CN108243773B - 智能树木输液灌溉系统 - Google Patents

Abstract

智能树木输液灌溉系统，属于林业、农业自动化技术领域。该系统可根据不同的情况可自动对该树木进行输液，检测装置负责检测树木的健康生长情况，检测装置由导电装置、土壤酸碱度检测器、温度检测器、摄像头和光束灯组成，在树枝上放有供树木输液的盒子，该盒子装有三种液体，分别是营养液，生长液，杀虫液，输液方式有滴灌和喷灌两种方式，检测装置通过检测该树木的具体状况后发送至单片机，单片机根据不同的情况来发出不同的指令来输液，也可通过通讯模块将树木的健康情况发送至电脑控制端查看，同时在电脑控制端也可进行人为操作进行输液，该系统采用全自动化操作，无需人员看管，可节省大量人力，同时可更科学地管理树木。

Description

智能树木输液灌溉系统

技术领域

本发明涉及智能树木输液灌溉系统，属于林业、农业自动化技术领域。

背景技术

一般来说，城市工业化发展是城市发展的首要目标之一，工业化发展带来了经济的发展，经济的不断提高，也导致了人们的生活品质不断提高，城市在追求经济发展的同时，也在追求城市的美观美化，种树就是其中一方面，城市的绿化离不开种树，而且城市周边存在工厂较多，更加需要加强绿化的程度，工业化使城市污染加大，种树能够改善空气质量，美化环境，是城市发展的重要一步，于此同时，对于树木的管理也有了更大的需求。

城市种树以后，对于后面的管理同样也是非常重要，每一棵树木的生长都需要人的关注，都需要悉心的照料，才能健康生长，所以就要花费很大的人力物力去关注每一棵树的生长，对此，这里提出了一种自动化方式的输液系统，可自动对树木进行输液，对于树木可无需进行人为看管；同时也可通过电脑控制端对多棵树木进行查看，也可人为控制进行输液。这样就可节省大量的人力和物力，使树木管理变得更加科学化。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是通过智能树木输液灌溉系统，该系统可根据不同的情况可自动对该树木进行输液，检测装置负责检测树木的健康生长情况，在树枝上放有供树木输液的盒子，该盒子装有三种液体，分别是营养液，生长液，杀虫液，检测装置通过检测该树木的具体状况后发送至单片机，单片机根据不同的情况来发出不同的指令来输液，检测装置可通过通讯模块将树木的健康情况发送至电脑控制端查看，同时可在电脑控制端进行手动操作输液，可通过通讯模块将信号指令发送至单片机，再由单片机来发出指令，以上装置均需供电，所以在树木的顶端装有锂电池板，可供以上装置用电，电池板若损坏，也可更换电池。

本发明采用的技术方案是：智能树木输液灌溉系统，包括检测装置、液体盒子、输液器、电磁阀、太阳能电磁板、锂电池板、电脑控制端、控制箱，控制箱里装有单片机和通讯模块，检测装置包括导电装置、温度传感器、土壤酸碱度检测器、摄像头、光束灯，输液器包括滴灌输液器和喷洒器，检测装置、电磁阀、电脑控制端与单片机相连接，检测装置检测树木的健康情况，然后将树木的具体情况发送至单片机，首先单片机会根据树木情况发出指令控制电磁阀的开关，进而进行相应的输液，在电脑控制端可查看树木的生长健康情况及输液情况，同时可在电脑控制端进行手动操作输液，可通过通讯模块将信号指令发送至单片机，再由单片机来发出指令，太阳能电磁板可对系统进行供电。

进一步的，检测装置由导电装置、温度传感器、土壤酸碱度检测器、摄像头、光束灯组成。

进一步的，检测装置与单片机连接，检测装置会将树木的情况发送至单片机，单片机会分析当前树木的情况，同时针对相应的情况来发出对应的指令。

进一步的，导电装置为两根导电棒，插入树干后，在两电棒之间会产生电流，根据电流大小来检测含水量多少。

进一步的，温度传感器可测出树木周围温度，通过温度可分析该树木是否在该温度下生长良好。

进一步的，土壤酸碱度检测器可检测树木土壤的酸碱度，以判断是否适合树木的生长。

进一步的，摄像头、光束灯和树木成三点一线，树木在摄像头和光束灯中间，光束灯在树下，摄像头由一根铁杆支撑，刚好可以看到树木全貌，通过光束灯照在树叶上，摄像头从另一面可观测到树叶脉络，同时可以观察树叶颜色及整棵树的情况。

