CN116222365A

CN116222365A - 一种用于植物生长数据的监测通信装置

Info

Publication number: CN116222365A
Application number: CN202310008808.3A
Authority: CN
Inventors: 刘俊
Original assignee: Shenzhen Institute of Information Technology
Current assignee: Shenzhen Institute of Information Technology
Priority date: 2023-01-04
Filing date: 2023-01-04
Publication date: 2023-06-06

Abstract

一种用于植物生长数据的监测通信装置，包括太阳能电池板、蓄电池、支撑架，还具有外径探测机构、倾斜探测机构、高度探测机构、数据采集电路和安装在手机内的数据接收单元、数据分析单元、提示单元；外径探测机构包括安装在一起的可调电阻、固定座、活动座，外径探测机构安装在树木上，倾斜探测机构包括安装在一起的壳体、压力电阻、重力球，倾斜探测机构安装在树木前及侧端；高度探测机构包括安装在一起的激光测距模块和挂钩，挂钩挂在树木上；蓄电池、单片机模块、GPRS模块、数据采集电路安装在元件盒内并电连接。本发明节省了开销，树木高度、外径、倾斜数据能远传，远端人员能了解相关数据，为制定相关措施以及保证树木健康生长起到了支持。

Description

一种用于植物生长数据的监测通信装置

技术领域

本发明涉及监测设备技术领域，特别是一种用于植物生长数据的监测通信装置。

背景技术

现有技术，在对较为名贵的树木等进行监测中(监测目的如下，比如后续树木出现倾斜到现场进行处理，掌握树木的高度及外径生长情况等)，一般是相关人员定时或不定时到现场人为进行查看。人为方式到现场进行查看，不但会给相关人员带来不便、增加了管理成本，特别在需要监测的树木多且分散时上述缺点更为突出。基于上述，提供一种工作人员不需要到现场查看，能实时掌握树木等的高度以及外径生长情况，以及能了解树木是否处于倾斜状态的装置显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有树木监测中，由于无一种适用的设备，存在如背景所述弊端，本发明提供了通过太阳能电池板供电、不需要架设供电线路，设备安装更加方便，且节省了能源，在相关机构及电路共同作用下，能实时监测树木的外径变化、高度变化，以及是否因为狂风、地震等自然灾害造成倾斜数据，多种数据通过现有成熟的物联网数据远传，远端相关人员身边的智能设备接收到相关数据后，能实时了解树木等的生长数据以及是否发生倾斜情况，为制定相关措施以及保证树木健康生长起到了有利技术支持的一种用于植物生长数据的监测通信装置。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：

一种用于植物生长数据的监测通信装置，包括太阳能电池板、蓄电池、支撑架，其特征在于还具有外径探测机构、倾斜探测机构、高度探测机构、数据采集电路、数据接收单元、数据分析单元、提示单元；所述数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在互联网设备内的应用软件；所述外径探测机构包括直线滑动可调电阻、固定座、活动座，固定座的内侧上部前后端分别安装有导向管，活动座的内侧上端前后部分别安装有导向座，两只导向管一端分别活动套在两只导向座的导向孔内、且两只导向管侧端各安装有限位板；所述后端导向管位于导向座侧端活动套有导向板，导向板和限位板之间安装有弹簧；所述后端导向管的前侧端开设有导向槽，直线滑动可调电阻安装在导向管内，导向板内侧和直线滑动可调电阻的调节手柄安装在一起；所述固定座、活动座套在树木的外侧端；所述倾斜探测机构包括壳体、压力电阻、重力球，重力球上端安装有柔性绳，柔性绳上端安装在壳体内上端，压力电阻有两只，两只压力电阻分别垂直安装在壳体内两侧，倾斜探测机构的壳体安装在树木上；所述高度探测机构包括激光测距模块和挂钩，挂钩的下端安装在激光测距模块的壳体上端，挂钩挂在树木上；所述蓄电池、单片机模块、GPRS模块、数据采集电路安装在元件盒内；所述直线滑动可调电阻一端、倾斜探测机构的压力电阻另一端、激光测距模块的信号输出端和数据采集电路的多路信号输入端分别电性连接。

