CN110147072A - 一种柑橘生长环境实时数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柑橘生长环境实时数据采集系统，属于柑橘养殖技术领域，包括PLC控制器、环境数据获取系统、环境改善系统、生长情况监测系统、土壤数据获取系统、土壤改善系统、云端数据平台、移动终端和PC端，PLC控制器内设有中央处理器，环境数据获取系统、生长情况监测系统和土壤数据获取系统处于同一级别，环境改善系统为环境数据获取系统下的子系统，土壤改善系统为土壤数据获取系统下的子系统，环境数据获取系统、环境改善系统、生长情况监测系统、土壤数据获取系统和土壤改善系统均由PLC控制器进行控制，便于实时采集柑橘的生长环境数据，并及时采取相应措施，有效保证了种植户的经济效益。

Description

一种柑橘生长环境实时数据采集系统

技术领域

本发明涉及柑橘养殖技术领域，更具体地说，涉及一种柑橘生长环境实时数据采集系统。

背景技术

柑橘，属芸香科下属植物，果实营养丰富，所含有的人体保健物质，已分离出30余种，其中主要有：类黄酮、单萜、香豆素、类胡萝卜素、类丙醇、吖啶酮、甘油糖脂质等，且色香味兼优，又可以加工以果汁为主的各种加工制品。桔子可谓全身是宝，其果肉、皮、核、络均可入药，橘子的外果皮晒干后叫“陈皮”。而橘瓤上面的白色网状丝络，叫“橘络”，含有一定量的维生素P，有通络、化痰、理气、消滞等功效，橘核性味苦、无毒，有理气止痛的作用，可以用来治疗疝气、腰痛等症，就连橘根、橘叶等也可入药，具有舒肝、健脾、和胃等不同功能。柑橘的产量居百果之首，受广大消费者的喜爱。柑橘长寿、丰产稳定、经济效益高，是中国果树的最主要树种，对果农脱贫致富，农村经济的发展起着重大的作用。

现有的柑橘种植不能实现对柑橘生长环境进行实时数据采集，并不能及时采取有效措施进行处理，导致柑橘的量产低下，为种植户带来一定的经济损失。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种柑橘生长环境实时数据采集系统，它便于实时采集柑橘的生长环境数据，并及时采取相应措施，有效保证了种植户的经济效益。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种柑橘生长环境实时数据采集系统，包括PLC控制器、环境数据获取系统、环境改善系统、生长情况监测系统、土壤数据获取系统、土壤改善系统、云端数据平台、移动终端和PC端，所述PLC控制器内设有中央处理器，所述环境数据获取系统、生长情况监测系统和土壤数据获取系统处于同一级别，所述环境改善系统为环境数据获取系统下的子系统，所述土壤改善系统为土壤数据获取系统下的子系统，所述环境数据获取系统、环境改善系统、生长情况监测系统、土壤数据获取系统和土壤改善系统均由PLC控制器进行控制，所述PLC控制器与云端大数据平台之间通过第一无线网络通信模块信号连接，所述移动终端和PC端与云端大数据平台之间均通过第二无线网络通信模块信号连接，便于实时采集柑橘的生长环境数据，并及时采取相应措施，有效保证了种植户的经济效益。

进一步的，所述土壤数据获取系统包括第一湿度传感器和PH传感器，所述第一湿度传感器和PH传感器均通过线缆与PLC控制器电性连接。

进一步的，所述土壤改善系统包括第一灌溉装置和PH调节装置，所述PH调节装置包括酸性调节装置和碱性调节装置，所述第一灌溉装置包括第一水泵、第一电磁阀、第一喷水管和第一喷头，所述第一电磁阀与PLC控制器电性连接，所述酸性调节装置包括第二水泵、碱性溶液储药箱、第二电磁阀、第一喷喷药管和第二喷头，所述第二电磁阀与PLC控制电性连接，所述碱性调节装置包括第三水泵、酸性溶液储药箱、第三电磁阀、第二喷药管和第三喷头，所述第三电磁阀与PLC控制电性连接。

