CN108593001A - 一种农业环境信息采集控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农业环境信息采集控制装置。该装置包括：地形地表信息采集装置、空间信息采集装置、地下信息采集装置和远程控制中心。本发明在农作物种植前，预先采集农业区域的地形特征和地表土质特征，从而划分适宜种植区域；在农作物生长过程中，根据降雨量大小分为两种方式监测降雨强度，及根据农作物生长空间环境特征和农作物生长地下环境特征，并通过分析地表和农作物的图像的纹理和灰度确定农作物生长地表环境特征，即同时引入图像分析确定农作物生长地表环境特征，从而控制终端设备以保证农作物生长；进而实现了农业环境信息的全面高效高精度监测。
Description
技术领域
本发明涉及农业环境信息采集领域，更具体的涉及一种农业环境信息采集控制装置。
背景技术
农业环境是指农业生物生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，农业环境监测就是利用物理、化学等手段监测农业现场的环境参数。传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。比如，瓜果蔬菜何时浇水、施肥、打药，怎样保持精确的浓度，包括温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，如何实行按需供给，传统农业一般采用粗放的方式对其进行施肥、浇水与打药，这种方式不仅容易造成浪费，而且无法控制农作物始终在合理的生长环境下，无法实现技术人员在办公室就能对多个农业区域的环境进行监测控制。随着精准农业的发展趋势，我国农业正在由传统农业向现代农业转型，将物联网技术引入到现代农业生产中可以帮助提高农业生产效率，改变传统的粗放式农业生产模式,实现我国农业从传统农业向现代农业的转化，对我国实现农业现代化有着重要的现实意义。
目前，普遍采用土壤温度，土壤湿度，光照等传感器进行农业环境信息采集，但仍以人工离散的采集方式为主，采集数据不够全面，且工作量大，从而导致采集精度和效率较低，不能实时长期的对农业环境做出判断。
发明内容
本发明实施例提供一种农业环境信息采集控制装置，用以解决现有技术中存在的问题。
本发明实施例提供一种农业环境信息采集控制装置，包括：地形地表信息采集装置、空间信息采集装置、地下信息采集装置和远程控制中心，且所述地形地表信息采集装置、所述空间信息采集装置、所述地下信息采集装置均与所述远程控制中心无线连接；
所述地形地表信息采集装置包括：采集网；所述采集网的结点处设置有增重块，每个所述增重块上均设置有定位模块；所述增重块侧表层围设有带孔层，所述增重块底部设置有带孔椎状壳体，所述带孔层和所述带孔椎状壳体构成地表土质采集空间，所述地表土质采集空间内设置有多个采集柱，所述采集柱上设置有地表土质采集模块；
所述空间信息采集装置包括：三角支腿；所述三角支腿顶部设置有降雨监测筒，所述降雨监测筒的底部设置有多个带出水管的出水口，所述出水管上设置有电磁阀和流量计，所述降雨监测筒内设置有水位计；所述三角支腿顶部设置有信息采集部，所述信息采集部包括：设置在所述三角支腿顶部的支杆，所述支杆位于所述降雨监测筒内部，所述支杆顶部设置有采集圆盘，所述采集圆盘上设置有多个空间采集模块，所述采集圆盘侧面设置有图像采集模块；
所述地下信息采集装置包括：插杆，所述插杆上设置有地下土质采集模块；
所述远程控制中心包括：地形分析模块、地表土质分析模块、种植区域划分模块、降雨强度分析模块、空间环境分析模块、地表图像分析模块、地下土质分析模块和终端控制模块；
