CN108983318A - 节能型环境监测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了节能型环境监测设备，包括环境监测平台、支撑柱、L型支撑杆、太阳能电池板、风力轮、电源控制箱、数据采集控制箱、温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、雨量传感器、大气压传感器、土壤二氧化碳浓度探头、土壤温湿度探头、转轴、光照强度传感器、私服电机、微型风力发电机、电源控制器、太阳能蓄电池、备用电源、电源板、网络传送终端和水面蒸发量测量仪，解决了现有技术固定不可移动从而增加设备成本和各项测量数据代表性不强，以及在运行时操作使用麻烦和接线多而散乱的问题。
Description
技术领域
本发明涉及节能型环境监测设备。
背景技术
农业现代化的前提是农业信息化。农作物生长环境信息的动态实时数字化采集、分析和处理对于提高农业信息化管理水平、指导农业生产具有重要意义。农作物生长环境小气候观测主要涉及农作物生长环境信息采集、信息处理和信息传输三个方面。为了实现对农作物生长环境信息的采集，当前主要方法是在靠近需要监测的农作物生长环境建立固定的农业气象站，该方法的不足之处是一经建立，不易变换监测地点，从而导致所监测的数据代表性不强。如果需要详细了解农作物生长的全部环境信息，因一般农作物生长环境囊括的面积较大，则至少需要建立二个以上的农业气象站来进行信息采集，如此的话使农业成本投入成倍增加。因此，设计一款移动气象采集装置以降低农业成本投入成为所述技术领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供节能型环境监测设备，解决现有技术固定不可移动从而增加设备成本和各项测量数据代表性不强，以及在运行时操作使用麻烦和接线多而散乱的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
节能型环境监测设备，包括可移动环境监测平台，固定于环境监测平台上的支撑柱，对称设于支撑柱上部两侧的一对L型支撑杆，位于支撑柱顶部且与水平面呈15°-30°夹角的太阳能电池板，位于一对L型支撑杆顶部的一对风力轮，设于环境监测平台上的电源控制箱，设于环境监测平台上且与环境监测平台电连接的数据采集控制箱，均设于支撑柱上且与数据采集控制箱电连接的温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、雨量传感器和大气压传感器，均设于环境监测平台外侧土壤中与数据采集控制箱电连接的土壤二氧化碳浓度探头和土壤温湿度探头，以及设于环境监测平台下方且与数据采集控制箱电连接的水面蒸发量测量仪；所述太阳能电池板通过转轴与支撑柱顶端连接，所述支撑柱顶部设有与数据采集控制箱电连接的私服电机，所述私服电机的驱动轴与转轴固接，所述太阳能电池板向阳面设有与数据采集控制箱电连接的光照强度传感器；所述电源控制箱内设有与太阳能电池板电连接的电源控制器，以及分别与电源控制器电连接的太阳能蓄电池、备用电源和电源板，所述支撑柱一侧的L型支撑杆上设有同时与一对风力轮连接的微型风力发电机，所述微型风力发电机与电源控制器电连接，所述电源板分别与数据采集控制箱、私服电机和环境监测平台电连接；
