CN108811887A - 一种精确控制树木输液的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种树木输液的系统及方法，能够将抗虫害用的药液和植物补充液进行实时控制比例注射入植物，具体系统包括分机1、温度传感器102、光照传感器107、药液池2、补液池3、两个单向阀5、若干输液管4、一个三通8、一个输液针11；所述药液池2、补液池3通过输液管4、单向阀5、混液三通8、分液三通9连接到若干输液针11，所述药液池放置于较高位置，其压力可以为多个树木提供输液；所述分机1的驱动端连接到电控阀门106，控制电控阀门106的开闭；所述分机1的输入端通过线缆连接温度传感器102和光照传感器107。同时给出了使用本系统的方法。提高了输液效率，同时可以对所有分机以及输液装置进行监控，并进行管理控制。
Description
技术领域
本发明涉及树木养护领域，具体涉及一种精确控制树木输液的系统及其方法。
背景技术
树木由适生区引种到其分布区的南界或南界以南地区，夏季强光高温时节由于地上部分蒸腾旺盛，而地下根系因土壤高温造成吸水困难，往往发生生理干旱、严重时造成落叶，甚至死亡。因此有必要在炎热强光时段，或者白天给树木输液补充水分，满足树木的蒸腾耗水。
同时为了防治病虫害，增强植株的耐高温等逆境能力，树木也需要输入相应的药液。无论高温干旱与否，病虫害的防治药液都应进行输液。现有树木输液装置无法解决药液和补充液的分离，将药液和补充液按一定比例混合，保持输液状态可能会破坏植物自有平衡。
同时，输液过程需要受到监控，人工巡视输液瓶液体剩余量非常费力并且不准确，不能及时记录更换液体。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述背景技术中的问题，而提出一种精确控制树木输液的系统以及其方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种精确控制树木输液的系统，包括分机、温度传感器、药液池、补液池、两个单向阀、若干输液管、一个混液三通、若干分液三通，若干输液针；
所述药液池放置于较高的位置，压力较大，能提供多个输液针、多个树木的输液。
所述药液池通过输液管、单向阀连接到混液三通的第一个进液口；
所述补液池通过输液管、单向阀、电控阀门连接到混液三通的第二个进液口；
混液三通的出液口通过若干分液三通分接到若干输液针，输液针对应树木的输液口；
所述分机的驱动端连接到电控阀门，控制电控阀门的开闭；
所述分机的输入端通过线缆连接温度传感器和光照传感器。
两个单向阀的作用在于，防止两个瓶子液体互灌。通过分机对温度传感器和光照传感器的数据分析和做出控制，可以控制电控阀门的开启与关闭，做到温度或者光照强度高于一个设定值时同时输入药液和补充液，否则只输入药液。
进一步改进在于：所述输液针外层设有一层橡胶堵漏装置，所述橡胶堵漏装置为一层有弹性的橡胶，从针头方向向输液管方向增厚。橡胶卡入针管与树木之间缝隙实现堵漏功能。
进一步改进在于：所述温度传感器包括一个绿色球形密封的外壳、外壳内部的传感器芯片、填充在传感器芯片与绿色球形密封的外壳之间的导热油；所述传感器芯片通过线缆与分机的输入端相连。绿色球形外壳用来模拟叶片接收到的热量，导热油可以让传感器芯片准确测量外壳内部平均温度，也即模拟叶片内部温度。
进一步改进在于：所述药液池内设有药液位置传感器，所述补液池内设有补液位置传感器，所述药液位置传感器和补液位置传感器均为开关型液体探测器，其输出口均与分机的输入端连接。所述位置传感器用来检测药液是否过少，并告知分机，分机将数据报告给主机，显示在管理应用程序中。
进一步改进在于：还包括WIFI路由器、管理主机；
所述管理主机为具有网络功能并安装管理应用程序的计算机；
所述分机包括处理模块，分别与处理模块相连的WIFI模块、驱动模块、多路模数转换器；其中多路模数转换器的模拟输入端口连接到药液位置传感器、补液位置传感器、温度传感器、光照传感器；所述WIFI模块无线连接到WIFI路由器，接入管理主机所在的局域网；所述驱动模块的输出端连接电控阀门。
通过分机接入局域网，可以通过管理主机对所有分机下的运行状况进行监控并管理，具体方法包括以下步骤：
步骤1，药液池装入足量抗病虫害药液，补液池装入足量植物耐高温干旱补充液；
步骤2，对树干进行钻孔，安装输液针并用堵漏装置密封针孔。
步骤3，温度传感器将温度模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块，光照传感器将光照模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块，温度高于设定值或者光照强度高于设定值，则处理模块控制驱动模块开启电控阀门；否则处理模块控制驱动模块关闭电控阀门；
步骤4，药液位置传感器和补液位置传感器将各自瓶中药液情况以开关量形式传递给多路模数转换器，由多路模数转换器转换为数字量传递给处理模块，由处理模块做出处理步骤4-1、4-2；
