CN204990659U - 一种油橄榄生长因子的远程监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油橄榄生长因子的远程监测系统，包括远程监测终端、中继通信节点和若干设有RFID标签的油橄榄植株，油橄榄植株上设有环境因子采集模块、植株因子采集模块、存储器和第二Zigbee通信模块，紧邻油橄榄植株外围设有垂直支架，垂直支架设有图像采集装置、叶绿素测量仪和叶面积仪；环境因子采集模块、植株因子采集模块实时将环境因子、植株因子经中继通信节点发送至远程监测终端，图像采集装置、叶绿素测量仪和叶面积仪根据预设时间发送采集的数据至远程监测终端，由工作人员根据远程监测终端接收的各种实时数据，判断油橄榄的物候期情况，开展油橄榄植株研究，减少了工作人员赴野外采集数据的工作量，提高了油橄榄研究的效率。

Description

一种油橄榄生长因子的远程监测系统

技术领域

本实用新型涉及油橄榄领域，尤其涉及一种油橄榄生长因子的远程监测系统。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，橄榄油逐渐成为人们的日常食用用油。橄榄油是一种高级食用油，具有营养丰富、易消化吸收、风味品质好的特点，被誉为“植物油中的皇后”。橄榄油是利用其原料作物-油橄榄树，并采用冷榨工艺提取的油脂橄榄油。油橄榄是一种优良的园林绿化植物，可在行道树、庭院绿化、防风林等绿化项目中选用。油橄榄的集约化种植，不仅可以用于发展现代特色林果业，而且因其独特的抗旱性，被用于荒山造林，起到较好的水土保持作用。因此，油橄榄具有重要的经济和生态价值。

随着油橄榄需求量的不断增加以及油橄榄种植区域的扩大，针对油橄榄生长的研究也日益受到人们的重视。在油橄榄的生长过程中，环境因子及油橄榄自身因子成为制约油橄榄产量的主要影响因素。环境因子和自身因子统称为油橄榄的生长因子。其中，环境因子包括气温、降水、光照、地形地貌、营养状况、海拔高度及空气湿度等因子；油橄榄自身因子则包括了叶片厚度、叶片面积、叶片中微量元素等因素。

在传统的油橄榄研究中，研究人员不仅需要定期的前往远距离处的油橄榄种植地，采集、测定当地油橄榄所处环境的环境因子和油橄榄的自身因子，以对油橄榄生长过程中的叶功能性状进行研究分析。然而，这种传统的油橄榄研究仍然存在一些不足之处：一方面，研究人员定期采集、测定的环境因子及油橄榄自身因子数据是间断的，而不是实时、连续的，这使得研究油橄榄时所利用的数据极其有限，不能很好的反映油橄榄的生长情况；另一方面，研究人员仍旧采用传统的研究方式，前往油橄榄种植地采集数据，不仅增加了研究人员的工作量，而且采集的数据也不够充分，无疑降低了油橄榄研究工作的效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种既能实时、连续地采集油橄榄所处环境的环境因子及自身因子，实现远程数据采集，又能减少研究人员工作量，提高研究工作效率的油橄榄生长因子的远程监测系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种油橄榄生长因子的远程监测系统，其特征在于，包括远程监测终端、中继通信节点和若干设置有RFID标签芯片的油橄榄植株，所述远程监测终端设置有第一GSM通信模块和存储模块，存储模块与第一GSM通信模块连接，所述中继通信节点设置有第一Zigbee通信模块、电源模块以及能够与第一GSM通信模块建立通信连接的第二GSM通信模块，其中：

所述RFID标签芯片，用于存储所述油橄榄植株的品种名称以及编号；

所述中继通信节点，用于通过第二GSM通信模块与远程监测终端建立通信连接，并接收、转发远程监测终端的命令经第二Zigbee通信模块给油橄榄植株上的微处理器，接收、转发油橄榄植株上第二Zigbee通信模块发送来的数据给远程监测终端；

所述第一Zigbee通信模块，用于与油橄榄植株上的第二Zigbee通信模块建立连接，实现油橄榄植株与远程监测终端的数据通信；

所述油橄榄植株上设置有生长因子采集装置、微处理器、存储器、计时器、供电模块和第二Zigbee通信模块，所述微处理器分别连接存储器、计时器、供电模块和第二Zigbee通信模块，所述第二Zigbee通信模块连接所述存储器和供电模块，其中：