所述地形分析模块，用于根据所述采集网各结点处的所述定位模块获取的位置信息，构建监测区域三维地形图，并分析提取监测区域的地形特征；所述地表土质分析模块，用于根据所述地表土质采集模块获取的地表土壤参数，分析地表土壤成分及含量，确定监测区域地表土质特征；所述种植区域划分模块，用于根据监测区域的地形特征和监测区域地表土质特征，将监测区域划分为农作物种植区域块；所述降雨强度分析模块，用于当所述降雨监测筒内的水位达到预设水位初始值时开始计时，根据所述水位计获取的水位值和所述降雨监测筒的尺寸确定降雨量，通过计时时间和降雨量确定降雨强度；或者当所述降雨监测筒内的水位达到预设水位改变值时计时、确定打开所述电磁阀的数量并打开所述电磁阀，根据所述水位计获取的水位值和所述降雨监测筒的尺寸、及所述流量计获取的雨水流出流量值确定降雨量，通过计时时间和降雨量确定降雨强度；所述空间环境分析模块，用于根据所述空间采集模块获取的农作物生长空间环境参数，分析农作物生长空间环境特征；所述地表图像分析模块，用于根据所述图像采集模块获取的地表和农作物的图像，分析地表和农作物的图像的纹理和灰度，确定农作物生长地表环境特征；所述地下土质分析模块，用于根据所述地下土质采集模块获取的地下土壤参数，分析地下土壤成分及含量，确定农作物生长地下环境特征；所述终端控制模块，用于根据农作物生长空间环境特征、农作物生长地表环境特征和农作物生长地下环境特征，确定农作物生长所需环境参数值，并根据农作物生长所需环境参数值，控制终端设备。
进一步地，所述增重块顶部上设置有穿孔，贯穿线穿过所述穿孔将所述增重块连接在所述采集网的结点处。
进一步地，所述采集网的边缘上设置有多个拉环。
进一步地，所述地表土质采集模块和所述地下土质采集模块均包括：土壤温湿度传感器、土壤墒情传感器和土壤盐分传感器。
进一步地，所述空间采集模块包括：光照传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器、氧气含量传感器和二氧化碳含量传感器。
进一步地，所述三角支腿顶部可拆卸设置有多个所述信息采集部。
进一步地，所述插杆顶部设置有压板，所述压板上设置有活动环。
进一步地，所述终端设备包括：光照控制单元、喷淋阀控制单元、加热控制单元和抽风控制单元。
进一步地，所述远程控制中心设置有WIFI模块和/或GPRS模块。
本发明实施例中，提供一种农业环境信息采集控制装置，与现有技术相比，其有益效果如下：
在农作物种植前，预先采集农业区域的地形特征和地表土质特征，从而划分适宜种植区域；在农作物生长过程中，根据降雨量大小分为两种方式监测降雨强度，及根据农作物生长空间环境特征和农作物生长地下环境特征，并通过分析地表和农作物的图像的纹理和灰度确定农作物生长地表环境特征，即同时引入图像分析确定农作物生长地表环境特征，从而控制终端设备以保证农作物生长；进而实现了农业环境信息的全面高效高精度监测。进一步，通过铺设采集网采集位置信息从而确定监测区域的地形特征，通过增重块落地时的势能和/或重力，使地表土壤进入地表土质采集空间，当地表土壤与采集柱接触后确定地表土质特征；其采集方式简单可靠高效。进一步，通过设置降雨信息采集部并根据降雨量大小分为两种方式监测降雨强度，实用性强且保证了降雨强度的高精度高效监测。进一步，通过分析地表和农作物的图像的纹理和灰度，确定农作物生长地表环境特征，使得农业环境监测的数据更加可靠。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种农业环境信息采集控制装置整体原理图；
图2为本发明实施例提供的采集网结构示意图；
图3为本发明实施例提供的增重块示意图；
图4为本发明实施例提供的空间信息采集装置结构示意图；
图5为本发明实施例提供的地下信息采集装置结构示意图；
