CN116491403B - 一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，其使用一种基于物联网的果园自动灌溉装置，包括两两对称分布的支撑杆，以及位于四个支撑杆之间的U形管，所述U形管表面固定安装有若干个喷头，所述支撑杆外侧设置有用于驱动U形管和喷头沿着水平方向进行间歇性移动的驱动组件。本发明，通过设置驱动组件，以便于驱动U形管和喷头沿着水平方向进行间歇性移动，使得U形管和喷头能够在每一排果树的上方停留，进行浇灌工作；通过设置联动组件，以便于在U形管和喷头沿着水平方向移动至相邻的两排果树之间，驱动U形管和喷头沿着竖直方向移动，对果树从上到下进行浇灌。

Description

一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法

技术领域

本发明涉及智慧农业技术领域，具体为一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法。

背景技术

果园，是指种植果树的园地。也叫果木园。

灌溉是指为地补充作物所需水分的技术措施。为了保证作物正常生长，获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分。在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分的要求。因此，必须人为地进行灌溉，以补天然降雨之不足。

在实际种植过程中，传统的果园灌溉方法往往都是通过人工浇灌，需要耗费大量劳动力且工资效率低下；或者是使用滴灌技术，利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉，但是此方法需要耗费大量的塑料管道，违背环保理念，并且无法对果树的枝叶进行浇灌。

于是我们提出一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，具备驱动组件，以便于驱动U形管和喷头沿着水平方向进行间歇性移动，使得U形管和喷头能够在每一排果树的上方停留，进行浇灌工作，解决了需要耗费大量劳动力且工资效率低下；或者是使用滴灌技术，利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉，但是此方法需要耗费大量的塑料管道，违背环保理念，并且无法对果树的枝叶进行浇灌。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，其使用一种基于物联网的果园自动灌溉装置，包括两两对称分布的支撑杆，以及位于四个支撑杆之间的U形管，采用上述基于物联网的果园自动灌溉装置时的使用方法如下：

S1、水平移动：通过驱动组件能够驱动U形管和喷头沿着水平方向进行间歇性移动，使得U形管和喷头能够在每一排果树的上方停留，进行浇灌工作；

S2、纵向移动：通过联动组件能够在U形管和喷头沿着水平方向移动至相邻的两排果树之间，驱动U形管和喷头沿着竖直方向移动，对果树从上到下进行浇灌；

S3、输送水源：通过设置输送组件，以便于喷头只在从上往下移动时进行喷水，对果树从上往下的浇灌，其余时间不会喷水，能够有效地节约水源；

S4、处理废果：通过设置收集组件，以便于在喷头向下移动对果树进行浇灌时，驱动两个推板往相对方向移动，将散落在地上的果子和树叶推在一起，使树叶将废弃的果子盖住，加快果子的发酵速度并且能够减少蝇虫；

所述U形管表面固定安装有若干个喷头，所述支撑杆外侧设置有用于驱动U形管和喷头沿着水平方向进行间歇性移动的驱动组件。

优选的，所述驱动组件包括转动连接于其中两个支撑杆顶端的螺纹杆，以及固定连接于另外两个支撑杆顶端的限位杆，所述螺纹杆表面螺纹连接有活动杆，所述活动杆的自由端套设于限位杆上且能够沿着限位杆滑动，所述U形管两端均伸缩插接于活动杆上。

优选的，所述驱动组件还包括套接于螺纹杆一端的完全齿轮一，其中一个支撑杆上端转动连接有被外部驱动设备所带动的非完全齿轮，所述非完全齿轮与完全齿轮一间歇性啮合。

优选的，所述支撑杆外侧设置有用于驱动U形管和喷头沿着竖直方向移动的联动组件，所述支撑杆下端固定连接有底座，所述联动组件包括转动连接于其中一个底座上表面的圆柱凸轮，所述圆柱凸轮上端套接有完全齿轮二，所述非完全齿轮表面固定连接有与完全齿轮二间歇性啮合的弧形齿条。

