CN108106673A - 一种苗木生长记录装置及其控制方法 - Google Patents

一种苗木生长记录装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种苗木生长记录装置及其控制方法，所述苗木生长记录装置包括移动台车、电机、走行机构、控制管理系统终端、数据采集系统、通信服务器、远程控制开关、供电装置，以及设置在苗木表面的二维码，所述数据采集系统主要包括图像采集系统、GPS定位装置、红外激光测距仪，温/湿度传感器采集植物生长数据和环境因子数据；应用本发明降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，本发明可实现可以远程及时监控电力设备，同时对于苗木的生长情况及周围气候条件进行监控记录。

Description

一种苗木生长记录装置及其控制方法
技术领域
本发明属于机械设备领域，尤其涉及一种苗木生长记录装置及其控制方法。
背景技术
造林工作是我国对环境保护的一项重要措施，同时也是提高土地绿化覆盖率的一项重要举措，在造林工作的进行中，树木的生长会受到自然条件，如水分，土壤和阳光环境等的影响，而自然条件是我们人类很难控制和改变的，造成很多树木在生长的过程当中质量与预计标准出现偏差，基础。但是目前还缺乏自动测量的工具。随着植物的生长，必须对作物的生长环境进行实时记录，手动测量成为一件繁琐、低效并且有可能损害植物的劳作。
农业信息技术能为农业生产和相关管理提供有效的信息和技术支撑，以提高农作物的产量和农业的综合生产力。目前科技农业得到广大用户的关注，在农业植物种植的过程中人们对种植的农作物进行实时的记录其生长信息，根据对其生长过程的分析来评价该植物的生长情况从而对其进行严格的培养，提高农作物的产量。但是现有技术中用户都是在实际的种植过程中设置简单的例如采光设备或者温度传感器来跟踪分析植物的生长，这过程只是简单粗略的观察植物的生长，并且不能实现自动化应用，有局限性，特别对于大规模的苗木种植业，由于苗木种植的广泛性，人力操作测量完全不能覆盖普及。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种一种苗木生长记录装置。
一种苗木生长记录装置，包括移动台车、电机、走行机构、控制管理系统终端、数据采集系统、通信服务器、远程控制开关、供电装置，以及设置在苗木表面的二维码，所述控制系统管理终端、数据采集系统、远程控制开关均与通信服务器通过无线网络连接，
所述数据采集系统设置移动台车上，所述数据采集系统包括处理器装置和与处理器装置数据连接的图像采集系统、GPS定位装置、红外激光测距仪，温/湿度传感器，光电传感器；所述移动台车上设置支撑面板和支杆，红外激光测距仪安装在支杆上，所述图像采集系统、光电传感器和温/湿度传感器设置在支撑面板上，所述图像采集系统为可识别二维码的摄像仪；
所述移动台车内部设置电机，所述电机通过远程控制开关连接走形机构；所述控制系统管理终端包括控制系统、存储系统、数据处理系统和数据监控装置；所述供电装置连接数据采集系统，红外激光测距仪；所述支杆高度高于待测量苗木高度。
所述数据处理系统与所述数据采集系统、存储系统、数据监控装置相连，用于对所述原始采集参数进行处理，得到二次环境及苗木参数，并提供给所述存储系统进行存储，以及提供给所述数据监控装置进行显示。
所述图像采集系统、GPS定位装置、红外激光测距仪，温/湿度传感器，光电传感器内均设远程控制模块，可通过控制系统管理终端控制系统对其控制。
进一步，所述光电传感器采集光照强度、氧气浓度、二氧化碳浓度数据信息。
进一步，所述供电装置的供电方式为太阳能供电，太阳能电池组件设置在蓄电池表面且与蓄电池连接，蓄电池连接电机和数据采集系统。
进一步，所述移动台车的驱动装置为所述移动平台的走行机构为全履带式或车轮式，所述车轮为为万向轮。