所述微处理器，一方面接收远程监测终端的命令，并命令图像采集装置、叶面积仪和叶绿素测量仪对应执行图像采集、叶面积测量、叶绿素测量指令；一方面，预设采集时间间隔，并根据计时器的计时，命令图像采集装置、叶面积仪、叶绿素测量仪分别对应执行图像采集、叶面积测量和叶绿素测量指令；命令所述第二Zigbee通信模块将存储器中存储的各传感器传送来的数据发送给远程监测终端；

所述存储器，用于存储各传感器检测的数据以及图像采集装置、叶面积仪、叶绿素测量仪获得的数据，并在存储的各种数据上附加所述RFID标签芯片中的信息；

所述第二Zigbee通信模块，接收、执行微处理器的命令，将存储器内的存储数据发送给中继通信节点，并由中继通信节点将这些存储的数据发送给远程监测终端；

所述生长因子采集装置包括环境因子采集模块和植株因子采集模块；

所述环境因子采集模块包括分别与存储器连接的空气温度传感器、空气湿度传感器、氧气浓度传感器、CO2浓度传感器、光照强度传感器、风速风向传感器、位移传感器、土壤微量元素传感器和土壤PH值传感器；

所述植株因子采集模块包括与存储器分别连接的光合速率传感器、光合有效辐射传感器、蒸腾速率传感器、叶片厚度传感器、叶片湿度传感器和叶片微量元素传感器；其中，所述光合速率传感器、光合有效辐射传感器、蒸腾速率传感器、叶片厚度传感器、叶片湿度传感器以及叶片微量元素传感器分别夹持设置在所述油橄榄植株的叶片上；

紧邻所述油橄榄植株的外围设置有垂直支架，所述垂直支架上设置有电源、正对所述油橄榄植株的图像采集装置以及接触所述油橄榄植株叶片的叶绿素测量仪和叶面积仪，所述图像采集装置、叶绿素测量仪和叶面积仪均分别与所述微处理器、电源连接，其中：

所述图像采集装置，用以执行微处理器的拍照命令，对油橄榄植株上的花朵、果实进行拍照，并将拍设的照片数据保存到存储器；

所述叶面积仪，用以执行微处理器的测量命令，对所述叶面积仪正对的油橄榄植株上叶片的叶面积、平均叶面积、叶长和叶宽进行测量，并将测得的数据保存到存储器。

进一步地，所述油橄榄植株上还设置有储电装置以及分别与储电装置连接的热电转换模块和太阳能发电板，所述储电装置连接所述供电模块。

进一步地，所述油橄榄植株的品种名称为佛奥或莱星或皮瓜尔或皮肖利或配多灵或贺吉或小苹果。

进一步地，所述油橄榄植株的编号为1号或2号或3号或4号或5号。

进一步地，所述叶片微量元素传感器为具有对氮、磷、钙、镁、硼五种元素进行检测功能的传感器。

可选择地，所述油橄榄植株所处的海拔高度不完全相同。

进一步地，所述油橄榄生长因子的远程监测系统还包括茎秆粗细变化传感器和果实生长传感器，所述茎秆粗细变化传感器、果实生长传感器分别对应地夹持设置在油橄榄植株的茎秆、果实上。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在工作人员研究油橄榄植株的生长情况时，油橄榄植株上环境因子采集模块中的各传感器分别对应地实时获取该油橄榄植株所处生长环境的空气温度、空气湿度、氧气浓度、CO2浓度、光照强度、风速风向、位移数据、土壤中微量元素以及土壤的PH值数据，并保存到存储器；环境因子采集模块中的对应传感器实时地获取叶片的光合速率、光合有效辐射数据、叶片的蒸腾速率、叶片厚度、叶片湿度数据以及叶片中的微量元素数据，并保存至存储器中；微处理器根据微处理器中预设的时间或者接收的远程监测终端的指令，分别命令图像采集装置、叶面积仪采集和叶绿素测量仪启动，并将获取的各种数据也保存至存储器中；微处理器根据预设的时间，命令油橄榄植株上的第二Zigbee通信模块及时将存储器中的各种数据发送给中继通信节点中的第一Zigbee通信模块，并再由中继通信节点中的第二GSM通信模块将这些数据转发给远程监测终端，最后由工作人员根据远程监测终端接收的相关数据，开展对油橄榄植株的研究。利用该远程监测系统，既能够实时、准确的获取油橄榄植株各生长时期的数据和环境因子数据，又能够减少工作人员赴野外采集数据时工作量，节省工作人员时间，从而有效地提高了油橄榄研究工作的效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中油橄榄生长因子的远程监测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例中油橄榄生长因子的远程监测系统，包括远程监测终端1、中继通信节点2和若干设置有RFID标签芯片5的油橄榄植株3，远程监测终端1设置有第一GSM通信模块10和存储模块11，存储模块11与第一GSM通信模块10连接，中继通信节点2设置有第一Zigbee通信模块20、电源模块21以及第二GSM通信模块22，第一GSM通信模块10与第二GSM通信模块22建立通信连接，其中：