优选的，所述联动组件还包括位于螺纹杆和限位杆之间的回字形框架，所述回字形框架两端均固定连接有两个对称分布的滑杆，四个所述滑杆的自由端分别伸缩插接于四个支撑杆上，所述回字形框架一端固定连接有L形杆体，所述L形杆体的自由端套设于圆柱凸轮上，且L形杆体内一体化固定连接有与圆柱凸轮表面滑槽适配的滑块，所述U形管滑动连接于回字形框架内。

优选的，所述支撑杆外侧设置有用于输送外部水源的输送组件，所述输送组件包括垂直固定于其中一个底座上的管道一，所述管道一表面固定连接有与其相互连通的管道二和管道三，所述管道二内固定安装有单向阀一，所述管道三内固定安装有单向阀二，所述管道二和外部水源相互连接，所述管道三和U形管之间固定安装有软管。

优选的，所述L形杆体上表面固定连接有一端延伸至管道一内的U形活塞杆，所述U形活塞杆一端固定连接有位于管道一内的活塞板。

优选的，左右相邻的两个支撑杆之间固定连接有横杆，每相邻的两排果树之间均具有两个推板，所述推板贴合于地面，所述推板两端分别伸缩插接于两个横杆上，两个所述推板之间固定连接有弹簧，所述回字形框架下侧设置有用于驱动两个推板往相对方向移动的收集组件。

优选的，所述收集组件包括垂直固定于回字形框架下表面的第一推杆和第二推杆，所述第一推杆和第二推杆下端均为倾斜状，且倾斜方向相反，形成八字状。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、四个支撑杆分别插在果园的四个拐角处，初始状态下，U形管位于果树上方，通过设置驱动组件，以便于驱动U形管和喷头沿着水平方向进行间歇性移动，使得U形管和喷头能够在每一排果树的上方停留，进行浇灌工作。

2、通过设置联动组件，以便于在U形管和喷头沿着水平方向移动至相邻的两排果树之间，驱动U形管和喷头沿着竖直方向移动，对果树从上到下进行浇灌。

3、通过设置输送组件，以便于喷头在从上往下移动时进行喷水，对果树从上往下的浇灌，其余时间不会喷水，能够有效地节约水源。

4、通过设置收集组件，以便于在喷头向下移动对果树进行浇灌时，驱动两个推板往相对方向移动，将散落在地上的果子和树叶推在一起，使树叶将废弃的果子盖住，加快果子的发酵速度并且能够减少蝇虫。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明所采用果园自动灌溉装置的结构示意图；

图3为本发明中驱动组件的结构示意图；

图4为本发明中联动组件的结构示意图一；

图5为本发明中联动组件的结构示意图二；

图6为本发明中输送组件的结构示意图一；

图7为本发明中输送组件的结构示意图二；

图8为本发明中收集组件的结构示意图。

图中：1、支撑杆；11、底座；12、横杆；2、U形管；3、喷头；4、驱动组件；41、螺纹杆；42、限位杆；43、活动杆；44、完全齿轮一；45、非完全齿轮；5、联动组件；51、圆柱凸轮；52、完全齿轮二；53、弧形齿条；54、回字形框架；55、滑杆；56、L形杆体；6、输送组件；61、管道一；62、管道二；63、管道三；64、单向阀一；65、单向阀二；66、U形活塞杆；67、活塞板；7、推板；8、弹簧；9、收集组件；91、第一推杆；92、第二推杆。

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、完整的描述，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。

实施例一

请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，其使用一种基于物联网的果园自动灌溉装置，包括两两对称分布的支撑杆1，以及位于四个支撑杆1之间的U形管2，采用上述基于物联网的果园自动灌溉装置时的使用方法如下：