进一步的，各检测装置将其所检测到的数据发送到单片机，单片机会对数据进行分析，同时进行图像分析处理，通过单片机的分析可得出树木生长健康情况，从而选择适合的液体进行输液。

进一步的，同时可在电脑控制端进行手动操作输液，可通过通讯模块将信号指令发送至单片机，再由单片机来发出指令。

进一步的，输液盒子装树干上，液体盒子分为上中下三层，装有营养液，生长液，杀虫液，每层有若干个小格子，装有不同液体。

进一步的，各液体作用为：营养液：可提高树木对肥料和水的吸收，同时增加其抗旱抗冻的能力，可使树木变得更加坚韧；生长液可以促进细胞的分裂，加快细胞分裂的速度，从而使树木的各部分组织迅速增加，尤其对于树木的顶芽有更明显的作用，各个器官发育也更加迅速；杀虫液，若树木遭受虫害时，可使用杀虫液进行杀虫，同时杀虫也不含危害树木健康的成分。

进一步的，单片机会对各检测装置所测的导电率、温度、酸碱度以及观察到的图像进行分析，若检测到树木含水量较低，且观察到树叶干瘪或土壤酸碱度较高或较低，则会选择营养液，用滴灌方式来输液；若观察到树木叶片发黄，枝干相对平均生长水平较细、树叶较小或温度较低，抑制了树木生长时，则会选择生长液，采用滴灌方式来输液；若观察到树木存在虫害，则会选择杀虫液，采用喷洒方式对树木进行喷洒。

进一步的，电磁阀装在液体盒子上，可控制液体的流出，电磁阀与单片机相连接，单片机根据树木的具体情况对电磁阀发出指令，电磁阀收到指令后，会进行相应的操作，可打开开关，从而使相应的液体进行输液。

进一步的，输液器与液体盒子和电磁阀相连接，输液器有滴灌和喷灌两种方式，滴灌在树下的土壤里输液，喷灌则向整个树木进行喷洒；滴灌输液器和喷洒器每种不少于三个，每个都由独立的电磁阀控制。

进一步的，整个输液器设有管道与自来水管连接，引入自来水，水管由电磁阀控制，在检测到土地缺水时能喷水灌溉，同时自来水还为装置提供压强，使管道能向上运输液体。

进一步的，太阳能电磁板装在树木的顶端，同时旁边配有锂电池板，方便吸收阳光进行蓄电，吸收的电能则储存在锂电池板内，可向树木上的各用电设备供电；锂电池板若发生意外损坏，则可进行更换。

进一步的，单片机对输液进行控制，在电脑控制端上可进行人为修改，例如可控制输液的流量，或者在没有输液的时候，也可人为控制进行输液，电脑控制端通过通讯模块将指令发送到单片机，单片机就会控制液体的输出。

进一步的，所述的单片机型号为AT89C51，太阳能电磁板芯片的型号为LT1073。

智能树木输液灌溉系统，其控制方法包括如下步骤：

步骤1.首先，检测装置实时检测树木的具体情况，并将树木的各项数据发送至单片机，此时，单片机会进行分析，从而判断是否对树木进行输液；若树木的某一项数值较低，则会选择相应的液体进行输液，例如若检测到树木含水量较低，且树叶干瘪等情况时，则会选择营养液；若检测到树木叶片发黄，枝干相对平均生长水平较细等情况时，则会选择生长液；若检测到树木存在虫害，则会选择杀虫液。

步骤2.单片机进行分析并确定需要输液时，将会发送指令到电磁阀，电磁阀根据指令来打开相应的开关，让液体流出；电磁阀控制着三种液体的流出，不同的指令对应打开不同的开关，对应着相应的液体，若需要同时输两种或两种以上的液体时，则会先输其中一种液体，输完该种液体后，关闭并输另一种液体；根据单片机分析选择合适的输液方式；单片机在输液之前会计算好输液量的多少，通过控制输液时间的长短来控制输出液体的多少。