进一步的，所述第一喷水管的一端与第一水泵的出水口固定连接，所述第一喷头与第一喷水管的另一端固定连接，所述第一电磁阀安装在第一喷水管上，所述第一水泵的抽水口通过第一抽水管插接于外置水源内。

进一步的，所述第一喷药管的一端与第二水泵的出水口固定连接，所述第二喷头与第一喷药管的另一端固定连接，所述第二电磁阀安装在第一喷药管上，所述第二水泵的抽水口通过第一抽药管与碱性溶液储药箱的出药口固定连接，所述碱性溶液储药箱内装有改善酸性土壤的碱性溶液。

进一步的，所述第二喷药管的一端与第三水泵的出水口固定连接，所述第三喷头与第二喷药管的另一端固定连接，所述第三电磁阀安装在第二喷药管上，所述第三水泵的抽水口通过第二抽药管与酸性溶液储药箱的出药口固定连接，所述酸性溶液储药箱内装有改善碱性土壤的酸性溶液。

进一步的，所述生长情况监测系统包括监控头、储存器、驱动电机、可编程编码器和图像处理模块，所述监控头固定连接于驱动电机的输出端上，所述储存器安装在监控头内，所述可编程编码器固定连接于驱动电机的表面，所述图像处理模块安装于PLC控制器内，所述监控头、储存器、驱动电机、可编程编码器和图像处理模块均与PLC控制器电性连接，所述监控头为微型摄像头，所述驱动电机为步进电机。

进一步的，所述环境数据获取系统包括第二湿度传感器、光照传感器、灰尘传感器、二氧化碳传感器和噪音传感器，所述第二湿度传感器、光照传感器、灰尘传感器、二氧化碳传感器和噪音传感器均通过线缆与PLC控制器电性连接。

进一步的，所述环境改善系统包括第二灌溉装置、光照改善装置和除尘装置，所述第二灌溉装置包括第四水泵、第四电磁阀第二喷水管和第四喷头，所述第二喷水管的一端与第四水泵的出水口固定连接，所述第四喷头与第二喷水管的另一端固定连接，所述第四电磁阀安装在第二喷水管上，且第四电磁阀与PLC控制器电性连接，所述第四水泵的抽水口通过第二抽水管插接于外置水源内，所述光照改善装置包括LED植物灯，所述LED植物灯设有多组，一组LED植物灯设有多个，且一组LED植物灯至少设有八个，每组所述LED植物灯分别安装在柑橘树上，所述LED植物灯通过线缆与PLC控制器电性连接，所述除尘装置包括抽尘机、抽尘管、排尘管和除尘器，所述抽尘管固定连接于抽尘机的抽尘口，所述排尘管的一端与抽尘机的排尘口固定连接，且排尘管的另一端与除尘器的入口固定连接，所述抽尘机和除尘器均与PLC控制器电性连接。

进一步的，所述移动终端为智能手机终端或平板终端。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明通过生长情况监测系统获取柑橘的生长情况，并利用图像处理模块与云端大数据平台内的数据进行比对处理，判断柑橘的生长是否与预想的效果一致，同时将判断的结果反馈至移动终端和PC端。

