CN203672411U

CN203672411U - 作物农情监测装置

Info

Publication number: CN203672411U
Application number: CN201320889776.4U
Authority: CN
Inventors: 许世卫; 李哲敏; 孔繁涛; 张建华; 陈威; 吴建寨; 于海鹏
Original assignee: Agricultural Information Institute of CAAS
Current assignee: Agricultural Information Institute of CAAS
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2023-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种作物农情监测装置，包括：设置在被监测作物外围的作物生理信息传感器节点，与所述传感器节点连接的传输节点，与所述传输节点连接的监测中心服务器；所述传感器节点包括作物茎秆直径传感器、作物径流传感器与作物叶片厚度传感器，所述传输节点包括依次连接的微处理器、信号处理器、存储器和无线通信模块，微处理器与传感器节点连接，无线通信模块与监测中心服务器连接。本实用新型结构简单，易于实现，能够准确地获取作物生理信息，满足农业研究需要。

Description

作物农情监测装置

技术领域

本实用新型涉及农业信息技术领域，特别是涉及一种作物农情监测装置。

背景技术

农情信息是指农业资源、环境与主要农作物的生长过程、状况的信息。农情监测信息具有及时、客观与覆盖面广的特点，已成为不可缺少的农业信息资源，农情信息同时已成为各级决策、生产管理、生产经营及农产品市场部门制定农业政策、管理指导农业生产和制定经营策略的重要科学依据。

快速有效地采集影响农作物生长的农情信息，是开展精细农业的重要基础。农情信息主要包括水环境、土壤环境、小气候、与农作物生长状况相关的管理信息等要素，具有量大、多维、动态、不确定、时空变异性强等特点。小麦的生长、发育和产量形成，同生长环境各因素之间有着密切的关系，其中温度影响农作物的发育速度，湿度影响作物的生育，并对病虫害的发生有着一定影响；光照影响作物的光合作用。

但是目前的小麦农情监测主要是针对小麦环境信息进行采集，而对于小麦的茎秆直径、径流和叶片厚度生理信息没有获取，对于小麦的生长状况缺乏监测。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种作物农情监测装置，实现对作物生理信息的获取。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种作物农情监测装置，其包括：设置在被监测作物外围的作物生理信息传感器节点，与所述传感器节点连接的传输节点，与所述传输节点连接的监测中心服务器；所述传感器节点包括作物茎秆直径传感器、作物径流传感器与作物叶片厚度传感器，所述传输节点包括依次连接的微处理器、信号处理器、存储器和无线通信模块，微处理器与传感器节点连接，无线通信模块与监测中心服务器连接。

其中，所述作物茎秆直径传感器固定于小麦茎秆两侧，所述作物径流传感器利用弹簧夹固定于作物茎秆中部，所述作物叶片厚度传感器固定于作物叶片两侧。

其中，所述监测装置还包括：设置在被监测作物外围的视频采集系统，视频采集系统与所述传输节点连接。

其中，所述视频采集系统包括云台，以及固定在所述云台上的高清半球摄像机，所述高清半球摄像机通过标准接口与所述传输节点相连；其中，所述云台可上下、左右旋转。

其中，所述监测装置还包括与传输节点、传感器节点和视频采集系统连接的电源模块，所述电源模块包括太阳能电池板，以及与太阳能电池板通过电线连接的蓄电池。

其中，所述监测装置还包括设置在作物生长环境周围的作物环境信息无线传感器节点，无线传感器节点包括：土壤含水量传感器、土壤电导率传感器、土壤温度传感器、环境温度传感器、环境湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、风速传感器和降雨量传感器；各传感器通过内部的ZigBee模块与所述传输节点进行连接，用于监测作物环境信息。

其中，所述存储器为flash存储器；无线通信模块包括GPRS模块和3G通信模块。

（三）有益效果

上述技术方案具有如下优点：

（1）本实用新型可以实现对作物农田的温度、湿度、光照、降雨量、风速和二氧化碳等环境参数，和土壤温度、土壤含水率、土壤酸碱度等土壤环境信息，以及病虫害发生情况的自动采集与传输。

（2）本实用新型可以实现对周围茎秆直径、作物径流与作物叶片厚度等作物生理信息的自动采集与传输，对作物生长状况进行监测。

（3）采用了太阳能电池板和蓄电池的电源模块，可以保证系统传输节点、传感器节点和视频采集系统的长时间运行。

（4）采集的作物农情和视频信息，可以为研究人员进行作物农情监测预测提供数据来源。

附图说明

图1为本实用新型实施例作物农情监测系统的系统结构示意图。

图2为本实用新型实施例作物农情监测系统的传输节点结构示意图。

图3为本实用新型实施例作物农情监测系统的作物环境信息无线传感器节点结构示意图。

图4为本实用新型实施例作物农情监测系统的作物生理信息传感器节点结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参照图1至图4，以小麦为例，对本实用新型的作物农情监测装置的结构和功能进行描述。

本实施例小麦农情监测系统设置了多个小麦农情监测点和一个监测中心服务器，小麦农情监测点与监测中心服务器之间由通信网络进行连接；小麦农情监测点由传输节点、传感器节点、视频采集系统、电源模块组成；所述传输节点与传感器节点相连，用于接收与传输传感器节点采集的监测数据；所述监测中心服务器用于存储传感器节点采集的数据和视频采集系统采集的图像和视频。