图6为本发明实施例提供的远程控制中心功能原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例提供的一种农业环境信息采集控制装置，包括：地形地表信息采集装置1、空间信息采集装置2、地下信息采集装置3和远程控制中心4，且地形地表信息采集装置1、空间信息采集装置2、地下信息采集装置3均与远程控制中心4无线连接。
另外，远程控制中心4还设置有WIFI模块和/或GPRS模块，用于与其他终端进行数据传输，实现数据共享功能。
参见图2和图3，本发明实施例的地形地表信息采集装置1包括：采集网11；采集网11的结点处设置有增重块12，每个增重块12上均设置有定位模块；增重块12侧表层围设有带孔层121，增重块12底部设置有带孔椎状壳体122，带孔层121和带孔椎状壳体122构成地表土质采集空间，地表土质采集空间内设置有多个采集柱，采集柱上设置有地表土质采集模块。
进一步地，增重块12顶部上设置有穿孔123，贯穿线穿过穿孔123将增重块12连接在采集网11的结点处；并且采集网11的边缘上设置有多个拉环111。
在实际使用时，通过拉环111以人工方式或智能方式将采集网11平铺在监测区域上，需要说明的是，本发明中的采集网11尺寸大小根据实际情况设计；通过增重块12上的定位模块获取各结点处的位置信息，从而解算获取监测区域的地形特征；通过增重块12落地时的势能和/或重力，使地表土壤进入地表土质采集空间，当地表土壤与采集柱接触后，通过地表土质采集模块获取地表土质特征。
参见图4，本发明实施例的空间信息采集装置2包括：三角支腿21；三角支腿21顶部设置有降雨监测筒22，降雨监测筒22的底部设置有多个带出水管的出水口，出水管上设置有电磁阀和流量计，降雨监测筒22内设置有水位计；三角支腿21顶部设置有信息采集部，信息采集部包括：设置在三角支腿21顶部的支杆23，支杆23位于降雨监测筒22内部，支杆23顶部设置有采集圆盘24，采集圆盘24上设置有多个空间采集模块241，采集圆盘24侧面设置有图像采集模块242。
上述空间采集模块241包括：光照传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器、氧气含量传感器和二氧化碳含量传感器等。
进一步地，三角支腿21顶部可拆卸设置有多个信息采集部，用于根据农作物的生长情况同时监测不同高度处的空间环境信息，使得监测精确度高。
参见图5，本发明实施例的地下信息采集装置3包括：插杆31，插杆31上设置有地下土质采集模块。
进一步地，插杆31顶部设置有压板32，压板32上设置有活动环321，便于将插杆31插入或拔出。
参见图6，本发明实施例的远程控制中心4包括：地形分析模块41、地表土质分析模块42、种植区域划分模块43、降雨强度分析模块44、空间环境分析模块45、地表图像分析模块46、地下土质分析模块47和终端控制模块48。
具体地，地形分析模块41，用于根据采集网11各结点处的定位模块获取的位置信息，构建监测区域三维地形图，并分析提取监测区域的地形特征；地表土质分析模块42，用于根据地表土质采集模块获取的地表土壤参数，分析地表土壤成分及含量，确定监测区域地表土质特征；种植区域划分模块43，用于根据监测区域的地形特征和监测区域地表土质特征，将监测区域划分为农作物种植区域块。
需要说明的是，在农作物种植前，预先采集农业区域的地形特征和地表土质特征，为农作物的种植区域提供可靠数据。
具体地，降雨强度分析模块44，用于当降雨监测筒22内的水位达到预设水位初始值时开始计时，根据水位计获取的水位值和降雨监测筒22的尺寸确定降雨量，通过计时时间和降雨量确定降雨强度；或者当降雨监测筒22内的水位达到预设水位改变值时计时、确定打开电磁阀的数量并打开电磁阀，根据水位计获取的水位值和降雨监测筒22的尺寸、及流量计获取的雨水流出流量值确定降雨量，通过计时时间和降雨量确定降雨强度。