所述数据采集控制箱包括固定在环境监测平台上的箱体，从上至下依次设于箱体内且操作界面均位于箱体正面板上的第一数字万用表、第二数字万用表和安捷伦数据采集器，位于箱体侧面的散热百叶窗，位于箱体上且与电源板电连接的电源装置，位于箱体背面用于与外部检测仪器相连接的第一组快速插拔式接线端子，以及PC机；所述箱体由40×40方型铝型材做为支撑并采用冷轧板喷塑成面板，所述箱体的两侧面和背面面板均采用扣取方式可拆卸安装在支撑上，所述箱体上部设有操作平台，所述PC机位于操作平台上，所述箱体顶部后端铰接有用于盖住PC机的盖板，所述盖板通过铰接于箱体顶部和盖板之间的一对液压升缩杆相对于箱体顶部打开和盖合，所述电源装置分别与第一数字万用表、第二数字万用表、安捷伦数据采集器和PC机电连接，所述PC机分别与第一数字万用表、第二数字万用表和安捷伦数据采集器信号连接，所述安捷伦数据采集器与第一组快速插拔式接线端子信号连接，所述第一组快速插拔式接线端子分别与温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、雨量传感器、大气压传感器、土壤二氧化碳浓度探头、土壤温湿度探头、光照强度传感器、水面蒸发量测量仪信号连接，所述PC机与私服电机电连接，所述电源装置分别与温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、雨量传感器、大气压传感器、土壤二氧化碳浓度探头、土壤温湿度探头、光照强度传感器、水面蒸发量测量仪电连接；
所述电源装置包括依次串接的断路器、熔断器、交流接触器、按钮开关、电源指示灯、插座、电源开关组、插排、可调直流稳压电源、端子排和第二组快速插拔式接线端子，所述断路器的进线与电源板电连接，所述插排分别与第一数字万用表、第二数字万用表、安捷伦数据采集器和PC机电连接，所述可调直流稳压电源安装于箱体底部且其调节界面位于箱体正面面板，所述按钮开关和电源指示灯安设于箱体正面面板上，所述断路器、熔断器、交流接触器、插座、电源开关组、插排、端子排和第二组快速插拔式接线端子分布于箱体背面面板上；所述第二组快速插拔式接线端子分别与温度传感器、湿度传感器、风向传感器、风速传感器、雨量传感器、大气压传感器、土壤二氧化碳浓度探头、土壤温湿度探头、光照强度传感器和水面蒸发量测量仪电连接。
进一步地，所述环境监测平台包括位于支撑立柱底部且与支撑立柱固定连接的基座，固定连接的在基座底部的四个脚架，固定连接在基座底部的四个竖直升降轴，固定连接在竖直升降轴底部的滚轮，位于基座底部、同时与电源板和PC机电连接、用于驱动竖直升降轴升降和驱动滚轮滚动的驱动电机。
进一步地，还包括设于支撑柱上部并与PC机通过有线和/或无线连接的网络传送终端，所述网络传送终端与第二组快速插拔式接线端子电连接。
进一步地，所述可调直流稳压电源为LPS323D可调直流稳压电源，所述第一数字万用表为安捷伦U2741A数字万用表，所述第二数字万用表为安捷伦34461A数字万用表，所述操作平台上设有通往散热百叶窗的散热孔。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明构思精妙、设计科学合理、使用简单。通过在支撑立柱底部设计一个可以动的环境监测平台，使本发明可以自由移动、装卸以及重复使用，有效的降低农业生产成本的投入；为了节约能源，本农业环境监测系统的供电全部采用太阳能和风能，并且太阳能电池板采用转轴与支撑柱连接，并在太阳能电池板向阳面设光照强度传感器，通过PC机的控制，太阳能电池板可以随着太阳的升降进行转动，从而保证太阳能电池板随时都接收到最强太阳光的照射，有效提高了太阳能利用率。
本农业环境监测系统的数据采集控制箱把采集单元所需电源线和采集卡、接线柱的接线端子统一集成在背板上的快速插拔端子上，操作者只需把温度传感器、湿度传感器等与之相连的数据采集设备的电源线和信号线接在端子上，不用或换通道采集时往相应的端口拔插即可，可实现快速通讯和采集，给操作者在接线上带来极大便利。