如图2所示，为本实施例的传输节点结构示意图，传输节点包括微处理器、信号处理电路、存储器和无线通信模块组成；所述微处理器通过I/O接口与信号处理电路、存储器和无线通信模块相连接；所述信号处理电路用于接收传感器信号，并将传感器的模拟信号转换为数字信号；无线通信模块包括GPRS模块和3G通信模块，用于发送数据至监测中心服务器。

如图3所示，为本实施例的小麦环境信息无线传感器节点结构示意图，所述传感器节点包括以下传感器：部署在小麦田土壤不同深度的对土壤含水量、土壤电导率、土壤温度进行监测的传感器；部署在小麦田中心区域的对空气温度、湿度、光照强度、二氧化碳、风速和降雨量进行监测的传感器；各传感器通过ZigBee模块与所述传输节点的信号处理电路进行连接。

每个小麦监测点的土壤含水量传感器需布置12个，根据农业部公布的土壤墒情监测标准，在2000平方米上布置4个点，每个点不同土壤深度布置3个传感器，取12个传感器监测的土壤含水量的平均值。

如图4所示，为本实施例的小麦生理信息传感器节点结构示意图，小麦生理信息传感器节点包括小麦茎秆直径传感器、小麦径流传感器与小麦叶片厚度传感器。各传感器通过标准数据线与所述传输节点进行连接，用于监测小麦的生理信息。

所述小麦茎秆直径传感器由外壳及固定于外壳内的铁心、线圈骨架、信息采集电路、标准数据线组成，一个初级线圈和两个次级线圈固定于所述线圈骨架上，并与信息采集电路相连，标准数据线与所述信息采集电路相连，所述小麦茎秆直径传感器固定于小麦茎秆两侧，用于采集小麦茎秆直径信息。

所述小麦径流传感器由带弹簧夹的外壳及固定于外壳内的红外光电传感器、集成电路模块和标准数据线组成，所述集成电路模块与光电传感器、标准数据线连接，所述红外光电传感器垂直于外壳内壁，所述小麦径流传感器利用弹簧夹固定于小麦茎秆中部。

所述小麦叶片厚度传感器由壳体、变磁阻式传感器、测量集成电路、信号转换电路和标准数据线组成，所述变磁阻式传感器固定于壳体内部，并与测量集成电路相连，所述测量集成电路，以AT89C50单片机为核心的集成电路，与所述信号转换电路连接，所述信号转换电路为A/D转换电路，与标准数据线相连，用于输出小麦叶片厚度信息；所述小麦叶片厚度传感器至于小麦叶片两侧。

在小麦环境信息无线传感器节点、小麦生理信息传感器节点和传输节点启动后，需对其采集的频率进行设置，一般设置的采集频率为每20分钟采集一次，设置后系统会根据用户设定的采集频率自动采集小麦的农情信息，并将信息传输至监测中心服务器，监测中心服务器负责存储采集的农情信息。

由以上实施例可以看出，本实用新型通过集成传输节点、小麦环境信息无线传感器节点、小麦生理信息传感器节点、视频采集系统与电源模块，实现对小麦环境与生理信息的自动采集，并将采集的小麦环境与生理通过通信模块发送到监测中心服务器，监测中心服务器负责存储采集的农情信息；该小麦农情监测系统，不仅能自动采集、传输和存储小麦环境与生理信息，而且能通过小麦农田图像的采集，实时观察小麦的生长状况；该系统具有可靠性强、效率高、成本低、易于操作的特点，能全面监测小麦的农情信息，可有效提高小麦农情信息的监测水平。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种作物农情监测装置，其特征在于，包括：设置在被监测作物外围的作物生理信息传感器节点，与所述传感器节点连接的传输节点，与所述传输节点连接的监测中心服务器；所述传感器节点包括作物茎秆直径传感器、作物径流传感器与作物叶片厚度传感器，所述传输节点包括依次连接的微处理器、信号处理器、存储器和无线通信模块，微处理器与传感器节点连接，无线通信模块与监测中心服务器连接。

2.如权利要求1所述的作物农情监测装置，其特征在于，所述作物茎秆直径传感器固定于小麦茎秆两侧，所述作物径流传感器利用弹簧夹固定于作物茎秆中部，所述作物叶片厚度传感器固定于作物叶片两侧。

3.如权利要求1所述的作物农情监测装置，其特征在于，还包括：设置在被监测作物外围的视频采集系统，视频采集系统与所述传输节点连接。

4.如权利要求3所述的作物农情监测装置，其特征在于，所述视频采集系统包括云台，以及固定在所述云台上的高清半球摄像机，所述高清半球摄像机通过标准接口与所述传输节点相连；其中，所述云台可上下、左右旋转。

5.如权利要求3所述的作物农情监测装置，其特征在于，还包括与传输节点、传感器节点和视频采集系统连接的电源模块，所述电源模块包括太阳能电池板，以及与太阳能电池板通过电线连接的蓄电池。

6.如权利要求1所述的作物农情监测装置，其特征在于，还包括设置在作物生长环境周围的作物环境信息无线传感器节点，无线传感器节点包括：土壤含水量传感器、土壤电导率传感器、土壤温度传感器、环境温度传感器、环境湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、风速传感器和降雨量传感器；各传感器通过内部的ZigBee模块与所述传输节点进行连接，用于监测作物环境信息。

7.如权利要求1所述的作物农情监测装置，其特征在于，所述存储器为flash存储器；无线通信模块包括GPRS模块和3G通信模块。