进一步地，所述固定座、活动座内侧是弧形结构，且活动座内侧位于内止点时和固定座内侧之间组成的内径小于树木的外径。

进一步地，所述导向管的外径小于导向座的导向孔内径。

进一步地，所述弹簧的横向长度大于导向板和限位板之间的间距。

进一步地，所述重力球位于两只压力电阻的受力面之间；激光测距模块的探测头垂直对准地面。

进一步地，所述数据采集电路包括电性连接的电阻、单片机模块和GPRS模块，第一只电阻一端和第二只电阻一端、第三只电阻一端、第四只电阻一端、第五只电阻一端、第六只电阻一端、单片机模块负极电源输入端、GPRS模块负极电源输入端连接，第六只电阻另一端、第七只电阻一端和单片机模块的第一个信号输入端连接，第五只电阻另一端和单片机模块的第二个信号输入端连接，第一只电阻另一端、第二只电阻另一端、第三只电阻另一端、第四只电阻另一端和单片机模块的第三个、第四个、第五个、第六个信号输入端分别连接，单片机模块正极电源输入端和GPRS模块的正极电源输入端连接，单片机模块的信号输出端和GPRS模块的信号输入端连接。

进一步地，所述数据接收单元能无线接收GPRS模块无线远传的数据，并将数据输出到数据分析单元，数据分析单元能实时显示现场树木的外径数据、高度数据以及倾斜数据，提示单元在树木发生且倾斜时能文字或者语音报警方式提示相关人员。

本发明有益效果是：本发明通过太阳能电池板和蓄电池协同供电，这样不需要布设供电线路，且节省了电能开销。应用中，高度探测机构能实时监测树木的高度变化，外径探测机构能实时监测树木的外径变化，两套倾斜检测机构能实时监测树木左右或前后倾斜数据，多种数据经数据采集电路远传，远端相关人员身边的智能设备内应用软件接收到相关数据后，能实时了解树木等的生长数据以及是否发生倾斜情况，为制定相关措施(比如树木倾斜度过大可到现场对树木进行支撑等)以及保证树木健康生长起到了有利技术支持。综上，本发明具有好的应用前景。

附图说明

图1是本发明整体结构及局部放大结构示意图。

图2是本发明电路图。

具体实施方式

图1、2所示，一种用于植物生长数据的监测通信装置，包括太阳能电池板G1(12V/5Ah)、蓄电池G2(12V/50Ah)、支撑架1，还具有外径探测机构、倾斜探测机构、高度探测机构、数据采集电路2、数据接收单元、数据分析单元、提示单元；数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在相关管理人员智能互联网设备(比如智能手机)内的应用软件；所述外径探测机构包括直线滑动可调电阻RP、固定座3、活动座4，固定座3的内侧上部前后端分别横向焊接有一只导向管5，活动座4的内侧上端前后部分别横向焊接有一只具有导向孔的导向座6，两只导向管5右端分别横向活动套在两只导向座6的导向孔内、且两只导向管5右侧端各经螺纹安装有一只限位板7；所述后端导向管的中部位于导向座的右侧外活动套有一只导向板8，导向板8和限位板7之间安装有一根弹簧9；所述后端导向管5的前侧端中部横向开设有一根导向槽51，直线滑动可调电阻RP横向用胶粘接安装在后端导向管5内，导向板8中部的导向孔前侧内焊接有一根联动杆81，联动杆81后侧和直线滑动可调电阻RP的调节手柄前侧端用胶粘接在一起；所述固定座4、活动座3套在监测区域树木的外侧端，和直线滑动可调电阻RP相连的导线经由后端导向管后侧端的开孔向外引出；所述倾斜探测机构有两套，每套倾斜探测机构包括中空壳体10、压力电阻RL1及RL2、金属重力球11，重力球11上端中部焊接有一根柔性钢丝绳12，钢丝绳12上端固定安装在壳体10内上端中部，压力电阻有两只，两只压力电阻RL1及RL2分别垂直安装在壳体内中部两侧的支撑块内侧，两套倾斜探测机构的壳体10后端分别垂直分布经小钉子(只是位于树木树皮外侧不会对树木生长造成影响)安装在树木的前侧及左侧；所述高度探测机构包括激光测距模块A1和挂钩12，挂钩12的下端安装在激光测距模块A1的壳体上端外中部，挂钩12上部钩挂在树木的一个枝丫高处；所述太阳能电池板G1安装在树木附近的支撑架上，蓄电池G2、数据采集电路2安装在元件盒14内电路板上，元件盒14安装在支撑架上。