步骤4-1，将药液位置传感器、补液位置传感器、温度传感器、光照传感器的数值通过WIFI模块传递给管理主机，显示在管理应用程序中，进行集中监视；
步骤4-2，如果补液传感器的液位低，且温度传感器的数值高于设定数值，则控制电控阀门交替性开闭，减少输液量；
步骤5，管理主机可以对通过WIFI模块向处理模块发送停止运行、恢复运行的命令；在接到停止运行命令后，处理模块通过驱动模块关闭电控阀门；接到恢复运行命令后，正常执行步骤3-4。
本发明的有益效果在于：
1)本发明，通过设置药液池和补液池分体并通过电控阀门控制补液池，实现了药液和补充液分离控制，提高了输液效率；
2)本发明中温度传感器的设计可以较准确模拟叶片温度，为实现高温低温输液区分策略提供了准确的依据；
3)本发明中管理主机可以对所有分机级输液装置进行监控，并进行管理控制。
4)本发明实现了通过夏季光照强度或气温的高低对输液系统的自动开启和关闭，同时实现了夏季高温条件树木对输液的按需启动和关闭。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的电路功能连接示意图；
图3是本发明中温度传感器102的结构示意图；
图4是本发明中输液针11的结构示意图；
图5是本发明实施例的芯片端口连接关系图。
图中：1-分机，2-药液池，3-补液池，4-输液管，5-单向阀，8-混液三通，9-分液三通，11-输液针，111-橡胶堵漏装置，10-树干，102-温度传感器，104-药液位置传感器，105-补液位置传感器，106-电控阀门，1021-外壳，1022-导热油，1023-传感器芯片。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-5，一种精确控制树木输液的系统，包括分机1、温度传感器102、光照传感器107、药液池2、补液池3、两个单向阀5、若干输液管4、1个混液三通8、若干分液三通9、若干输液针11；
所述药液池2通过输液管4、单向阀5连接到混液三通8的第一个进液口；
所述补液池3通过输液管4、单向阀5、电控阀门106连接到混液三通8的第二个进液口；
混液三通的出液口通过若干分液三通9分接到若干输液针11；
所述分机1的驱动端连接到电控阀门106，控制电控阀门106的开闭；
所述分机1的输入端通过线缆连接温度传感器102和光照传感器107。
所述输液针11外层设有一层橡胶堵漏装置111，所述橡胶堵漏装置111为一层有弹性的橡胶，从针头方向向输液管4方向增厚。
所述温度传感器102包括一个绿色球形密封的外壳1021、外壳1021内部的传感器芯片1023、填充在传感器芯片1023与绿色球形密封的外壳1021之间的导热油1022；所述传感器芯片1023通过线缆与分机1的输入端相连。
所述药液池2内设有药液位置传感器104，所述补液池3内设有补液位置传感器105，所述药液位置传感器104和补液位置传感器105均为开关型液体探测器，其输出口均与分机1的输入端连接。
本系统还包括WIFI路由器、管理主机；所述管理主机为具有网络功能并安装管理应用程序的计算机；所述分机1包括处理模块，分别与处理模块相连的WIFI模块、驱动模块、多路模数转换器；其中多路模数转换器的三路模拟输入端口分别连接到药液位置传感器104、补液位置传感器105、温度传感器102；所述WIFI模块连接到WIFI路由器，接入管理主机所在的局域网；所述驱动模块为一个电流放大电路，其电流输出端连接电控阀门106。
如图5，其中多路模数转换模器为AD1974及其周边电路，AD1974具有四路模拟输入，所述处理模块为STM32F103及其周边电路组成。
其中药液位置传感器104、补液位置传感器105、温度传感器102、光照传感器107的输出端分别连接AD1974芯片的IN1IN2IN3IN4端口，AD1974芯片的时钟CLK端口和输出O1端口分别连接单片机STM32F103的P1P2端口，所述驱动电路包括一个电流型NPN三极管，其B极连接电源，C级连接STM32F103的P3端口，E级连接电控阀门106；STM32F103的P4端口连接WIFI模块的通讯端口；各芯片其余管脚按照常规技术方法或者芯片的官方DATASHEET典型应用进行连接电源或者器件。
使用本系统的方法，包括以下步骤：
步骤1，药液池2装入足量抗病虫害药液，补液池3装入足量植物耐高温干旱补充液；
步骤2，对树干进行钻孔，安装输液针11并用堵漏装置密封针孔。
步骤3，温度传感器102将温度模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块，光照传感器将光照模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块，温度高于设定值或者光照强度高于设定值，则处理模块控制驱动模块开启电控阀门106；否则处理模块控制驱动模块关闭电控阀门106；这里的温度设定值与光照设定值按照植物特性进行设置；