步骤3.电脑控制端接收到单片机发来的信息，可实时监测树木的具体情况，无需到实际现场，同时，可通过电脑控制端对输液进行人为控制，根据单片机发来的信息进行人为分析，若存在单片机控制输液不恰当或者单片机没有进行输液控制时，可人为在电脑控制端操作，从而对树木进行输液，控制输液的流量及是否输液。

步骤4.该系统通过太阳能来蓄电，锂电池板供电，在阳光充足时，太阳能电磁板将会产生足够的电能将锂电池板蓄满，以保证无阳光时的使用，当锂电池板损坏或储电量下降时，可将锂电池板进行更换。

本发明的工作原理是：整个输液系统基本通过单片机来控制，通过检测装置的检测，将检测到的信息发送到单片机，单片机则对信息进行分析计算，若需要输液，则单片机会计算出需要输液的量，同时对电磁阀发出指令，电磁阀根据发出的指令进行相应的操作，打开电磁阀开关，输出所需要的液体；若不要输液，则单片机将不发出指令。单片机可通过通讯模块将检测的信息发送到电脑控制端，通过电脑控制端也可人为对输液进行操作，整个系统依靠太阳能电磁板蓄电，锂电池供电。

本发明的有益效果是 ：本发明采用了自动化的操作方式，整个系统可不通过人为操作，自动对树木进行输液，无需人员看管，同时一台电脑控制端可检测多棵树木，而且一台电脑控制端只需要一个人操控，使对树木的管理做到了科学化，符合当下时代的发展；使用三种液体对树木输液，保证了树木健康生长的需求。

附图说明

图1为本发明的系统整体结构图。

图2为本发明的液体盒子结构图。

图3为本发明的系统电路逻辑图。

图4为本发明的太阳能电磁板发电逻辑图。

图中各标号为1-检测装置；101-导电装置；102-温度传感器；103-土壤酸碱度检测器；104-摄像头；105-光束灯；2-电磁阀；3-液体盒子；4-输液器；401-滴灌输液器；402-喷洒器；5-太阳能电磁板；6-锂电池板；7-电脑控制端；8-控制箱；801-单片机；802-通讯模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明：

如图所示，智能树木输液灌溉系统，包括检测装置1、液体盒子3、输液器4、电磁阀2、太阳能电磁板5、锂电池板6、电脑控制端7、控制箱8，控制箱8里装有单片机801和通讯模块802，检测装置1包括导电装置101、温度传感器102、土壤酸碱度检测器103、摄像头104、光束灯105，输液器4包括滴灌输液器401和喷洒器402，检测装置1、电磁阀2、电脑控制端7与单片机801相连接，检测装置1检测树木的健康情况，然后将树木的具体情况发送至单片机801，首先单片机801会根据树木情况发出指令控制电磁阀2的开关，进而进行相应的输液，在电脑控制端7可查看树木的生长健康情况及输液情况，同时可在电脑控制端7进行手动操作输液，可通过通讯模块802将信号指令发送至单片机801，再由单片机801来发出指令，太阳能电磁板5可对系统进行供电。

检测装置1由导电装置101、温度传感器102、土壤酸碱度检测器103、摄像头104、光束灯105组成。

检测装置1与单片机801连接，检测装置1会将树木的情况发送至单片机801，单片机801会分析当前树木的情况，同时针对相应的情况来发出对应的指令。

导电装置101为两根导电棒，插入树干后，在两电棒之间会产生电流，根据电流大小来检测含水量多少。

温度传感器102可测出树木周围温度，通过温度可分析该树木是否在该温度下生长良好。

土壤酸碱度检测器103可检测树木土壤的酸碱度，以判断是否适合树木的生长。

摄像头104、光束灯105和树木成三点一线，树木在摄像头104和光束灯105中间，光束灯105在树下，摄像头104由一根铁杆支撑，刚好可以看到树木全貌，通过光束灯105照在树叶上，摄像头104从另一面可观测到树叶脉络，同时可以观察树叶颜色及整棵树的情况。

各检测装置1将其所检测到的数据发送到单片机801，单片机801会对数据进行分析，同时进行图像分析处理，通过单片机801的分析可得出树木生长健康情况，从而选择适合的液体进行输液。