图1、2所示，固定座3、活动座4是弧形结构且固定座3及活动座4内侧面对面组成圆形结构，活动座4内侧位于左止点时和固定座3内侧之间组成的内径小于树木的外径；且初始状态下固定座3及活动座4内侧和树木的两侧分别接触。两只导向管5的外径小于两只导向座6的导向孔内径0.2毫米。弹簧9的横向长度大于导向板8和限位板7之间的间距。重力球11位于两只压力电阻(连接的导线经由壳体两外侧端中部向外引出)的受力面之间；激光测距模块A1的探测头垂直对准地面。数据采集电路包括经电路板布线连接的七只电阻、单片机模块A2和GPRS模块A3，第一只电阻R1一端和第二只电阻R2一端、第三只电阻R6一端、第四只电阻R7一端、第五只电阻R3一端、第六只电阻R5一端、单片机模块A2负极电源输入端2脚、GPRS模块A3负极电源输入端2脚连接，第六只电阻R5另一端、第七只电阻R4一端和单片机模块的第一个信号输入端3脚连接，第一只电阻R1另一端、第二只电阻R2另一端、第三只电阻R6另一端、第四只电阻R7另一端、第五只电阻R3另一端和单片机模块的第二个信号输入端4脚、第三个信号输入端5脚、第四个信号输入端6脚、第五个信号输入端7脚、第六个信号输入端8脚分别连接，单片机模块A2正极电源输入端1脚和GPRS模块A3的正极电源输入端1脚连接，单片机模块A2的信号输出端和GPRS模块A3的信号输入端连接。数据接收单元能无线接收GPRS模块无线远传的数据，并将数据输出到数据分析单元，数据分析单元能实时显示现场树木的外径数据、高度数据以及倾斜数据，提示单元在树木发生且倾斜时能文字或者语音报警方式提示相关人员。

图1、2所示，太阳能电池板G1两极和蓄电池G2两极、数据采集电路的电源输入端单片机模块A2的1及2脚、激光测距模块A1的电源输入端1及2脚分别经导线连接，蓄电池G1正极和直线滑动可调电阻RP一端、两套倾斜探测机构的压力电阻RL1及RL2(RL3及RL4)一端经导线连接，直线滑动可调电阻RP另一端、两套倾斜探测机构的压力电阻RL1及RL2(RL1及RL2)另一端、激光测距模块A1的信号输出端3脚和数据采集电路的六路信号输入端8脚(电阻R3另一端)、4脚(电阻R1另一端)、5脚(电阻R2另一端)、6脚(电阻R6另一端)、7脚(电阻R7另一端)、3脚(电阻R4另一端)分别经导线连接。