本农业环境监测系统的数据采集控制箱在背板上预留了多组0～36v可调、24v、12v、5v等不同的电压调控开关，针对需要不同量程不同电压的传感器或其它设备的供电等带来很大方便，也给实验者带来了很大的方便，箱体采用40×40铝型材和不锈钢结合，美观轻便且结实可靠，顶部做成带锁翻盖式，用液压升缩杆支撑，内部放置PC机，使用时解锁打开盖子，未使用时关上盖子锁住即可，制作简单且牢靠实用，使用方便快捷还起到安全保护作用，支撑PC机的操作台上开有散热孔，以便PC机散热。系统两侧也开有散热百叶窗，以便设备散热，保证系统安全正常运行；两侧和背部均采用扣取方式可拆卸安装在箱体支撑上，方便安装固定设备和维护。
本发明结构简单，使用操作简便，搬运方便，制作简便，成本低廉，适于工厂化大规模生产，适于广泛推广应用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明数据采集控制箱结构示意图。
图3为本发明数据采集控制箱背面示意图。
图4为本发明系统框图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-环境监测平台、2-支撑柱、3-L型支撑杆、4-太阳能电池板、5-风力轮、6-电源控制箱、7-数据采集控制箱、8-温度传感器、9-湿度传感器、10-风向传感器、11-风速传感器、12-雨量传感器、13-大气压传感器、14-土壤二氧化碳浓度探头、15-土壤温湿度探头、16-转轴、17-光照强度传感器、18-私服电机、19-微型风力发电机、20-电源控制器、21-太阳能蓄电池、22-备用电源、23-电源板、24-网络传送终端、25-水面蒸发量测量仪、28-基座、29-脚架、30-竖直升降轴、31-滚轮、32-驱动电机、71-箱体、72-第一数字万用表、73-第二数字万用表、74-安捷伦数据采集器、75-散热百叶窗、76-第一组快速插拔式接线端子、77-PC机、78-盖板、79-液压升缩杆、710-可调直流稳压电源、711-断路器、712-熔断器、713-交流接触器、714-按钮开关、715-电源指示灯、716-插座、717-插排、718-端子排、719-第二组快速插拔式接线端子、720-电源开关组。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图1-4所示，本发明提供的节能型环境监测设备，构思精妙、设计科学合理、使用简单。通过在支撑立柱底部设计一个可以动的环境监测平台，使本发明可以自由移动、装卸以及重复使用，有效的降低农业生产成本的投入；为了节约能源，本农业环境监测系统的供电全部采用太阳能和风能，并且太阳能电池板采用转轴与支撑柱连接，并在太阳能电池板向阳面设光照强度传感器，通过PC机的控制，太阳能电池板可以随着太阳的升降进行转动，从而保证太阳能电池板随时都接收到最强太阳光的照射，有效提高了太阳能利用率。本发明包括可移动环境监测平台1，固定于环境监测平台1上的支撑柱2，对称设于支撑柱2上部两侧的一对L型支撑杆3，位于支撑柱2顶部且与水平面呈15°-30°夹角的太阳能电池板4，位于一对L型支撑杆顶部的一对风力轮5，设于环境监测平台1上的电源控制箱6，设于环境监测平台1上且与环境监测平台1电连接的数据采集控制箱7，均设于支撑柱2上且与数据采集控制箱7电连接的温度传感器8、湿度传感器9、风向传感器10、风速传感器11、雨量传感器12和大气压传感器13，均设于环境监测平台1外侧土壤中且与数据采集控制箱7电连接的土壤二氧化碳浓度探头14和土壤温湿度探头15，以及设于环境监测平台1下方且与数据采集控制箱7电连接的水面蒸发量测量仪25；所述太阳能电池板4通过转轴16与支撑柱2顶端连接，所述支撑柱2顶部设有与数据采集控制箱7电连接的私服电机18，所述私服电机18的驱动轴与转轴16固接，所述太阳能电池板4向阳面设有与数据采集控制箱7电连接的光照强度传感器17；所述电源控制箱6内设有与太阳能电池板4电连接的电源控制器20，以及分别与电源控制器20电连接的太阳能蓄电池21、备用电源22和电源板23，所述支撑柱2一侧的L型支撑杆3上设有同时与一对风力轮5连接的微型风力发电机19，所述微型风力发电机19与电源控制器20电连接，所述电源板23分别与数据采集控制箱7、私服电机18和环境监测平台1电连接。