S1、水平移动：通过驱动组件4能够驱动U形管2和喷头3沿着水平方向进行间歇性移动，使得U形管2和喷头3能够在每一排果树的上方停留，进行浇灌工作；

S2、纵向移动：通过联动组件5能够在U形管2和喷头3沿着水平方向移动至相邻的两排果树之间，驱动U形管2和喷头3沿着竖直方向移动，对果树从上到下进行浇灌；

S3、输送水源：通过设置输送组件6，以便于喷头3只在从上往下移动时进行喷水，对果树从上往下的浇灌，其余时间不会喷水，能够有效地节约水源；

S4、处理废果：通过设置收集组件9，以便于在喷头3向下移动对果树进行浇灌时，驱动两个推板7往相对方向移动，将散落在地上的果子和树叶推在一起，使树叶将废弃的果子盖住，加快果子的发酵速度并且能够减少蝇虫；

所述U形管2表面固定安装有若干个喷头3，所述支撑杆1外侧设置有用于驱动U形管2和喷头3沿着水平方向进行间歇性移动的驱动组件4。

在使用中，四个支撑杆1分别插在果园的四个拐角处，初始状态下，U形管2位于果树上方，通过设置驱动组件4，以便于驱动U形管2和喷头3沿着水平方向进行间歇性移动，使得U形管2和喷头3能够在每一排果树的上方停留，进行浇灌工作。

所述驱动组件4包括转动连接于其中两个支撑杆1顶端的螺纹杆41，以及固定连接于另外两个支撑杆1顶端的限位杆42，所述螺纹杆41表面螺纹连接有活动杆43，所述活动杆43的自由端套设于限位杆42上且能够沿着限位杆42滑动，所述U形管2两端均伸缩插接于活动杆43上。

所述驱动组件4还包括套接于螺纹杆41一端的完全齿轮一44，其中一个支撑杆1上端转动连接有被外部驱动设备所带动的非完全齿轮45，所述非完全齿轮45与完全齿轮一44间歇性啮合。

所述外部驱动设备为电机。

在使用中，启动外部驱动设备电机带动非完全齿轮45旋转，非完全齿轮45能够带动与其间歇性啮合的完全齿轮一44随之进行间歇性旋转，完全齿轮一44能够带动螺纹杆41随之进行间歇性旋转，螺纹杆41能够带动活动杆43沿着水平方向进行间歇性移动，活动杆43能够带动U形管2随之沿着水平方向进行间歇性移动，并且U形管2每次都能够移动至相邻的两排果树之间，使得每个喷头3都对准一颗果树进行浇灌，能够有效提高装置灌溉的精准度。

实施例二

请参阅图4-图5，本实施方式对于实施例一进一步说明，所述支撑杆1外侧设置有用于驱动U形管2和喷头3沿着竖直方向移动的联动组件5。

在使用中，通过设置联动组件5，以便于在U形管2和喷头3沿着水平方向移动至相邻的两排果树之间，驱动U形管2和喷头3沿着竖直方向移动，对果树从上到下进行浇灌。

所述支撑杆1下端固定连接有底座11，所述联动组件5包括转动连接于其中一个底座11上表面的圆柱凸轮51，所述圆柱凸轮51上端套接有完全齿轮二52，所述非完全齿轮45表面固定连接有与完全齿轮二52间歇性啮合的弧形齿条53。

在使用中，非完全齿轮45能够带动固定在其表面的弧形齿条53随之旋转，弧形齿条53能够带动与其间歇性啮合的完全齿轮二52随之进行间歇性旋转，完全齿轮二52能够带动圆柱凸轮51随之进行间歇性旋转，弧形齿条53每旋转一圈就能够带动完全齿轮二52旋转一圈，则完全齿轮二52能够带动圆柱凸轮51随之旋转一圈。

在使用中，完全齿轮二52和完全齿轮一44是交替旋转的，当完全齿轮一44停止旋转后完全齿轮二52才会转动一圈，则圆柱凸轮51和螺纹杆41同样也是交替旋转，当螺纹杆41停止旋转后圆柱凸轮51才会转动一圈。

