CN204612750U - 一种作物微环境信息实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种作物微环境信息实时监测装置，其包括三足支架、土壤微环境采集装置、作物冠层微环境采集装置、作物生理微环境采集装置、微型摄像机、多通道数据采集器、太阳能供电装置；所述三足支架顶端固定所述微型摄像机，所述作物冠层微环境采集装置、所述土壤微环境采集装置和作物生理微环境采集装置通过MS485数据线与所述多通道数据采集器连接；所述太阳能供电装置通过导线与所述多通道数据采集器连接。本实用新型提出的作物微环境信息实时监测装置，可以实现对土壤微环境信息、作物冠层微环境信息、作物生理微环境信息的实时采集与无线发送，该装置可靠性强、效率高、成本低、易于操作，易于批量生产及推广使用。

Description

一种作物微环境信息实时监测装置

技术领域

本实用新型属于数据记载和处理领域，具体涉及一种获取作物生长及环境信息的装置。

背景技术

作物微环境是影响作物生长速度、生长质量和作物产量的重要因素，它主要包括了农作物根部土壤温度、根部土壤水分含量、根部土壤酸碱度、土壤地表温度、土壤地表湿度、叶层温湿度、叶层CO₂含量、作物冠层温度、作物冠层湿度、作物冠层光照度、作物冠层风速等因素。

已经公开的专利中，申请号201420622113.0专利发明了一种基于WSN用于微环境监测的主从式信息采集设备，主要解决了在离散式微环境的监测中传统WSN信息采集设备能量浪费严重和性能低的问题。申请号201320123758.5发明了温室微环境控制系统，只涉及了光照强度传感器、二氧化碳浓度传感器或温室内土壤中的土壤酸碱度传感器等传感器，采集信息有限。

综上，目前的作物微环境信息实时监测装置，主要是针对大气环境和土壤微环境，而针对作物冠层微环境和作物生理微环境信息的采集还缺乏。

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微环境信息实时监测装置，实现对土壤微环境、作物冠层微环境、作物生理微环境的实时采集与无线发送。

(二)技术方案

为实现本实用新型上述目的的技术方案为：

一种作物微环境信息实时监测装置，包括三足支架、土壤微环境采集装置、作物冠层微环境采集装置、作物生理微环境采集装置、微型摄像机、多通道数据采集器、太阳能供电装置；

所述三足支架顶端固定所述微型摄像机，微型摄像机下方的三足支架上设置多通道数据采集器和太阳能供电装置；所述作物冠层微环境采集装置、土壤微环境采集装置和作物生理微环境采集装置通过485数据线与所述多通道数据采集器连接；所述太阳能供电装置通过导线与所述多通道数据采集器和微型摄像机连接。

其中，三足支架的高度可调。

其中，所述土壤微环境采集装置包括土壤微环境采集变送器和传感器，所述土壤微环境采集变送器固定在所述三足支架上，所述传感器包括土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤电导率传感器、土壤硬度传感器；均通过MS485数据线连接所述土壤微环境采集变送器；所述土壤水分传感器数量为6个，分别为土壤深度10cm水分传感器、土壤深度20cm水分传感器、土壤深度30cm水分传感器、土壤深度40cm水分传感器、土壤深度50cm水分传感器和土壤深度60cm水分传感器；所述土壤微环境采集变送器与所述多通道数据采集器通过MS485数据线连接。

在使用时，土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤电导率传感器、土壤硬度传感器设置在土壤里。

其中，所述作物冠层微环境采集装置包括作物冠层微环境采集变送器，以及与作物冠层微环境采集变送器连接的冠层温度传感器、冠层湿度传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、雨量传感器、露点传感器、光照辐射传感器、风速传感器、风向传感器；所述作物冠层微环境采集变送器固定在所述三足支架上；传感器均通过MS485数据线连接所述作物冠层微环境采集变送器，所述作物冠层微环境采集变 送器与所述多通道数据采集器通过MS485数据线连接。

其中，所述作物生理微环境采集装置包括作物生理微环境采集变送器，以及与所述作物生理微环境采集变送器通过MS485数据线连接的叶面温度传感器、叶片厚度变化传感器、茎秆半径大小传感器、茎秆径流传感器；所述作物生理微环境采集变送器固定在所述三足支架上，所述作物生理微环境采集变送器与所述多通道数据采集器通过MS485数据线连接；所述叶面温度传感器上设置有贴片，所述叶片厚度变化传感器上设置有弹簧夹，所述茎秆半径大小传感器为圆环形，圆环的径向上设有用于固定在茎秆两侧的螺栓，所述茎秆径流传感器为探针式径流传感器；所述作物生理微环境采集变送器与所述多通道数据采集器通过MS485数据线连接。