图1、2所示，平时太阳能电池板G1受光照产生电能为蓄电池G2充电，这样本发明不需要布设供电线路，且节省了电能开销。外径探测机构中，树木外径没有变大时，活动座4不会向右外侧端运动，这样，直线滑动可调RP的电阻值不会发生变化，树木外径变大时，活动座4会向右外侧端运动，这样，直线滑动可调RP的电阻值会发生变化(逐渐阻值变小)，12V电源经直线滑动可调RP、电阻R3分压后进入单片机模块A2的8脚信号电压也会同步发生变化；树木外径变得相对越大时，活动座4沿导向管5向右侧端运动、导向板8压缩弹簧9向右侧端运动距离相对变大，导向板8的联动杆带动直线滑动可调电阻RP的手柄向右端运动距离相对变大(可调电阻RP和电阻R3之间分压相对小)，这样进入单片机模块A2的4脚信号电压相对大；树木外径变得相对越小时，活动座4沿导向管5向右侧端运动、导向板8压缩弹簧9向右侧端运动距离相对小，导向板8带动直线滑动可调RP的手柄向右端运动距离相对小(和电阻R3之间分压相对大)，这样进入单片机模块A2的4脚信号电压相对小。高度探测机构中，激光测距模块A1工作时，树木的高度变得越高时其和地面之间间距变的相对大，这样，激光测距模块A1的3脚输出的电压信号经电阻R4及R5分压进入单片机模块A2的3脚信号电压相对大，树木的高度变得相对不高时其和地面之间间距相对小，这样，激光测距模块A1的3脚输出的电压信号经电阻R4及R5分压进入单片机模块A2的3脚信号电压相对小。每套倾斜探测机构中，当树木没有发生左或右、前或后位移时，重力球11没有向左或向右、前或后运动，作用于压力电阻RL1或RL2(RL3或RL4)的受力面作用力相对小，压力电阻RL1和电阻R1之间分压大进入单片机模块A2的4脚信号电压相对小(压力电阻RL1或RL2的电阻值相对大其和电阻R1或R2分压大，压力电阻RL3或RL4的电阻值相对大其和电阻R6或R7分压大)，压力电阻RL2和电阻R2之间分压大进入单片机模块A2的5脚信号电压相对小；压力电阻RL3和电阻R6之间分压大进入单片机模块A2的6脚信号电压相对小，压力电阻RL4和电阻R7之间分压大进入单片机模块A2的7脚信号电压相对小。当树木发生左或右、前或后位移时，重力球11向左或向右、前或后运动，作用于压力电阻RL1或RL2(RL3或RL4)的受力面作用力相对大，压力电阻RL1和电阻R1之间分压小进入单片机模块A2的4脚信号电压相对大(压力电阻RL1或RL2的电阻值相对小其和电阻R1或R2分压小，压力电阻RL3或RL4的电阻值相对小其和电阻R6或R7分压小)，压力电阻RL2和电阻R2之间分压小进入单片机模块A2的5脚信号电压相对大；压力电阻RL3和电阻R6之间分压小进入单片机模块A2的6脚信号电压相对大，压力电阻RL4和电阻R7之间分压小进入单片机模块A2的7脚信号电压相对大。树木外径变化的电压信号、树木高度发生变化的电压信号、树木左或右及前或后发生倾斜变化的电压信号进入单片机模块A2的六路信号输入端后，单片机模块A2会将动态变化的模拟量电压信号转换为数字信号经GPRS模块A3通过无线移动网络远传，远端相关人员身边的智能设备(比如智能手机)数据接收单元接收到数据后，能将数据输出到数据分析单元，数据分析单元能实时经文字或波形图方式显示现场树木的外径数据、高度数据以及倾斜数据，且提示单元在树木发生倾斜时能通过文字或者语音报警方式提示相关人员，这样，相关人员能实时了解树木等的生长数据以及是否发生倾斜情况，为制定相关措施(比如树木倾斜度过大可到现场对树木进行支撑等)以及保证树木健康生长起到了有利技术支持。图2中，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7阻值分别是10K、10K、10K、10K、23K、10K、10K；可调电阻RP型号是470K；GPRS模块A3型号是ZLAN8100，GPRS模块成品上有RS485数据输入端口(两个电源输入端、一路信号输入端)；单片机模块A2的主控芯片型号是STC12C5A60S2，单片机模块成品A2上有多个模拟信号接入端(两个电源输入端)，单片机模块成品A2上有一个RS485数据输出端口；力敏电阻RL1及RL2、RL3、RL4是型号FSRUX400的电阻式力敏传感器成品。