同时可在电脑控制端7进行手动操作输液，可通过通讯模块802将信号指令发送至单片机801，再由单片机801来发出指令。

液体盒子3装树干上，液体盒子3分为上中下三层，装有营养液，生长液，杀虫液，每层有若干个小格子，装有不同液体。

各液体作用为：营养液：可提高树木对肥料和水的吸收，同时增加其抗旱抗冻的能力，可使树木变得更加坚韧；生长液可以促进细胞的分裂，加快细胞分裂的速度，从而使树木的各部分组织迅速增加，尤其对于树木的顶芽有更明显的作用，各个器官发育也更加迅速；杀虫液，若树木遭受虫害时，可使用杀虫液进行杀虫，同时杀虫也不含危害树木健康的成分。

单片机801会对各检测装置所测的导电率、温度、酸碱度以及观察到的图像进行分析，若检测到树木含水量较低，且观察到树叶干瘪或土壤酸碱度较高或较低，则会选择营养液，用滴灌方式来输液；若观察到树木叶片发黄，枝干相对平均生长水平较细、树叶较小或温度较低，抑制了树木生长时，则会选择生长液，采用滴灌方式来输液；若观察到树木存在虫害，则会选择杀虫液，采用喷洒方式对树木进行喷洒。

电磁阀2装在液体盒子3上，可控制液体的流出，电磁阀2与单片机801相连接，单片机801根据树木的具体情况对电磁阀2发出指令，电磁阀2收到指令后，会进行相应的操作，可打开开关，从而使相应的液体进行输液。

输液器4与液体盒子3和电磁阀2相连接，输液器4有滴灌和喷灌两种方式，滴灌在树下的土壤里输液，喷灌则向整个树木进行喷洒；滴灌输液器401和喷洒器402每种不少于三个，每个都由独立的电磁阀控制。

整个输液器4设有管道与自来水管连接，引入自来水，水管由电磁阀2控制，在检测到土地缺水时能喷水灌溉，同时自来水还为输液器4提供压强，使管道能向上运输液体。

太阳能电磁板5装在树木的顶端，同时旁边配有锂电池板6，方便吸收阳光进行蓄电，吸收的电能则储存在锂电池板6内，可向树木上的各用电设备供电；锂电池板6若发生意外损坏，则可进行更换。

单片机801对输液进行控制，在电脑控制端7上可进行人为修改，例如可控制输液的流量，或者在没有输液的时候，也可人为控制进行输液，电脑控制端7通过通讯模块802将指令发送到单片机801，单片机801就会控制液体的输出。

所述的单片机801型号为AT89C51，太阳能电磁板5芯片的型号为LT1073。

如图3和图4所示，XTAL1，XTAL2，相接的电路为单片机801工作所必须的起震电路；RST相接的是单片机801开关，可通过按键控制整个电路的开关；图中太阳能电磁板6提供6V电压。LT1073经由电阻R6检测充电电流，在锂电池板6中维持16毫安的充电电流；LT1073内有低电压测定器，在太阳能电磁板5的输出电压将至4V时，LT1073将断开充电电路；太阳能电磁板5与锂电池板6相接，为整个电路提供电能；与P0.3相接的是光束灯；与P0.7相接的导电棒接在树干的两端，再连接一个直流电流检测器，检测电流的变换情况，来反映树的导电率；与TXD、RXD相接的是摄像头104模块；与P3.4相接的是温度传感器102，用于检测树木周围的温度；与P1.6相接的是土壤酸碱检测器103，用于检测土壤的酸碱度；与P0.0、P0.1P0.2相接的是电磁阀RL1、电磁阀RL2、电磁阀RL3，单片机801通过控制继电器来控制生长液、营养液、杀虫剂的输出；与P1.7相接的检测装置1，负责检测树木的生长状况然后将信息反馈给单片机801。过程描述：该树木输液系统，锂电池板6通过太阳能来蓄电，锂电池板6为整个系统供电，光束灯105放在树下，摄像头104可以看到树木的全貌，通过对土壤的酸碱度的检测，树木的导电率，树木周围的温度还有摄像头104所拍摄的外貌情况综合信息转给单片机801，单片机801再通过树木的具体情况来控制继电器给树木输液。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.智能树木输液灌溉系统，其特征在于：包括检测装置（1）、电磁阀（2）、液体盒子（3）、输液器（4）、太阳能电磁板（5）、锂电池板（6）、电脑控制端（7）、控制箱（8），控制箱（8）里装有单片机（801）和通讯模块（802），检测装置（1）、电磁阀（2）、电脑控制端（7）与单片机（801）相连接，检测装置（1）检测树木的生长健康情况，然后将树木的具体情况发送至单片机（801），首先单片机（801）会根据树木情况发出指令控制电磁阀（2）的开关，进而进行相应的输液，单片机（801）通过通讯模块（802）将树木情况发送至电脑控制端（7），在电脑控制端（7）可查看树木的生长健康情况及输液情况，同时可在电脑控制端（7）进行手动操作输液，可通过通讯模块（802）将信号指令发送至单片机（801），再由单片机（801）来发出指令；