进一步，所述红外激光测距仪一固定安装在支杆中部，距离地面1.3米处。
进一步，所述红外激光测距仪二安装在支杆中部，并可沿支杆滑动，支撑杆顶端固定设置红外激光测距仪三。
进一步，所述支杆顶端距地面的高度大于1.3米。
进一步，所述支杆为多级高度可调结构，支杆底部通过液压装置和多个高度调节结构设置在移动台车上。
进一步，所述环境温度信号接收器为测温仪和湿度仪。
一种苗木生长记录装置的控制方法，具体步骤为：
(Ⅰ)控制系统管理终端初始化参数设置：苗木编号、苗木种类、苗木名称、初始年龄、生长年份、苗木直径、苗木高度、环境因子；
(Ⅱ)启动供电装置，使电机带动走形机构运动，并通过远程控制开关控制走形机构的行走速度，数据采集系统同时实时采集，控制系统管理终端控制移动台车行进轨迹；
(Ⅲ)当苗木生长记录装置行走到林场中某一待测树木附近进行监测时，首先通过摄像仪扫描设置在待测苗木上的二维码信息确定其编号信息；
(Ⅳ)通过控制系统管理终端远程控制启动设置在支杆中部的两个红外激光测距仪，利用移动台车经过待测利用待测树木通过台车行车速度v，红外激光测距仪信号二监测到树干外径的时间差(t1-t2)，得到树木的胸径，同时可得支杆与待测苗木的垂直距离h并实时更新存储数据；
(Ⅴ)启动液压装置，拉伸高度调节结构，调整支杆高度H，使支杆高度大于待测树木高度；
(Ⅵ)支杆顶端的红外测距仪测量支杆顶端到待测树木顶端的距离，通过远程控制模块调整红外测距仪角度，得到支杆顶端与待测树木顶端的最小值l，已知位于移动平台上表面的支杆低端与地面的距离M，通过计算系统计算出该苗木的高度H+M-(l2-m2)1/2；
(Ⅶ)通过温/湿度传感器、光电传感器和摄像仪采集待测苗木的环境因子：湿度、温度、光照强度、氧气浓度、二氧化碳浓度和图像信息；
(Ⅷ)将上述数据存储在存储系统中，并设置实时更新；
(Ⅸ)继续行进移动台车，进行至下一待测苗木时，重复步骤(Ⅲ)- (Ⅷ)。
采用本发明降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，本发明可实现可以远程及时监控电力设备，同时对于苗木的生长情况及周围气候条件进行监控记录，如果苗木出现生长不良，可就可能出现的问题进行提前准备，防止一旦出现问题，应对不及时，造成损失。
附图说明
图1为本发明苗木生长记录装置结构示意图。
图2为本发明苗木生长记录装置主视图。
图3为本发明苗木生长记录装置右视图。
图4为本发明苗木生长记录装置的支杆多级结构图。
图5为本发明苗木生长记录装置控制方法的流程示意图。
图中1-太阳能电池组件，2.1-红外激光测距仪一，2.2-红外激光测距仪二，2.3-红外激光测距仪三，3-GPS定位装置，4-处理器，5- 电机，6-走形机构，7-支杆，8-支撑面板，9-摄像仪，10-蓄电池，11- 远程控制开关，12-移动台车，13-温/湿度传感器，14-控制系统管理终端，15-通信服务器，16-高度调节结构，16.1-支架组件，16.2-支架组件，16.3-支架组件，16.4-支架组件，17-二维码，18-光电传感器， 19-液压装置，20-液压杆。
具体实施方式
如图所示，一种苗木生长记录装置，包括移动台车12、电机5、走行机构6、控制管理系统终端14、数据采集系统、通信服务器15、远程控制开关11、供电装置以及设置在苗木表面的二维码17，所述控制系统管理终端14、数据采集系统、远程控制开关11均与通信服务器通过无线网络连接，