需要说明的是，根据降雨量大小分为两种方式监测降雨强度，使得降雨强度监测值的精确度高，为农作物的水分供需提供可靠数据。
具体地，空间环境分析模块45，用于根据空间采集模块241获取的农作物生长空间环境参数，分析农作物生长空间环境特征；地表图像分析模块46，用于根据图像采集模块242获取的地表和农作物的图像，分析地表和农作物的图像的纹理和灰度，确定农作物生长地表环境特征；地下土质分析模块47，用于根据地下土质采集模块获取的地下土壤参数，分析地下土壤成分及含量，确定农作物生长地下环境特征；终端控制模块48，用于根据农作物生长空间环境特征、农作物生长地表环境特征和农作物生长地下环境特征，确定农作物生长所需环境参数值，并根据农作物生长所需环境参数值，控制终端设备(例如：光照控制单元、喷淋阀控制单元、加热控制单元和抽风控制单元)。
需要说明的是，根据农作物生长空间环境特征和农作物生长地下环境特征，并通过分析地表和农作物的图像的纹理和灰度确定农作物生长地表环境特征，即同时引入图像分析确定农作物生长地表环境特征，保证了农作物生长环境信息采集精确度。
本发明实施例中的地表土质采集模块和地下土质采集模块均包括：土壤温湿度传感器、土壤墒情传感器和土壤盐分传感器等；其中，土壤墒情传感器和土壤盐分传感器，分别可以检测土壤中的水分含量及土壤溶液盐分、离子浓度、水质或硬度测定。
优选地，本发明实施例中的空气温湿度传感器为DHT11数字式温湿度传感器；土壤温湿度传感器为SHT10；光照传感器为GY-30；及远程控制中心中的处理器为STM8S103处理器。
综上所述，在农作物种植前，预先采集农业区域的地形特征和地表土质特征，从而划分适宜种植区域；在农作物生长过程中，根据降雨量大小分为两种方式监测降雨强度，及根据农作物生长空间环境特征和农作物生长地下环境特征，并通过分析地表和农作物的图像的纹理和灰度确定农作物生长地表环境特征，即同时引入图像分析确定农作物生长地表环境特征，从而控制终端设备以保证农作物生长；进而实现了农业环境信息的全面高效高精度监测。进一步，通过铺设采集网采集位置信息从而确定监测区域的地形特征，通过增重块落地时的势能和/或重力，使地表土壤进入地表土质采集空间，当地表土壤与采集柱接触后确定地表土质特征；其采集方式简单可靠高效。进一步，通过设置降雨信息采集部并根据降雨量大小分为两种方式监测降雨强度，实用性强且保证了降雨强度的高精度高效监测。进一步，通过分析地表和农作物的图像的纹理和灰度，确定农作物生长地表环境特征，使得农业环境监测的数据更加可靠。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种农业环境信息采集控制装置，其特征在于，包括：地形地表信息采集装置(1)、空间信息采集装置(2)、地下信息采集装置(3)和远程控制中心(4)，且所述地形地表信息采集装置(1)、所述空间信息采集装置(2)、所述地下信息采集装置(3)均与所述远程控制中心(4)无线连接；
所述地形地表信息采集装置(1)包括：采集网(11)；所述采集网(11)的结点处设置有增重块(12)，每个所述增重块(12)上均设置有定位模块；所述增重块(12)侧表层围设有带孔层(121)，所述增重块(12)底部设置有带孔椎状壳体(122)，所述带孔层(121)和所述带孔椎状壳体(122)构成地表土质采集空间，所述地表土质采集空间内设置有多个采集柱，所述采集柱上设置有地表土质采集模块；
所述空间信息采集装置(2)包括：三角支腿(21)；所述三角支腿(21)顶部设置有降雨监测筒(22)，所述降雨监测筒(22)的底部设置有多个带出水管的出水口，所述出水管上设置有电磁阀和流量计，所述降雨监测筒(22)内设置有水位计；所述三角支腿(21)顶部设置有信息采集部，所述信息采集部包括：设置在所述三角支腿(21)顶部的支杆(23)，所述支杆(23)位于所述降雨监测筒(22)内部，所述支杆(23)顶部设置有采集圆盘(24)，所述采集圆盘(24)上设置有多个空间采集模块(241)，所述采集圆盘(24)侧面设置有图像采集模块(242)；