所述联动组件5还包括位于螺纹杆41和限位杆42之间的回字形框架54，所述回字形框架54两端均固定连接有两个对称分布的滑杆55，四个所述滑杆55的自由端分别伸缩插接于四个支撑杆1上，所述回字形框架54一端固定连接有L形杆体56，所述L形杆体56的自由端套设于圆柱凸轮51上，且L形杆体56内一体化固定连接有与圆柱凸轮51表面滑槽适配的滑块，所述U形管2滑动连接于回字形框架54内。

在使用中，初始状态下，U形管2和喷头3均位于果树上方，圆柱凸轮51每旋转一圈就能够带动L形杆体56先从上往下移动，再从下往上移动一个来回，L形杆体56能够带动固定在其一端的回字形框架54随之先从上往下移动，再从下往上移动一个来回，回字形框架54能够带动U形管2和喷头3随之先从上往下移动，再从下往上移动一个来回，使得喷头3能够对果树进行全面的浇灌。

实施例三

请参阅图6-图7，本实施方式对于实施例二进一步说明，所述支撑杆1外侧设置有用于输送外部水源的输送组件6。

在使用中，通过设置输送组件6，以便于喷头3在从上往下移动时进行喷水，对果树从上往下的浇灌，其余时间不会喷水，能够有效地节约水源。

所述输送组件6包括垂直固定于其中一个底座11上的管道一61，所述管道一61表面固定连接有与其相互连通的管道二62和管道三63，所述管道二62内固定安装有单向阀一64，所述管道三63内固定安装有单向阀二65，所述管道二62和外部水源相互连接，所述管道三63和U形管2之间固定安装有软管。

所述L形杆体56上表面固定连接有一端延伸至管道一61内的U形活塞杆66，所述U形活塞杆66一端固定连接有位于管道一61内的活塞板67。

在使用中，当L形杆体56从上往下移动时能够带动固定在其上表面的U形活塞杆66随之向下移动，U形活塞杆66能够带动固定在其一端的活塞板67随之向下移动，活塞板67能够将管道一61内的水源通过单向阀二65、管道三63以及软管推动至U形管2内，通过喷头3喷出，从而使喷头3在向下移动的过程中不断地喷水，对果树从上往下浇灌；

当L形杆体56从下往上移动时能够带动固定在其上表面的U形活塞杆66随之向上移动，U形活塞杆66能够带动固定在其一端的活塞板67随之向上移动，能够通过单向阀一64将外部水源吸入管道一61内。

实施例四

请参阅图8，本实施方式对于实施例三进一步说明，左右相邻的两个支撑杆1之间固定连接有横杆12，每相邻的两排果树之间均具有两个推板7，所述推板7贴合于地面，所述推板7两端分别伸缩插接于两个横杆12上，两个所述推板7之间固定连接有弹簧8，所述回字形框架54下侧设置有用于驱动两个推板7往相对方向移动的收集组件9。

在使用中，初始状态下，两个推板7处于相互远离的状态，通过设置收集组件9，以便于在喷头3向下移动对果树进行浇灌时，驱动两个推板7往相对方向移动，将散落在地上的果子和树叶推在一起，使树叶将废弃的果子盖住，加快果子的发酵速度并且能够减少蝇虫。

所述收集组件9包括垂直固定于回字形框架54下表面的第一推杆91和第二推杆92，所述第一推杆91和第二推杆92下端均为倾斜状，且倾斜方向相反，形成八字状。

在使用中，当回字形框架54在向下移动时能够带动固定在其下表面的第一推杆91和第二推杆92随之向下移动，使得第一推杆91和第二推杆92逐渐贴合于两个推板7，并且能够推动两个推板7往相对方向移动，使得推板7将地上散落的果子和树叶推到一起。