RFID标签芯片5，用于存储油橄榄植株3的品种名称以及编号；在本实施例中，选取的油橄榄植株品种为佛奥(Frantoio)、莱星(Leccino)、皮瓜尔(Picula)、皮肖利(Picholine)、配多灵(Pendolino)、贺吉(Hojiblanca)或小苹果(Mrossanne)的一种或者任意组合。例如，当选取的油橄榄植株品种为佛奥(Frantoio)和莱星(Leccino)，且两种油橄榄植株的选取数量均为五个时，则在五个佛奥(Frantoio)品种的油橄榄植株上的RFID标签芯片5中依次存储为“品种-佛奥，编号-1”、“品种-佛奥，编号-2”、“品种-佛奥，编号-3”、“品种-佛奥，编号-4”、“品种-佛奥，编号-5”；在五个莱星(Leccino)品种的油橄榄植株上的RFID标签芯片5中依次存储为“品种-莱星，编号-1”、“品种-莱星，编号-2”、“品种-莱星，编号-3”、“品种-莱星，编号-4”、“品种-莱星，编号-5”。

中继通信节点2，用于通过第二GSM通信模块22与远程监测终端1建立通信连接，并接收、转发远程监测终端1的命令经第二Zigbee通信模块36给油橄榄植株3上的微处理器32，接收、转发油橄榄植株上第二Zigbee通信模块36发送来的数据给远程监测终端1；

第一Zigbee通信模块20，用于与油橄榄植株3上的第二Zigbee通信模块36建立连接，实现油橄榄植株3与远程监测终端1的数据通信；

油橄榄植株3上设置有环境因子采集模块30、植株因子采集模块31、微处理器32、存储器33、计时器34、供电模块35和第二Zigbee通信模块36，微处理器32分别连接存储器33、计时器34、供电模块35和第二Zigbee通信模块36，第二Zigbee通信模块36连接存储器33和供电模块35，其中：

微处理器32，一方面接收远程监测终端1的命令，并命令图像采集装置41、叶面积仪43和叶绿素测量仪42对应执行图像采集、叶面积测量、叶绿素测量指令；一方面，预设采集时间间隔，并根据计时器34的计时，命令图像采集装置41、叶面积仪43、叶绿素测量仪42分别对应执行图像采集、叶面积测量和叶绿素测量指令；命令第二Zigbee通信模块36将存储器33中存储的各传感器传送来的数据发送给远程监测终端1；

存储器33，用于存储各传感器检测的数据以及图像采集装置41、叶面积仪43和叶绿素测量仪42获得的数据，并在存储的各种数据上附加所述RFID标签芯片5中的信息；

第二Zigbee通信模块36，接收、执行微处理器32的命令，将存储器33内的存储数据发送给中继通信节点2，并由中继通信节点2将这些存储的数据发送给远程监测终端1；

环境因子采集模块30包括分别与存储器33连接的空气温度传感器300、空气湿度传感器301、氧气浓度传感器302、CO2浓度传感器303、光照强度传感器304、风速风向传感器305、位移传感器306、上壤微量元素传感器307和土壤PH值传感器308；

植株因子采集模块31包括与存储器33分别连接的光合速率传感器310、光合有效辐射传感器311、蒸腾速率传感器312、叶片厚度传感器313、叶片湿度传感器314和叶片微量元素传感器315；其中，光合速率传感器310、光合有效辐射传感器311、蒸腾速率传感器312、叶片厚度传感器313、叶片湿度传感器314以及叶片微量元素传感器315分别夹持设置在油橄榄植株3的叶片上；