(2)本发明通过环境数据获取系统获取相关的环境因素，当环境因素不正常时，会启动环境改善系统采取相应的措施，同时将采集到的环境因素数据反馈至移动终端和PC端。

(3)本发明通过土壤数据获取系统获取柑橘生长的土壤情况，当土壤情况不正常时，会启动土壤改善系统采取相应的措施，同时将采集到的土壤情况数据反馈至移动终端和PC端。

附图说明

图1为本发明的功能原理框图；

图2为土壤数据获取系统处的功能原理框图；

图3为土壤改善系统处的功能原理框图；

图4为生长情况监测系统处的功能原理框图；

图5为环境数据获取系统处的功能原理框图；

图6为环境改善系统处的功能原理框图。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1，一种柑橘生长环境实时数据采集系统，包括PLC控制器、环境数据获取系统、环境改善系统、生长情况监测系统、土壤数据获取系统、土壤改善系统、云端数据平台、移动终端和PC端，PLC控制器内设有中央处理器，环境数据获取系统、生长情况监测系统和土壤数据获取系统处于同一级别，环境改善系统为环境数据获取系统下的子系统，土壤改善系统为土壤数据获取系统下的子系统，环境数据获取系统、环境改善系统、生长情况监测系统、土壤数据获取系统和土壤改善系统均由PLC控制器进行控制，PLC控制器与云端大数据平台之间通过第一无线网络通信模块信号连接，移动终端和PC端与云端大数据平台之间均通过第二无线网络通信模块信号连接，移动终端为智能手机终端或平板终端。

请参阅图2，土壤数据获取系统包括第一湿度传感器和PH传感器，第一湿度传感器和PH传感器均通过线缆与PLC控制器电性连接，第一湿度传感器用于检测土壤内的湿度，PH传感器用于检测土壤的PH值，即检测土壤的酸碱度。

请参阅图3，土壤改善系统包括第一灌溉装置和PH调节装置，PH调节装置包括酸性调节装置和碱性调节装置，第一灌溉装置包括第一水泵、第一电磁阀、第一喷水管和第一喷头，第一电磁阀与PLC控制器电性连接，酸性调节装置包括第二水泵、碱性溶液储药箱、第二电磁阀、第一喷喷药管和第二喷头，第二电磁阀与PLC控制电性连接，碱性调节装置包括第三水泵、酸性溶液储药箱、第三电磁阀、第二喷药管和第三喷头，第三电磁阀与PLC控制电性连接，第一水泵提供动力，当启动第一电磁阀时，水会喷向土壤，反之水则停止喷灌，第一电磁阀的开闭由PLC控制器自动控制，第二水泵和第三水泵均用于提供动力。

请继续参阅图3，第一喷水管的一端与第一水泵的出水口固定连接，第一喷头与第一喷水管的另一端固定连接，第一电磁阀安装在第一喷水管上，第一水泵的抽水口通过第一抽水管插接于外置水源内，PLC控制器内设有土壤湿度范围，当第一湿度传感器检测的土壤湿度低于该土壤湿度范围时，PLC控制器便会启动第一电磁阀，进行喷灌，当土壤湿度达到预设的土壤湿度范围时，自动关闭第一电磁阀。

请再参阅图3，第一喷药管的一端与第二水泵的出水口固定连接，第二喷头与第一喷药管的另一端固定连接，第二电磁阀安装在第一喷药管上，第二水泵的抽水口通过第一抽药管与碱性溶液储药箱的出药口固定连接，碱性溶液储药箱内装有改善酸性土壤的碱性溶液，PLC控制器内设有土壤酸碱度范围，该土壤酸碱度范围在6.8-7.0之间，当PH传感器检测的土壤酸碱度小于该土壤酸碱度范围时，即该土壤呈强酸性，PLC控制器便会启动第二电磁阀，进行喷灌改善酸性土壤的碱性溶液，当土壤酸碱度达到预设的土壤酸碱度范围时，自动关闭第一电磁阀。

请最后参阅图3，第二喷药管的一端与第三水泵的出水口固定连接，第三喷头与第二喷药管的另一端固定连接，第三电磁阀安装在第二喷药管上，第三水泵的抽水口通过第二抽药管与酸性溶液储药箱的出药口固定连接，酸性溶液储药箱内装有改善碱性土壤的酸性溶液，当PH传感器检测的土壤酸碱度小于该土壤酸碱度范围时，即该土壤呈碱性，PLC控制器便会启动第三电磁阀，进行喷灌改善碱性土壤的酸性溶液，当土壤酸碱度达到预设的土壤酸碱度范围时，自动关闭第三电磁阀。