所述U形管2上固定安装有物联网监控设备，能够更加方便的观察查果树的生长情况，并且物联网监控设备能够跟随U形管2进行移动，能够对整个果园内的果树进行察看。该物联网监控设备整体型号为：K8204-W，该物联网监控设备具体包括监控头、录像机以及无线波接收器等。

工作原理：

四个支撑杆1分别插在果园的四个拐角处，初始状态下，U形管2位于果树上方，启动外部驱动设备电机带动非完全齿轮45旋转，非完全齿轮45能够带动与其间歇性啮合的完全齿轮一44随之进行间歇性旋转，完全齿轮一44能够带动螺纹杆41随之进行间歇性旋转，螺纹杆41能够带动活动杆43沿着水平方向进行间歇性移动，活动杆43能够带动U形管2随之沿着水平方向进行间歇性移动，并且U形管2每次都能够移动至相邻的两排果树之间，使得每个喷头3都对准一颗果树进行浇灌，能够有效提高装置灌溉的精准度；

非完全齿轮45能够带动固定在其表面的弧形齿条53随之旋转，弧形齿条53能够带动与其间歇性啮合的完全齿轮二52随之进行间歇性旋转，完全齿轮二52能够带动圆柱凸轮51随之进行间歇性旋转，弧形齿条53每旋转一圈就能够带动完全齿轮二52旋转一圈，则完全齿轮二52能够带动圆柱凸轮51随之旋转一圈。

完全齿轮二52和完全齿轮一44是交替旋转的，当完全齿轮一44停止旋转后完全齿轮二52才会转动一圈，则圆柱凸轮51和螺纹杆41同样也是交替旋转，当螺纹杆41停止旋转后圆柱凸轮51才会转动一圈；

初始状态下，U形管2和喷头3均位于果树上方，圆柱凸轮51每旋转一圈就能够带动L形杆体56先从上往下移动，再从下往上移动一个来回，L形杆体56能够带动固定在其一端的回字形框架54随之先从上往下移动，再从下往上移动一个来回，回字形框架54能够带动U形管2和喷头3随之先从上往下移动，再从下往上移动一个来回，使得喷头3能够对果树进行全面的浇灌；

当L形杆体56从上往下移动时能够带动固定在其上表面的U形活塞杆66随之向下移动，U形活塞杆66能够带动固定在其一端的活塞板67随之向下移动，活塞板67能够将管道一61内的水源通过单向阀二65、管道三63以及软管推动至U形管2内，通过喷头3喷出，从而使喷头3在向下移动的过程中不断地喷水，对果树从上往下浇灌；

当L形杆体56从下往上移动时能够带动固定在其上表面的U形活塞杆66随之向上移动，U形活塞杆66能够带动固定在其一端的活塞板67随之向上移动，能够通过单向阀一64将外部水源吸入管道一61内；

初始状态下，两个推板7处于相互远离的状态，当回字形框架54在向下移动时能够带动固定在其下表面的第一推杆91和第二推杆92随之向下移动，使得第一推杆91和第二推杆92逐渐贴合于两个推板7，并且能够推动两个推板7往相对方向移动，使得推板7将地上散落的果子和树叶推到一起。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，其使用一种基于物联网的果园自动灌溉装置，包括两两对称分布的支撑杆（1），以及位于四个支撑杆（1）之间的U形管（2），其特征在于：采用上述基于物联网的果园自动灌溉装置时的使用方法如下：

S1、水平移动：通过驱动组件（4）能够驱动U形管（2）和喷头（3）沿着水平方向进行间歇性移动，使得U形管（2）和喷头（3）能够在每一排果树的上方停留，进行浇灌工作；

S2、纵向移动：通过联动组件（5）能够在U形管（2）和喷头（3）沿着水平方向移动至相邻的两排果树之间，驱动U形管（2）和喷头（3）沿着竖直方向移动，对果树从上到下进行浇灌；