所述地下信息采集装置(3)包括：插杆(31)，所述插杆(31)上设置有地下土质采集模块；
所述远程控制中心(4)包括：地形分析模块(41)、地表土质分析模块(42)、种植区域划分模块(43)、降雨强度分析模块(44)、空间环境分析模块(45)、地表图像分析模块(46)、地下土质分析模块(47)和终端控制模块(48)；
所述地形分析模块(41)，用于根据所述采集网(11)各结点处的所述定位模块获取的位置信息，构建监测区域三维地形图，并分析提取监测区域的地形特征；所述地表土质分析模块(42)，用于根据所述地表土质采集模块获取的地表土壤参数，分析地表土壤成分及含量，确定监测区域地表土质特征；所述种植区域划分模块(43)，用于根据监测区域的地形特征和监测区域地表土质特征，将监测区域划分为农作物种植区域块；所述降雨强度分析模块(44)，用于当所述降雨监测筒(22)内的水位达到预设水位初始值时开始计时，根据所述水位计获取的水位值和所述降雨监测筒(22)的尺寸确定降雨量，通过计时时间和降雨量确定降雨强度；或者当所述降雨监测筒(22)内的水位达到预设水位改变值时计时、确定打开所述电磁阀的数量并打开所述电磁阀，根据所述水位计获取的水位值和所述降雨监测筒(22)的尺寸、及所述流量计获取的雨水流出流量值确定降雨量，通过计时时间和降雨量确定降雨强度；所述空间环境分析模块(45)，用于根据所述空间采集模块(241)获取的农作物生长空间环境参数，分析农作物生长空间环境特征；所述地表图像分析模块(46)，用于根据所述图像采集模块(242)获取的地表和农作物的图像，分析地表和农作物的图像的纹理和灰度，确定农作物生长地表环境特征；所述地下土质分析模块(47)，用于根据所述地下土质采集模块获取的地下土壤参数，分析地下土壤成分及含量，确定农作物生长地下环境特征；所述终端控制模块(48)，用于根据农作物生长空间环境特征、农作物生长地表环境特征和农作物生长地下环境特征，确定农作物生长所需环境参数值，并根据农作物生长所需环境参数值，控制终端设备。
2.如权利要求1所述的农业环境信息采集控制装置，其特征在于，所述增重块(12)顶部上设置有穿孔(123)，贯穿线穿过所述穿孔(123)将所述增重块(12)连接在所述采集网(11)的结点处。
3.如权利要求1所述的农业环境信息采集控制装置，其特征在于，所述采集网(11)的边缘上设置有多个拉环(111)。
4.如权利要求1所述的农业环境信息采集控制装置，其特征在于，所述地表土质采集模块和所述地下土质采集模块均包括：土壤温湿度传感器、土壤墒情传感器和土壤盐分传感器。
5.如权利要求1所述的农业环境信息采集控制装置，其特征在于，所述空间采集模块(241)包括：光照传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器、氧气含量传感器和二氧化碳含量传感器。
6.如权利要求1所述的农业环境信息采集控制装置，其特征在于，所述三角支腿(21)顶部可拆卸设置有多个所述信息采集部。
7.如权利要求1所述的农业环境信息采集控制装置，其特征在于，所述插杆(31)顶部设置有压板(32)，所述压板(32)上设置有活动环(321)。
8.如权利要求1所述的农业环境信息采集控制装置，其特征在于，所述终端设备包括：光照控制单元、喷淋阀控制单元、加热控制单元和抽风控制单元。
9.如权利要求1所述的农业环境信息采集控制装置，其特征在于，所述远程控制中心(4)设置有WIFI模块和/或GPRS模块。
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