步骤4，药液位置传感器104和补液位置传感器105将各自瓶中药液情况以开关量形式传递给多路模数转换器，由多路模数转换器转换为数字量传递给处理模块，由处理模块做出处理步骤4-1、4-2；
步骤4-1，将药液位置传感器104、补液位置传感器105、温度传感器102、光照传感器的数值通过WIFI模块传递给管理主机，进行集中监视；
步骤4-2，如果补液传感器的液位低，且温度传感器102的数值高于设定数值，则控制电控阀门106交替性开闭，减少输液量；
步骤5，管理主机可以对通过WIFI模块向处理模块发送停止运行、恢复运行的命令；在接到停止运行命令后，处理模块通过驱动模块关闭电控阀门106；接到恢复运行命令后，正常执行步骤3-4。
通过以上步骤可以实现分机自我管理分配输液比例、分机向主机反馈当前输液状态以及主机管理输液进程的功能。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，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和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种精确控制树木输液的系统，其特征在于：包括分机(1)、温度传感器(102)、光照传感器(107)、药液池(2)、补液池(3)、两个单向阀(5)、若干输液管(4)、一个混液三通(8)、若干分液三通(9)，若干输液针(11)；
所述药液池(2)通过输液管(4)、单向阀(5)连接到混液三通(8)的第一个进液口；
所述补液池(3)通过输液管(4)、单向阀(5)、电控阀门(106)连接到混液三通(8)的第二个进液口；
混液三通的出液口通过若干分液三通(9)分接到若干输液针(11)；
所述分机(1)的驱动端连接到电控阀门(106)，控制电控阀门(106)的开闭；
所述分机(1)的输入端通过线缆连接温度传感器(102)和光照传感器(107)。
2.根据权利要求1所述的一种精确控制树木输液的系统，其特征在于：所述输液针(11)外层设有一层橡胶堵漏装置(111)，所述橡胶堵漏装置(111)为一层有弹性的橡胶，从针头方向向输液管(4)方向增厚。
3.根据权利要求1所述的一种精确控制树木输液的系统，其特征在于：所述温度传感器(102)包括一个绿色球形密封的外壳(1021)、外壳(1021)内部的传感器芯片(1023)、填充在传感器芯片(1023)与绿色球形密封的外壳(1021)之间的导热油(1022)；所述传感器芯片(1023)通过线缆与分机(1)的输入端相连。
4.根据权利要求1所述的一种精确控制树木输液的系统，其特征在于：所述药液池(2)内设有药液位置传感器(104)，所述补液池(3)内设有补液位置传感器(105)，所述药液位置传感器(104)和补液位置传感器(105)均为开关型液体探测器，其输出口均与分机(1)的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种精确控制树木输液的系统，其特征在于：还包括WIFI路由器、管理主机；
所述管理主机为具有网络功能并安装管理应用程序的计算机；
所述分机(1)包括处理模块，分别与处理模块相连的WIFI模块、驱动模块、多路模数转换器；其中多路模数转换器的模拟输入端口连接到药液位置传感器(104)、补液位置传感器(105)、温度传感器(102)、光照传感器(107)；所述WIFI模块无线连接到WIFI路由器，接入管理主机所在的局域网；所述驱动模块的输出端连接电控阀门(106)。
6.根据权利要求5所述的系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，药液池(2)装入足量抗病虫害药液，补液池(3)装入足量植物耐高温干旱补充液；
步骤2，对树干进行钻孔，安装输液针(11)。
步骤3，温度传感器(102)将温度模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块，光照传感器将光照模拟信号传给多路模数转换器，转换成数字信号后传递给处理模块，温度高于设定值或者光照强度高于设定值，则处理模块控制驱动模块开启电控阀门(106)；否则处理模块控制驱动模块关闭电控阀门(106)；
步骤4，药液位置传感器(104)和补液位置传感器(105)将各自瓶中药液情况以开关量形式传递给多路模数转换器，由多路模数转换器转换为数字量传递给处理模块，由处理模块做出处理步骤4-1、4-2；
步骤4-1，将药液位置传感器(104)、补液位置传感器(105)、温度传感器(102)、光照传感器(107)的数值通过WIFI模块传递给管理主机，显示在管理应用程序中，进行集中监视；
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