所述数据采集控制箱7包括固定在环境监测平台1上的箱体71，从上至下依次设于箱体71内且操作界面均位于箱体正面板上的第一数字万用表72、第二数字万用表73和安捷伦数据采集器74，位于箱体71侧面的散热百叶窗75，位于箱体71上且与电源板23电连接的电源装置，位于箱体71背面用于与外部检测仪器相连接的第一组快速插拔式接线端子76，以及PC机77；所述箱体71由40×40方型铝型材做为支撑并采用冷轧板喷塑成面板，所述箱体71的两侧面和背面面板均采用扣取方式可拆卸安装在支撑上，所述箱体71上部设有操作平台，所述PC机77位于操作平台上，所述箱体71顶部后端铰接有用于盖住PC机77的盖板78，所述盖板78通过铰接于箱体71顶部和盖板78之间的一对液压升缩杆79相对于箱体71顶部打开和盖合，所述电源装置分别与第一数字万用表72、第二数字万用表73、安捷伦数据采集器74和PC机77电连接，所述PC机77分别与第一数字万用表72、第二数字万用表73和安捷伦数据采集器74信号连接，所述安捷伦数据采集器74与第一组快速插拔式接线端子76信号连接，所述第一组快速插拔式接线端子76分别与温度传感器8、湿度传感器9、风向传感器10、风速传感器11、雨量传感器12、大气压传感器13、土壤二氧化碳浓度探头14、土壤温湿度探头15、光照强度传感器17、水面蒸发量测量仪25信号连接，所述PC机77与私服电机18电连接，所述电源装置分别与温度传感器8、湿度传感器9、风向传感器10、风速传感器11、雨量传感器12、大气压传感器13、土壤二氧化碳浓度探头14、土壤温湿度探头15、光照强度传感器17、水面蒸发量测量仪25电连接。
所述电源装置包括依次串接的断路器711、熔断器712、交流接触器713、按钮开关714、电源指示灯715、插座716、电源开关组720、插排717、可调直流稳压电源710、端子排718和第二组快速插拔式接线端子719，所述断路器711的进线与电源板23电连接，所述插排717分别与第一数字万用表72、第二数字万用表73、安捷伦数据采集器74和PC机77电连接，所述可调直流稳压电源710安装于箱体71底部且其调节界面位于箱体71正面面板，所述按钮开关714和电源指示灯715安设于箱体71正面面板上，所述断路器711、熔断器712、交流接触器713、插座716、电源开关组720、插排717、端子排718和第二组快速插拔式接线端子719分布于箱体71背面面板上；所述第二组快速插拔式接线端子719分别与温度传感器8、湿度传感器9、风向传感器10、风速传感器11、雨量传感器12、大气压传感器13、土壤二氧化碳浓度探头14、土壤温湿度探头15、光照强度传感器17和水面蒸发量测量仪25电连接。
所述环境监测平台1包括位于支撑立柱2底部且与支撑立柱2固定连接的基座28，固定连接的在基座28底部的四个脚架29，固定连接在基座28底部的四个竖直升降轴30，固定连接在竖直升降轴30底部的滚轮31，位于基座28底部、同时与电源板23和PC机77电连接、用于驱动竖直升降轴30升降和驱动滚轮31滚动的驱动电机32。
还包括设于支撑柱2上部并与PC机77通过有线和/或无线连接的网络传送终端24，所述网络传送终端24与第二组快速插拔式接线端子719电连接。
所述可调直流稳压电源710为LPS323D可调直流稳压电源，所述第一数字万用表72为安捷伦U2741A数字万用表，所述第二数字万用表73为安捷伦34461A数字万用表，所述操作平台上设有通往散热百叶窗75的散热孔。