请参阅图4，生长情况监测系统包括监控头、储存器、驱动电机、可编程编码器和图像处理模块，监控头固定连接于驱动电机的输出端上，储存器安装在监控头内，可编程编码器固定连接于驱动电机的表面，图像处理模块安装于PLC控制器内，监控头、储存器、驱动电机、可编程编码器和图像处理模块均与PLC控制器电性连接，监控头为微型摄像头，驱动电机为步进电机，监控头可实时拍摄柑橘的生长情况，存储器用于存储图像，驱动电机的输出端转动带动监控头转动，从而实现全方位的监测，可编程编码器用于改变驱动电机的转速，图像处理模块用于对图像进行处理，具体的为监控头采集到图像时，会与云端大数据平台内的数据进行比对，从而判断柑橘生长是否到达预想的结果。

请参阅图5环境数据获取系统包括第二湿度传感器、光照传感器、灰尘传感器、二氧化碳传感器和噪音传感器，第二湿度传感器、光照传感器、灰尘传感器、二氧化碳传感器和噪音传感器均通过线缆与PLC控制器电性连接，第二湿度传感器用于检测空气中的湿度，光照传感器用于检测光照情况，二氧化碳传感器用于检测空气中的二氧化碳含量，噪音传感器用于检测柑橘种植产地的噪音情况。

请参阅图6，环境改善系统包括第二灌溉装置、光照改善装置和除尘装置，第二灌溉装置包括第四水泵、第四电磁阀第二喷水管和第四喷头，第二喷水管的一端与第四水泵的出水口固定连接，第四喷头与第二喷水管的另一端固定连接，第四电磁阀安装在第二喷水管上，且第四电磁阀与PLC控制器电性连接，第四水泵的抽水口通过第二抽水管插接于外置水源内，光照改善装置包括LED植物灯，LED植物灯设有多组，一组LED植物灯设有多个，且一组LED植物灯至少设有八个，每组LED植物灯分别安装在柑橘树上，LED植物灯通过线缆与PLC控制器电性连接，除尘装置包括抽尘机、抽尘管、排尘管和除尘器，抽尘管固定连接于抽尘机的抽尘口，排尘管的一端与抽尘机的排尘口固定连接，且排尘管的另一端与除尘器的入口固定连接，抽尘机和除尘器均与PLC控制器电性连接，第四水泵用于提供动力，PLC控制器内设有空气湿度范围，当第二湿度传感检测的空气湿度低于该空气湿度范围时，PLC控制器会启动第四电磁阀，进行喷灌，当空气湿度到达预设的空气湿度范围时，自动关闭第四电磁阀，PLC控制器内设有相应的光照范围，当光照传感器检测到的光照值低于该光照范围时，便会启动LED植物灯，使得柑橘树更好的进行光合作用，从而提高产量，带来经济效益，PLC控制器内设有相应的灰尘范围，当灰尘传感器检测到的灰尘值大于该灰尘范围时，便会启动抽尘机和除尘器，从而进行相关的除尘工作。

需要说明的是，上述采集到的数据均可以反馈至移动终端和PC端，便于技术人员的同一管理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种柑橘生长环境实时数据采集系统，包括PLC控制器、环境数据获取系统、环境改善系统、生长情况监测系统、土壤数据获取系统、土壤改善系统、云端数据平台、移动终端和PC端，所述PLC控制器内设有中央处理器，其特征在于：所述环境数据获取系统、生长情况监测系统和土壤数据获取系统处于同一级别，所述环境改善系统为环境数据获取系统下的子系统，所述土壤改善系统为土壤数据获取系统下的子系统，所述环境数据获取系统、环境改善系统、生长情况监测系统、土壤数据获取系统和土壤改善系统均由PLC控制器进行控制，所述PLC控制器与云端大数据平台之间通过第一无线网络通信模块信号连接，所述移动终端和PC端与云端大数据平台之间均通过第二无线网络通信模块信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种柑橘生长环境实时数据采集系统，其特征在于：所述土壤数据获取系统包括第一湿度传感器和PH传感器，所述第一湿度传感器和PH传感器均通过线缆与PLC控制器电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种柑橘生长环境实时数据采集系统，其特征在于：所述土壤改善系统包括第一灌溉装置和PH调节装置，所述PH调节装置包括酸性调节装置和碱性调节装置，所述第一灌溉装置包括第一水泵、第一电磁阀、第一喷水管和第一喷头，所述第一电磁阀与PLC控制器电性连接，所述酸性调节装置包括第二水泵、碱性溶液储药箱、第二电磁阀、第一喷喷药管和第二喷头，所述第二电磁阀与PLC控制电性连接，所述碱性调节装置包括第三水泵、酸性溶液储药箱、第三电磁阀、第二喷药管和第三喷头，所述第三电磁阀与PLC控制电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种柑橘生长环境实时数据采集系统，其特征在于：所述第一喷水管的一端与第一水泵的出水口固定连接，所述第一喷头与第一喷水管的另一端固定连接，所述第一电磁阀安装在第一喷水管上，所述第一水泵的抽水口通过第一抽水管插接于外置水源内。