所述数据采集系统设置移动台车12上，所述数据采集系统包括处理器装置4和与处理器4装置数据连接的图像采集系统、GPS定位装置3、红外激光测距仪2，温/湿度传感器13、光电传感器18；所述移动台车12上设置支杆16，红外激光测距仪2安装在支杆16上，对红外激光测距仪2.2实现上下运动操作，所述图像采集系统、光电传感器18和温/湿度传感器13设置在支撑面板8上，所述图像采集系统包括摄像仪9，所述摄像仪9可识别二维码；红外激光测距仪2.1、 2.2、2.3、摄像仪9、GPS定位装置3、温/湿度传感器13、光电传感器18内设远程控制模块，可通过控制系统管理终端14控制系统对其控制；通过远程控制模块对红外激光测距仪2.3进行多角度控制，使其通过多次测量支杆与待测苗木顶端的距离，通过计算系统并最终选择最短距离作为支杆与待测苗木顶端的距离长度，通过远程控制模块控制摄像仪9聚焦识别二维码信息，光电传感器18采集光照强度、氧气浓度、二氧化碳浓度数据信息。
所述移动台车12内部设置电机5，所述电机5通过远程控制开关11连接走形机构6；所述控制系统管理终端14包括控制系统、存储系统、数据处理系统和数据监控装置；所述支杆16高度高于待测量苗木高度。
所述供电装置的供电方式为太阳能供电，太阳能电池组件1设置在蓄电池10表面且与蓄电池10连接，蓄电池10连接电机和数据采集系统。
所述移动台车4的走行机构4为全履带式或车轮式，所述车轮为万向轮。
所述红外激光测距仪.2.1一固定安装在支杆16中部，距离地面 1.3米处。
所述红外激光测距仪2.2二安装在支杆16中部，并可沿支杆16 滑动，支杆16顶端固定设置红外激光测距仪三2.3。
所述支杆16顶端距地面的高度大于1.3米。
所述支杆为多级高度可调结构，支杆7底部通过液压装置19和多个高度调节结构16设置在移动台车12上，高度调节结构16由四个支杆16.1、16.2、16.3、16.4组件构成，四个支杆组件16.1、16.2、 16.3、16.4两两铰接，多个高度调节结构16上下铰接。液压装置19 的液压杆20伸长顶置每两个高度调节结构16或高度调节机构16余支杆7的连接处并推动，使高度调节结构16有水平压缩状伸至竖直状，每个支杆组件16.1、16.2、16.3、16.4长度为0.5米。
一种苗木生长记录装置的控制方法，具体步骤为：
(Ⅰ)控制系统管理终端初始化参数设置：苗木编号、苗木种类、苗木名称、初始年龄、生长年份、苗木直径、苗木高度、环境因子；
(Ⅱ)启动供电装置，使电机带动走形机构6运动，并通过远程控制开关11控制走形机构的行走速度0.1m/s，数据采集系统同时实时采集，控制系统管理终端控制移动台车12行进轨迹；
(Ⅲ)当苗木生长记录装置行走到林场中某一待测树木附近进行监测时，首先通过摄像仪9扫描设置在待测苗木上的二维码17信息确定其编号信息；
(Ⅳ)通过控制系统管理终端远程控制启动设置在支杆中部的两个红外激光测距仪2.2，利用移动台车12经过待测利用待测树木通过台车行车速度v，红外激光测距仪信号二2.2监测到树干外径的时间差 (t1-t2)＝1.55s，得到待测苗木的胸径0.155m，同时可得支杆7与待测苗木的垂直距离h＝2m并实时更新存储数据；
(Ⅴ)启动液压装置20，拉伸高度调节结构，调整支杆高度H＝6，使支杆7高度大于待测树木高度；
(Ⅵ)启动支杆顶端的红外测距仪2.3测量支杆7顶端到待测树木顶端的距离，通过远程控制模块调整红外测距仪2.3角度，得到支杆7 顶端与待测树木顶端的最小值l，l＝4m，已知位于移动平台12上表面的支杆7底端与地面的距离M＝0.4m，通过计算系统计算出该苗木的高度H+M-(l2-m2)1/2＝6+0.4+(42-22)；
(Ⅶ)通过温/湿度传感器13、光电传感器18和摄像仪9采集待测苗木的环境因子：湿度45％、温度24℃、光照强度100lx、氧气浓度21％、二氧化碳浓度0.03％和图像信息；
(Ⅷ)将上述数据存储在存储系统中，并设置实时更新；
(Ⅸ)继续行进移动台车，进行至下一待测苗木时，重复步骤(Ⅲ)～ (Ⅷ)。
为了表述本发明，在上述中参照附图通过实施例对本发明恰当且充分地进行了说明，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (11)