本发明的数据采集控制箱把采集单元所需电源线和采集卡、接线柱的接线端子统一集成在背板上的快速插拔端子上，操作者只需把温度传感器、湿度传感器等与之相连的数据采集设备的电源线和信号线接在端子上，不用或换通道采集时往相应的端口拔插即可，可实现快速通讯和采集，给操作者在接线上带来极大便利。
本发明的数据采集控制箱在背板上预留了多组0～36v可调、24v、12v、5v等不同的电压调控开关，针对需要不同量程不同电压的传感器或其它设备的供电等带来很大方便，也给实验者带来了很大的方便，箱体采用40×40铝型材和不锈钢结合，美观轻便且结实可靠，顶部做成带锁翻盖式，用液压升缩杆支撑，内部放置PC机，使用时解锁打开盖子，未使用时关上盖子锁住即可，制作简单且牢靠实用，使用方便快捷还起到安全保护作用，支撑PC机的操作台上开有散热孔，以便PC机散热。系统两侧也开有散热百叶窗，以便设备散热，保证系统安全正常运行；两侧和背部均采用扣取方式可拆卸安装在箱体支撑上，方便安装固定设备和维护。
本发明电源控制器和水面蒸发量测量仪均为现有已知常规设备，其具体结构不赘述。
本发明结构简单，使用操作简便，搬运方便，制作简便，成本低廉，适于工厂化大规模生产，适于广泛推广应用。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.节能型环境监测设备，其特征在于：包括可移动环境监测平台(1)，固定于环境监测平台(1)上的支撑柱(2)，对称设于支撑柱(2)上部两侧的一对L型支撑杆(3)，位于支撑柱(2)顶部且与水平面呈15°-30°夹角的太阳能电池板(4)，位于一对L型支撑杆顶部的一对风力轮(5)，设于环境监测平台(1)上的电源控制箱(6)，设于环境监测平台(1)上且与环境监测平台(1)电连接的数据采集控制箱(7)，均设于支撑柱(2)上且与数据采集控制箱(7)电连接的温度传感器(8)、湿度传感器(9)、风向传感器(10)、风速传感器(11)、雨量传感器(12)和大气压传感器(13)，均设于环境监测平台(1)外侧土壤中且与数据采集控制箱(7)电连接的土壤二氧化碳浓度探头(14)和土壤温湿度探头(15)，以及设于环境监测平台(1)下方且与数据采集控制箱(7)电连接的水面蒸发量测量仪(25)；所述太阳能电池板(4)通过转轴(16)与支撑柱(2)顶端连接，所述支撑柱(2)顶部设有与数据采集控制箱(7)电连接的私服电机(18)，所述私服电机(18)的驱动轴与转轴(16)固接，所述太阳能电池板(4)向阳面设有与数据采集控制箱(7)电连接的光照强度传感器(17)；所述电源控制箱(6)内设有与太阳能电池板(4)电连接的电源控制器(20)，以及分别与电源控制器(20)电连接的太阳能蓄电池(21)、备用电源(22)和电源板(23)，所述支撑柱(2)一侧的L型支撑杆(3)上设有同时与一对风力轮(5)连接的微型风力发电机(19)，所述微型风力发电机(19)与电源控制器(20)电连接，所述电源板(23)分别与数据采集控制箱(7)、私服电机(18)和环境监测平台(1)电连接；
所述数据采集控制箱(7)包括固定在环境监测平台(1)上的箱体(71)，从上至下依次设于箱体(71)内且操作界面均位于箱体正面板上的第一数字万用表(72)、第二数字万用表(73)和安捷伦数据采集器(74)，位于箱体(71)侧面的散热百叶窗(75)，位于箱体(71)上且与电源板(23)电连接的电源装置，位于箱体(71)背面用于与外部检测仪器相连接的第一组快速插拔式接线端子(76)，以及PC机(77)；所述箱体(71)由40×40方型铝型材做为支撑并采用冷轧板喷塑成面板，所述箱体(71)的两侧面和背面面板均采用扣取方式可拆卸安装在支撑上，所述箱体(71)