5.根据权利要求3所述的一种柑橘生长环境实时数据采集系统，其特征在于：所述第一喷药管的一端与第二水泵的出水口固定连接，所述第二喷头与第一喷药管的另一端固定连接，所述第二电磁阀安装在第一喷药管上，所述第二水泵的抽水口通过第一抽药管与碱性溶液储药箱的出药口固定连接，所述碱性溶液储药箱内装有改善酸性土壤的碱性溶液。

6.根据权利要求3所述的一种柑橘生长环境实时数据采集系统，其特征在于：所述第二喷药管的一端与第三水泵的出水口固定连接，所述第三喷头与第二喷药管的另一端固定连接，所述第三电磁阀安装在第二喷药管上，所述第三水泵的抽水口通过第二抽药管与酸性溶液储药箱的出药口固定连接，所述酸性溶液储药箱内装有改善碱性土壤的酸性溶液。

7.根据权利要求1所述的一种柑橘生长环境实时数据采集系统，其特征在于：所述生长情况监测系统包括监控头、储存器、驱动电机、可编程编码器和图像处理模块，所述监控头固定连接于驱动电机的输出端上，所述储存器安装在监控头内，所述可编程编码器固定连接于驱动电机的表面，所述图像处理模块安装于PLC控制器内，所述监控头、储存器、驱动电机、可编程编码器和图像处理模块均与PLC控制器电性连接，所述监控头为微型摄像头，所述驱动电机为步进电机。

8.根据权利要求1所述的一种柑橘生长环境实时数据采集系统，其特征在于：所述环境数据获取系统包括第二湿度传感器、光照传感器、灰尘传感器、二氧化碳传感器和噪音传感器，所述第二湿度传感器、光照传感器、灰尘传感器、二氧化碳传感器和噪音传感器均通过线缆与PLC控制器电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种柑橘生长环境实时数据采集系统，其特征在于：所述环境改善系统包括第二灌溉装置、光照改善装置和除尘装置，所述第二灌溉装置包括第四水泵、第四电磁阀第二喷水管和第四喷头，所述第二喷水管的一端与第四水泵的出水口固定连接，所述第四喷头与第二喷水管的另一端固定连接，所述第四电磁阀安装在第二喷水管上，且第四电磁阀与PLC控制器电性连接，所述第四水泵的抽水口通过第二抽水管插接于外置水源内，所述光照改善装置包括LED植物灯，所述LED植物灯设有多组，一组LED植物灯设有多个，且一组LED植物灯至少设有八个，每组所述LED植物灯分别安装在柑橘树上，所述LED植物灯通过线缆与PLC控制器电性连接，所述除尘装置包括抽尘机、抽尘管、排尘管和除尘器，所述抽尘管固定连接于抽尘机的抽尘口，所述排尘管的一端与抽尘机的排尘口固定连接，且排尘管的另一端与除尘器的入口固定连接，所述抽尘机和除尘器均与PLC控制器电性连接。

10.根据权利要求1所述的一种柑橘生长环境实时数据采集系统，其特征在于：所述移动终端为智能手机终端或平板终端。