所述作物生理微环境采集装置中，所述叶面温度传感器通过贴片粘连在叶片表面，所述叶片厚度变化传感器通过弹簧夹固定于作物叶片的正面和背面，所述茎秆半径大小传感器固定于茎秆两侧，所述茎秆径流传感器通过探针插入作物茎秆底部。

进一步地，所述微型摄像机是红外微型摄像机，固定在所述三足支架顶端，所述红外微型摄像机通过标准接口与所述多通道数据采集器相连。

其中，所述多通道数据采集器是型号为RM4018V的多通道嵌入式采集器，设置有处理器、信号转换器、存储器、接线通道口、指示灯和无线通信模块；所述处理器为AVR处理器，所述信号转换器包括信号放大器和A/D转换器，所述存储器为4M大小容量；所述无线通信模块包括GSM模块、GPRS模块、3G通信模块和4G通信模块；所述多通道数据采集器用于采集、存储与发送数据。

进一步地，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板，以及与太阳能电池板通过电线连接的蓄电池；所述太阳能电池板为40W多晶硅型太阳能电池板，型号为ICO-SPC-40W。

(三)有益效果

本实用新型技术方案具有如下优点：

本实用新型提出的作物微环境信息实时监测装置，可以实现对土壤微环境信息、作物冠层微环境信息、作物生理微环境信息的实时采集与无线发送，该装置可靠性强、效率高、成本低、易于操作，易于批量生产及推广使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的作物微环境信息实时监测装置结构示意图。

图中，1：三足支架，2：土壤微环境采集变送器，3：冠层微环境采集变送器，4：摄像机，5：太阳能电池板，6：多通道数据采集器，7：作物生理微环境采集变送器。

图2为本实用新型实施例1的作物微环境信息实时监测装置的土壤微环境采集装置的传输节点结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的作物微环境信息实时监测装置的作物冠层微环境采集装置结构示意图。

图4为本实用新型实施例1的作物微环境信息实时监测装置的作物生理微环境采集装置结构示意图。

具体实施方式

现以以下实施例来说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。实施例中使用的手段，如无特别说明，均使用本领域常规的手段。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，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 能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，但不限于此。

如图1，一种作物微环境信息实时监测装置，其包括：三足支架1，以及固定在该支架上的土壤微环境采集变送器2、作物冠层微环境采集变送器3、作物生理微环境采集变送器7、微型摄像机4、多通道数据采集器6、太阳能供电装置；所述三足支架1还包括有高度调节器，可调节三足支架的高度。三足支架1顶端固定微型摄像机4，微型摄像机下方的三足支架上设置多通道数据采集器6和太阳能供电装置。

土壤微环境采集装置包括土壤微环境采集变送器2，土壤微环境采集变送器2固定在所述三足支架上，该变送器设置有10个接入端口，可连接10个传感器；土壤微环境采集装置还包括与土壤微环境采集变送器通过MS485数据线连接的土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤电导率传感器、土壤硬度传感器；在使用时土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤电导率传感器、土壤硬度传感器都设置在土壤里；其中土壤水分传感器数量为6个，分别为土壤深度10cm水分传感器、土壤深度20cm水分传感器、土壤深度30cm水分传感器、土壤深度40cm水分传感器、土壤深度50cm水分传感器和土壤深度60cm水分传感器，土壤微环境采集变送器2与多通道数据采集器6通过MS485数据线连接(图2)。

作物冠层微环境采集装置包括作物冠层微环境采集变送器，以及 与作物冠层微环境采集变送器3通过MS485数据线连接的冠层温度传感器、冠层湿度传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、雨量传感器、露点传感器、光照辐射传感器、风速传感器、风向传感器；作物冠层微环境采集变送器3与各传感器都固定在三足支架1上，通过调节三足支架1的高度调节传感器测试不同高度的冠层；各传感器均通过MS485数据线连接作物冠层微环境采集变送器3，作物冠层微环境采集变送器3与多通道数据采集器6通过MS485数据线连接(图3)。

作物生理微环境采集装置包括作物生理微环境采集变送器7，以及与所述作物生理微环境采集变送器通过MS485数据线连接的叶面温度传感器、叶片厚度变化传感器、茎秆半径大小传感器、茎秆径流传感器；所述作物生理微环境采集变送器固定在所述三足支架上，作物生理微环境采集变送器7与多通道数据采集器6通过MS485数据线连接。作物生理微环境采集装置中，叶面温度传感器上设置有贴片，用于粘贴在作物叶片表面，叶片厚度变化传感器上设置有弹簧夹，用于将叶片厚度变化传感器固定在作物叶片的正面与背面，茎秆半径大小传感器为圆环形，圆环的径向上设有用于固定在茎秆两侧的螺栓，茎秆径流传感器为探针式径流传感器(图4)。