上部设有操作平台，所述PC机(77)位于操作平台上，所述箱体(71)顶部后端铰接有用于盖住PC机(77)的盖板(78)，所述盖板(78)通过铰接于箱体(71)顶部和盖板(78)之间的一对液压升缩杆(79)相对于箱体(71)顶部打开和盖合，所述电源装置分别与第一数字万用表(72)、第二数字万用表(73)、安捷伦数据采集器(74)和PC机(77)电连接，所述PC机(77)分别与第一数字万用表(72)、第二数字万用表(73)和安捷伦数据采集器(74)信号连接，所述安捷伦数据采集器(74)与第一组快速插拔式接线端子(76)信号连接，所述第一组快速插拔式接线端子(76)分别与温度传感器(8)、湿度传感器(9)、风向传感器(10)、风速传感器(11)、雨量传感器(12)、大气压传感器(13)、土壤二氧化碳浓度探头(14)、土壤温湿度探头(15)、光照强度传感器(17)、水面蒸发量测量仪(25)信号连接，所述PC机(77)与私服电机(18)电连接，所述电源装置分别与温度传感器(8)、湿度传感器(9)、风向传感器(10)、风速传感器(11)、雨量传感器(12)、大气压传感器(13)、土壤二氧化碳浓度探头(14)、土壤温湿度探头(15)、光照强度传感器(17)、水面蒸发量测量仪(25)电连接；
所述电源装置包括依次串接的断路器(711)、熔断器(712)、交流接触器(713)、按钮开关(714)、电源指示灯(715)、插座(716)、电源开关组(720)、插排(717)、可调直流稳压电源(710)、端子排(718)和第二组快速插拔式接线端子(719)，所述断路器(711)的进线与电源板(23)电连接，所述插排(717)分别与第一数字万用表(72)、第二数字万用表(73)、安捷伦数据采集器(74)和PC机(77)电连接，所述可调直流稳压电源(710)安装于箱体(71)底部且其调节界面位于箱体(71)正面面板，所述按钮开关(714)和电源指示灯(715)安设于箱体(71)正面面板上，所述断路器(711)、熔断器(712)、交流接触器(713)、插座(716)、电源开关组(720)、插排(717)、端子排(718)和第二组快速插拔式接线端子(719)分布于箱体(71)背面面板上；所述第二组快速插拔式接线端子(719)分别与温度传感器(8)、湿度传感器(9)、风向传感器(10)、风速传感器(11)、雨量传感器(12)、大气压传感器(13)、土壤二氧化碳浓度探头(14)、土壤温湿度探头(15)、光照强度传感器(17)和水面蒸发量测量仪(25)电连接。
2.根据权利要求1所述的节能型环境监测设备，其特征在于：所述环境监测平台(1)包括位于支撑立柱(2)底部且与支撑立柱(2)固定连接的基座(28)，固定连接的在基座(28)底部的四个脚架(29)，固定连接在基座(28)底部的四个竖直升降轴(30)，固定连接在竖直升降轴(30)底部的滚轮(31)，位于基座(28)底部、同时与电源板(23)和PC机(77)电连接、用于驱动竖直升降轴(30)升降和驱动滚轮(31)滚动的驱动电机(32)。
3.根据权利要求1所述的节能型环境监测设备，其特征在于：还包括设于支撑柱(2)上部并与PC机(77)通过有线和/或无线连接的网络传送终端(24)，所述网络传送终端(24)与第二组快速插拔式接线端子(719)电连接。
4.根据权利要求1所述的节能型环境监测设备，其特征在于：所述可调直流稳压电源(710)为LPS323D可调直流稳压电源，所述第一数字万用表(72)为安捷伦U2741A数字万用表，所述第二数字万用表(73)为安捷伦34461A数字万用表，所述操作平台上设有通往散热百叶窗(75)的散热孔。
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