1.一种苗木生长记录装置，其特征在于，包括移动台车、电机、走行机构、控制管理系统终端、数据采集系统、通信服务器、远程控制开关、供电装置以及设置在苗木表面的二维码，所述控制系统管理终端、数据采集系统、远程控制开关均与通信服务器通过无线网络连接，
所述数据采集系统设置移动台车上，所述数据采集系统包括处理器装置和与处理器装置数据连接的图像采集系统、GPS定位装置、红外激光测距仪，温/湿度传感器，光电传感器；所述移动台车上设置支撑面板和支杆；所述红外激光测距仪安装在支杆上，所述图像采集系统、光电传感器和温/湿度传感器设置在支撑面板上，所述图像采集系统为可识别二维码的摄像仪；
所述移动台车内部设置电机，所述电机通过远程控制开关连接走形机构；所述控制系统管理终端包括控制系统、存储系统、数据处理系统和数据监控装置；所述供电装置连接数据采集系统，红外激光测距仪；所述支杆高度高于待测量苗木高度。
2.一种权利要求1所述一种苗木生长记录装置，其特征在于：所述图像采集系统、GPS定位装置、红外激光测距仪，温/湿度传感器，光电传感器内均设远程控制模块，可通过控制系统管理终端控制系统对其控制。
3.一种权利要求1所述一种苗木生长记录装置，其特征在于：所述供电装置的供电方式为太阳能供电，太阳能电池组件设置在蓄电池表面且与蓄电池连接，蓄电池连接电机和数据采集系统。
4.一种权利要求1所述一种苗木生长记录装置，其特征在于：所述移动台车的驱动装置为所述移动平台的走行机构为全履带式或车轮式，所述车轮为为万向轮。
5.一种权利要求1所述一种苗木生长记录装置，其特征在于：所述红外激光测距仪一固定安装在支杆中部，距离地面1.3米处。
6.一种权利要求1所述一种苗木生长记录装置，其特征在于：所述红外激光测距仪二安装在支杆中部，并可沿支杆滑动，支撑杆顶端固定设置红外激光测距仪三。
7.一种权利要求1所述一种苗木生长记录装置，其特征在于：所述支杆顶端距地面的高度大于1.3米。
8.一种权利要求1所述一种苗木生长记录装置，其特征在于：所述支杆为多级高度可调结构，支杆底部通过液压装置和多个高度调节结构设置在移动台车上。
9.一种权利要求1所述一种苗木生长记录装置，其特征在于：所述温/湿度传感器为测温仪和湿度仪。
10.一种权利要求1所述一种苗木生长记录装置，其特征在于：所述光电传感器采集光照强度、氧气浓度、二氧化碳浓度数据信息。
11.一种如权利要求1～10任一项所述的一种苗木生长记录装置的控制方法，其特征在于，具体步骤为：
(Ⅰ)控制系统管理终端初始化参数设置：苗木编号、苗木种类、苗木名称、初始年龄、生长年份、苗木直径、苗木高度、环境因子；
(Ⅱ)启动供电装置，使电机带动走形机构运动，并通过远程控制开关控制走形机构的行走速度，数据采集系统同时实时采集，控制系统管理终端控制移动台车行进轨迹；
(Ⅲ)当苗木生长记录装置行走到林场中某一待测树木附近进行监测时，首先通过摄像仪扫描设置在待测苗木上的二维码信息确定其编号信息；
(Ⅳ)通过控制系统管理终端远程控制启动设置在支杆中部的两个红外激光测距仪，利用移动台车经过待测利用待测树木通过台车行车速度v，红外激光测距仪信号二监测到树干外径的时间差(t1-t2)，得到树木的胸径，同时可得支杆与待测苗木的垂直距离h并实时更新存储数据；
(Ⅴ)启动液压装置，拉伸高度调节结构，调整支杆高度H，使支杆高度大于待测树木高度；
(Ⅵ)启动支杆顶端的红外测距仪测量支杆顶端到待测树木顶端的距离，通过远程控制模块调整红外测距仪角度，得到支杆顶端与待测树木顶端的最小值l，已知位于移动平台上表面的支杆低端与地面的距离M，通过计算系统计算出该苗木的高度H+M-(l2-m2)1/2；
(Ⅶ)通过温/湿度传感器、光电传感器和摄像仪采集待测苗木的环境因子：湿度、温度、光照强度、氧气浓度、二氧化碳浓度和图像信息；
(Ⅷ)将上述数据存储在存储系统中，并设置实时更新；
(Ⅸ)继续行进移动台车，进行至下一待测苗木时，重复步骤(Ⅲ)～(Ⅷ)。
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