微型摄像机4是一种红外微型摄像机，固定于三足支架1最顶端，该红外微型摄像机通过标准接口与所述多通道数据采集器相连。

多通道数据采集器是型号为RM4018V的多通道嵌入式采集器，设置有处理器、信号转换器、存储器、接线通道口、指示灯和无线通信模块；其中处理器为AVR处理器，信号转换器包括信号放大器和A/D转换器，存储器为4M大小容量；无线通信模块包括GSM模块、GPRS模块、3G通信模块和4G通信模块；该多通道数据采集器用于采集、存储与发送数据。

所述太阳能供电装置包括太阳能电池板5，以及与太阳能电池板 5通过电线连接的蓄电池；所述太阳能电池板5为40W多晶硅型太阳能电池板，型号为ICO-SPC-40W。

由以上实施例可以看出，本实用新型通过集成三足型支架，以及固定在三足型支架上的土壤微环境采集变送器、作物冠层微环境采集变送器、作物生理微环境采集变送器、微型摄像机、多通道数据采集器、太阳能供电装置，实现对作物的土壤、冠层和生理的微环境信息进行实时采集与发送。该系统具有可靠性强、效率高、成本低、易于操作的特点，能全面监测作物微环境信息，可有效提高作物微环境信息的监测水平。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种作物微环境信息实时监测装置，其特征在于，包括三足支架、土壤微环境采集装置、作物冠层微环境采集装置、作物生理微环境采集装置、微型摄像机、多通道数据采集器、太阳能供电装置；

所述三足支架顶端固定所述微型摄像机，微型摄像机下方的三足支架上设置多通道数据采集器和太阳能供电装置；所述作物冠层微环境采集装置、土壤微环境采集装置和作物生理微环境采集装置通过485数据线与所述多通道数据采集器连接；所述太阳能供电装置通过导线与所述多通道数据采集器和微型摄像机连接。

2.如权利要求1所述的作物微环境信息实时监测装置，其特征在于，所述土壤微环境采集装置包括土壤微环境采集变送器和传感器，所述土壤微环境采集变送器固定在所述三足支架上，所述传感器包括土壤温度传感器、土壤水分传感器、土壤电导率传感器、土壤硬度传感器，均通过MS485数据线连接所述土壤微环境采集变送器；所述土壤水分传感器数量为6个，分别为土壤深度10cm水分传感器、土壤深度20cm水分传感器、土壤深度30cm水分传感器、土壤深度40cm水分传感器、土壤深度50cm水分传感器和土壤深度60cm水分传感器；所述土壤微环境采集变送器与所述多通道数据采集器通过MS485数据线连接。

3.如权利要求1所述的作物微环境信息实时监测装置，其特征在于，所述作物冠层微环境采集装置包括作物冠层微环境采集变送器，以及与作物冠层微环境采集变送器连接的冠层温度传感器、冠层湿度传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、雨量传感器、露点传感器、光照辐射传感器、风速传感器、风向传感器；所述作物冠层微环境采集变送器固定在所述三足支架上，传感器均通过MS485数据线连接所述作物冠层微环境采集变送器，所述作物冠层微环境采集变送器与所述多通道数据采集器通过MS485数据线连接。

4.如权利要求1所述的作物微环境信息实时监测装置，其特征在于，所述作物生理微环境采集装置包括作物生理微环境采集变送器，以及与所述作物生理微环境采集变送器通过MS485数据线连接的叶面温度传感器、叶片厚度变化传感器、茎秆半径大小传感器、茎秆径流传感器；所述作物生理微环境采集变送器固定在所述三足支架上，所述作物生理微环境采集变送器与所述多通道数据采集器通过MS485数据线连接；所述叶面温度传感器上设置有贴片，所述叶片厚度变化传感器上设置有弹簧夹，所述茎秆半径大小传感器为圆环形，圆环的径向上设有用于固定在茎秆两侧的螺栓，所述茎秆径流传感器为探针式径流传感器；所述作物生理微环境采集变送器与所述多通道数据采集器通过MS485数据线连接。

5.如权利要求1所述的作物微环境信息实时监测装置，其特征在于，所述微型摄像机是红外微型摄像机，固定在所述三足支架顶端，所述红外微型摄像机通过标准接口与所述多通道数据采集器相连。

6.如权利要求1所述的作物微环境信息实时监测装置，其特征在于，所述多通道数据采集器是型号为RM4018V的多通道嵌入式采集器，设置有处理器、信号转换器、存储器、接线通道口、指示灯和无线通信模块；所述处理器为AVR处理器，所述信号转换器包括信号放大器和A/D转换器，所述存储器的容量为4M；所述无线通信模块包括GSM模块、GPRS模块、3G通信模块和4G通信模块。

7.如权利要求1所述的作物微环境信息实时监测装置，其特征在于，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板，以及与太阳能电池板通过电线连接的蓄电池；所述太阳能电池板为40W多晶硅型太阳能电池板，型号为ICO-SPC-40W。