S3、输送水源：通过设置输送组件（6），以便于喷头（3）只在从上往下移动时进行喷水，对果树从上往下的浇灌，其余时间不会喷水，能够有效地节约水源；

S4、处理废果：通过设置收集组件（9），以便于在喷头（3）向下移动对果树进行浇灌时，驱动两个推板（7）往相对方向移动，将散落在地上的果子和树叶推在一起，使树叶将废弃的果子盖住，加快果子的发酵速度并且能够减少蝇虫；

所述U形管（2）表面固定安装有若干个喷头（3），所述支撑杆（1）外侧设置有用于驱动U形管（2）和喷头（3）沿着水平方向进行间歇性移动的驱动组件（4）；

所述驱动组件（4）包括转动连接于其中两个支撑杆（1）顶端的螺纹杆（41），以及固定连接于另外两个支撑杆（1）顶端的限位杆（42），所述螺纹杆（41）表面螺纹连接有活动杆（43）；

所述活动杆（43）的自由端套设于限位杆（42）上且能够沿着限位杆（42）滑动，所述U形管（2）两端均伸缩插接于活动杆（43）上；

所述驱动组件（4）还包括套接于螺纹杆（41）一端的完全齿轮一（44），其中一个支撑杆（1）上端转动连接有被外部驱动设备所带动的非完全齿轮（45），所述非完全齿轮（45）与完全齿轮一（44）间歇性啮合；

所述支撑杆（1）外侧设置有用于驱动U形管（2）和喷头（3）沿着竖直方向移动的联动组件（5），所述支撑杆（1）下端固定连接有底座（11），所述联动组件（5）包括转动连接于其中一个底座（11）上表面的圆柱凸轮（51），所述圆柱凸轮（51）上端套接有完全齿轮二（52），所述非完全齿轮（45）表面固定连接有与完全齿轮二（52）间歇性啮合的弧形齿条（53）；

所述联动组件（5）还包括位于螺纹杆（41）和限位杆（42）之间的回字形框架（54），所述回字形框架（54）两端均固定连接有两个对称分布的滑杆（55），四个所述滑杆（55）的自由端分别伸缩插接于四个支撑杆（1）上，所述回字形框架（54）一端固定连接有L形杆体（56），所述L形杆体（56）的自由端套设于圆柱凸轮（51）上，且L形杆体（56）内一体化固定连接有与圆柱凸轮（51）表面滑槽适配的滑块，所述U形管（2）滑动连接于回字形框架（54）内；

所述支撑杆（1）外侧设置有用于输送外部水源的输送组件（6），所述输送组件（6）包括垂直固定于其中一个底座（11）上的管道一（61），所述管道一（61）表面固定连接有与其相互连通的管道二（62）和管道三（63），所述管道二（62）内固定安装有单向阀一（64），所述管道三（63）内固定安装有单向阀二（65），所述管道二（62）和外部水源相互连接，所述管道三（63）和U形管（2）之间固定安装有软管；

所述L形杆体（56）上表面固定连接有一端延伸至管道一（61）内的U形活塞杆（66），所述U形活塞杆（66）一端固定连接有位于管道一（61）内的活塞板（67）。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，其特征在于：左右相邻的两个支撑杆（1）之间固定连接有横杆（12），每相邻的两排果树之间均具有两个推板（7）。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，其特征在于：所述推板（7）贴合于地面，所述推板（7）两端分别伸缩插接于两个横杆（12）上，两个所述推板（7）之间固定连接有弹簧（8）。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，其特征在于：所述回字形框架（54）下侧设置有用于驱动两个推板（7）往相对方向移动的收集组件（9）。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的智慧农业用果园自动灌溉方法，其特征在于：所述收集组件（9）包括垂直固定于回字形框架（54）下表面的第一推杆（91）和第二推杆（92），所述第一推杆（91）和第二推杆（92）下端均为倾斜状，且倾斜方向相反，形成八字状。