CN110779569A - 农作物生长环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了农作物生长环境监测装置，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。

Description

农作物生长环境监测装置

技术领域

本发明涉及农作物生长环境监测装置。

背景技术

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。

发明内容

本发明提供一种农作物生长环境监测装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

农作物生长环境监测装置，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。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明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水面蒸发量测量仪采用马氏瓶原理设计，可连续自动测量水面蒸发量，数据连续，代表性强，相比于现有技术，无需人工观测水位高度变化，操作更为方便，结果更为精确，同时避免了人为因素影响测量数据的代表性。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明水面蒸发量测量仪结构示意图。

图3为本发明数据采集控制箱结构示意图。

图4为本发明数据采集控制箱背面示意图。

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、26-水面蒸发量显示器、28-基座、29-脚架、30-竖直升降轴、31-滚轮、32-驱动电机、33-自动补水容器、34-敞口蒸发水盘、35-水平横向水管、36-水阀、37-流量测量器、38-通气管、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，本发明提供农作物生长环境监测装置，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。

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。

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。

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。

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。本农业环境监测系统的环境监测平台1通过设计上述结构，当需要移动时，PC机通过控制驱动电机32来控制竖直升降轴30伸长使滚轮31抵至地面，此时滚轮31开始滚动，当竖直升降轴30伸长到足够长度时带动滚轮31触地，此时脚架29离开地面，滚轮31滚动本农业环境监测系统整体移动；当来到指定监测地点时，驱动电机32反向驱动，此时滚轮31停止滚动，竖直升降轴30回缩，带动滚轮31离开地面，同时，脚架29触地并固定在地面上，此时本农业环境监测系统上各监测仪器开始采集信息。

所述水面蒸发量测量仪25包括位于脚架29底部的圆柱形自动补水容器33，与自动补水容器33通过水平横向水管35连通的圆柱形敞口蒸发水盘34，均设在水管35上的水阀36和与第一组快速插拔式接线端子76信号连接的流量测量器37，设在自动补水容器33内的通气管38，所述自动补水容器33为密封容器，所述通气管38一端伸出自动补水容器33顶部，另一端与水管35水平，所述流量测量器37与第二组快速插拔式接线端子719电连接。

Claims (1)

1.农作物生长环境监测装置，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。

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