本领域技术人员应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，本发明的保护范围由权利要求书界定。

Claims

1.一种用于植物生长数据的监测通信装置，包括太阳能电池板、蓄电池、支撑架，其特征在于还具有外径探测机构、倾斜探测机构、高度探测机构、数据采集电路、数据接收单元、数据分析单元、提示单元；所述数据接收单元、数据分析单元、提示单元是安装在互联网设备内的应用软件；所述外径探测机构包括直线滑动可调电阻、固定座、活动座，固定座的内侧上部前后端分别安装有导向管，活动座的内侧上端前后部分别安装有导向座，两只导向管一端分别活动套在两只导向座的导向孔内、且两只导向管侧端各安装有限位板；所述后端导向管位于导向座侧端活动套有导向板，导向板和限位板之间安装有弹簧；所述后端导向管的前侧端开设有导向槽，直线滑动可调电阻安装在导向管内，导向板内侧和直线滑动可调电阻的调节手柄安装在一起；所述固定座、活动座套在树木的外侧端；所述倾斜探测机构包括壳体、压力电阻、重力球，重力球上端安装有柔性绳，柔性绳上端安装在壳体内上端，压力电阻有两只，两只压力电阻分别垂直安装在壳体内两侧，倾斜探测机构的壳体安装在树木上；所述高度探测机构包括激光测距模块和挂钩，挂钩的下端安装在激光测距模块的壳体上端，挂钩挂在树木上；所述蓄电池、单片机模块、GPRS模块、数据采集电路安装在元件盒内；所述直线滑动可调电阻一端、倾斜探测机构的压力电阻另一端、激光测距模块的信号输出端和数据采集电路的多路信号输入端分别电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于植物生长数据的监测通信装置，其特征在于，固定座、活动座内侧是弧形结构，且活动座内侧位于内止点时和固定座内侧之间组成的内径小于树木的外径。

3.根据权利要求1所述的一种用于植物生长数据的监测通信装置，其特征在于，导向管的外径小于导向座的导向孔内径。

4.根据权利要求1所述的一种用于植物生长数据的监测通信装置，其特征在于，弹簧的横向长度大于导向板和限位板之间的间距。

5.根据权利要求1所述的一种用于植物生长数据的监测通信装置，其特征在于，重力球位于两只压力电阻的受力面之间；激光测距模块的探测头垂直对准地面。

6.根据权利要求1所述的一种用于植物生长数据的监测通信装置，其特征在于，数据采集电路包括电性连接的电阻、单片机模块和GPRS模块，第一只电阻一端和第二只电阻一端、第三只电阻一端、第四只电阻一端、第五只电阻一端、第六只电阻一端、单片机模块负极电源输入端、GPRS模块负极电源输入端连接，第六只电阻另一端、第七只电阻一端和单片机模块的第一个信号输入端连接，第五只电阻另一端和单片机模块的第二个信号输入端连接，第一只电阻另一端、第二只电阻另一端、第三只电阻另一端、第四只电阻另一端和单片机模块的第三个、第四个、第五个、第六个信号输入端分别连接，单片机模块正极电源输入端和GPRS模块的正极电源输入端连接，单片机模块的信号输出端和GPRS模块的信号输入端连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于植物生长数据的监测通信装置，其特征在于，数据接收单元能无线接收GPRS模块无线远传的数据，并将数据输出到数据分析单元，数据分析单元能实时显示现场树木的外径数据、高度数据以及倾斜数据，提示单元在树木发生且倾斜时能文字或者语音报警方式提示相关人员。