丝杆16逆时针旋转,螺母17在丝杆16上向右运动,摄像头18向右运动,摄像头18向右运动记录培养箱2内的情况。当气缸4缩短一定距离后控制器27控制气缸4伸长,齿条12向上运动,齿轮19顺时针旋转,丝杆16顺时针旋转,螺母17在丝杆16上向左运动,摄像头18向左运动,摄像头18向左运动记录培养箱2内的情况。当气缸4回到初始位置后再次控制气缸4缩短,重复操作,这样就可以通过摄像头18观察到培养箱2内水稻生长的情况。当培养箱2内的湿度低于湿度传感器26的低预设值时,控制器27控制气缸4伸长,第一拉线11右端向上运动,第一拉线11左端向右运动,第二压块8向右运动,软管10不再被挤压,同时往软管10内通入水,水通过喷头9喷到培养箱2内。当气缸4伸长一定距离后控制器27控制气缸4缩短,当气缸4回到初始位置后再次控制气缸4伸长,重复操作,这样就既可以使摄像头18左右运动,又能够使第二压块8不断左右运动,从而不断放松软管10给培养箱2提供水分。当培养箱2内的湿度高于湿度传感器26的高预设值,控制器27控制气缸4回到初始位置后静止。培养箱2上的小孔5能够通风,给水稻生长提供足够的空气。
控制器27选择厦门海为科技有限公司生产的海为S32S0T型PLC控制器27,主机外部24VDC供电,16路输入,16路输出。
SunYuan无线信号接收发射装置SY无线信号接收发射装置LED6数显表用插头连线接入变送器测量电路中,该表的功能是将0-5V、0-10V、1-5V、0-±200mV、0-20mA、4-20mA等变送信号按设定的范围,线性地、对应地以十进制数字量显示出来。通过各种相关传感器将温度、压力、流量、液位等物理量转化为标准电压电流信号以后,再接入该数显表,将温度、压力、流量、液位等物理量实时显示出来,方便用户进行监测控制。同时,数显表具备报警功能,带两路隔离式开关量输出,通过预先设定好相关的数值,如:高于某一数值或者低于某一数值,可以实现显示、控制与报警。
湿度传感器26连接型号为SYLED6的数显表,设置其两个开关量输出,第一个为高于1200毫米,第二个为低于700毫米,输出信号。
输入输出端口的定义为:X0为启动开关,X1为停止开关,X2为急停开关,X3为连接湿度传感器26的数显表第一开关量,X4为连接湿度传感器26的数显表第二开关量;Y0为用于气缸4伸长的接触器KM0,Y1为用于气缸4缩短的接触器KM1,根据图5所示的电气控制原理图,所属领域的技术人员不需要创造性的劳动,即可通过梯形图编程语言,直观地编写出PLC控制器27按上述工作原理控制各部件进行动作的PLC程序,实现本装置运行的智能化,编程的相关指令都为现有技术,在此不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形、改进及替代,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。