检测装置（1）由导电装置（101）、温度传感器（102）、土壤酸碱度检测器（103）、摄像头（104）、光束灯（105）组成；检测装置（1）与单片机（801）连接，检测装置（1）将树木具体情况发单片机（801）上，单片机（801）通过通讯模块（802）将树木情况发送至电脑控制端（7），单片机（801）针对相应的情况来发出对应的指令，电脑控制端（7）可监测树木当前的情况，使人可不必到实际现场检测；

导电装置（101）为两根导电棒，插入树干后，在两电棒之间会产生电流，根据电流大小来检测含水量多少，土壤酸碱度检测器（103）放在树下土壤里了，温度传感器（102）放在树枝上；

检测装置（1）包含有摄像头（104）、光束灯（105）；摄像头（104）、光束灯（105）和树叶成三点一线，树叶在摄像头（104）和光束灯（105）中间，光束灯（105）在树下，通过光束灯（105）照在树叶上，摄像头（104）从另一面可观测到树叶脉络，摄像头（104）由一根铁杆支撑，同时可以观察树叶颜色及整棵树的情况，通过局部特征和树木的整体情况来进行判断；

输液器（4）与液体盒子（3）和电磁阀（2）相连接，输液器（4）分为滴灌输液器（401）和喷洒器（402），有滴灌和喷洒两种输液方式；滴灌输液器（401）和喷洒器（402）每种不少于三个，每个都由独立的电磁阀（2）控制；整个输液器（4）设有管道与自来水管连接，引入自来水，水管由电磁阀（2）控制，在检测到土地缺水时能喷水灌溉，同时自来水还为输液器（4）提供压强，使管道能向上运输液体。

2.根据权利要求1所述的智能树木输液灌溉系统，其特征在于：输液盒子（3）装树干上，液体盒子（3）分为上中下三层，装有营养液，生长液，杀虫液，每层有若干个小格子，装有不同液体。

3.根据权利要求2所述的智能树木输液灌溉系统，其特征在于：液体盒子（3）里液体的作用为：营养液：可提高树木对肥料和水的吸收，同时增加其抗旱抗冻的能力，可使树木变得更加坚韧；生长液可以促进细胞的分裂，加快细胞分裂的速度，从而使树木的各部分组织迅速增加，尤其对于树木的顶芽有更明显的作用，各个器官发育也更加迅速；杀虫液，若树木遭受虫害时，可使用杀虫液进行杀虫，同时杀虫也不含危害树木健康的成分。

4.根据权利要求2所述的智能树木输液灌溉系统，其特征在于：输液盒子里液体的作用为：电磁阀（2）装在液体盒子（3）上，可控制液体的流出，电磁阀（2）与单片机（801）相连接，单片机（801）根据树木的具体情况对电磁阀（2）发出指令。

5.根据权利要求1所述的智能树木输液灌溉系统，其特征在于：太阳能电磁板（5）装在树木的顶端，同时旁边配有锂电池板（6），方便吸收阳光进行蓄电，吸收的电能则储存在锂电池板（6）内，可向树木上的各用电设备供电；锂电池板（6）若发生意外损坏，则可进行更换。

6.根据权利要求1所述的智能树木输液灌溉系统，其特征在于：所述的单片机（801）型号为AT89C51，太阳能电磁板（5）芯片的型号为LT1073。

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