紧邻油橄榄植株3的外围设置有垂直支架4，垂直支架4上设置有电源40、正对油橄榄植株3的图像采集装置41以及接触油橄榄植株叶片的叶绿素测量仪42和叶面积仪43，图像采集装置41、叶绿素测量仪42和叶面积仪43均分别与微处理器32、电源40连接，其中：

图像采集装置41，用以执行微处理器32的拍照命令，对油橄榄植株3上的花朵、果实进行拍照，并将拍设的照片数据保存到存储器33；其中，当远程监测终端1接收到图像采集装置41采集的花朵、果实情况时，工作人员根据不同时期采集的数据，即可以得到油橄榄植株的坐果率和结实率。例如，工作人员根据图像采集装置41采集的照片数据，确认油橄榄植株已经进入初花期时，则每隔三天，命令油橄榄植株上的图像采集装置41正对地对油橄榄植株进行拍照，从而获取油橄榄植株在不同物候期的照片数据。其中，照片数据包括了植株上的花朵数和坐果数。

叶面积仪43，用以执行微处理器32的测量命令，对叶面积仪43正对的油橄榄植株叶片的叶面积、平均叶面积、叶长、叶宽进行测量，并将测得的数据保存到存储器33。

为了保证油橄榄植株3上各种耗电装置的正常工作，实现油橄榄植株上各种数据经中继通信节点2发送给远程监测终端1，油橄榄植株3上还设置有储电装置37以及分别与储电装置37连接的热电转换模块38和太阳能发电板39，储电装置37连接供电模块35。热电转换模块38将油橄榄植株周围的热量转换为电能，并将电能存储到储电装置37中；同样地，太阳能发电板39则把太阳能转换为电能，也将电能存储到储电装置37中。

由于微量元素对于油橄榄植株上的生长具有重要影响，尤其是氮、磷、钙、镁、硼五种元素对于油橄榄叶片的光合作用影响明显。因此，进一步地，叶片微量元素传感器312为具有对氮、磷、钙、镁、硼五种元素进行检测功能的传感器。通过叶片微量元素传感器312采集的氮、磷、钙、镁、硼五种元素，分析五种元素对光合速率、果实产量和品质的影响。

在实际的研究工作中，油橄榄植株3生长的海拔高度对于油橄榄的生长情况具有不同的影响。因此，本实施例中的油橄榄植株3所处的海拔高度不完全相同。这样，通过对从不同品种、不同高度上油橄榄植株采集的数据，研究海拔高度与油橄榄植株3生长之间的关系。

为了继续研究油橄榄植株3上的茎秆粗细变化和果实生长情况，本实施例中油橄榄生长因子的远程监测系统还包括茎秆粗细变化传感器316和果实生长传感器317，茎秆粗细变化传感器316、果实生长传感器317分别对应地夹持设置在油橄榄植株的茎秆、果实上。

以下结合图1，对利用本实用新型实施例中油橄榄生长因子的远程监测系统开展油橄榄植株研究的原理进行说明：

(1)远程监测终端1与中继通信节点2通过第一GSM通信模块10、第二GSM通信模块22建立通信连接，并且同样使中继通信节点2与油橄榄植株3通过第一Zigbee通信模块20、第二Zigbee通信模块36建立通信连接；

(2)油橄榄植株3上的空气温度传感器300、空气湿度传感器301、氧气浓度传感器302、CO2浓度传感器303、光照强度传感器304、风速风向传感器305、位移传感器306、土壤微量元素传感器307和土壤PH值传感器308实时地对油橄榄植株3所处环境的各种环境因子进行采集，并保存各种环境因子数据至存储器33中；

(3)油橄榄植株3上的光合速率传感器310、光合有效辐射传感器311、蒸腾速率传感器312、叶片厚度传感器313、叶片湿度传感器314和叶片微量元素传感器315实时地对油橄榄植株3上各种自身的因子采集，并同样保存各种植株自身因子数据至存储器33中；

(4)微处理器32根据预设的时间，或者根据远程监测终端1发送来的命令，微处理器32分别命令垂直支架4上的图像采集装置41以及接触油橄榄植株叶片的叶绿素测量仪42和叶面积仪43启动工作，并将采集的照片数据、叶绿素数据和叶面积、平均叶面积、叶长、叶宽数据保存至存储器33中；

(5)微处理器32命令第二Zigbee通信模块36将存储器33中保存的各种数据发送给中继通信节点2，并由中继通信节点2将这些数据发送给远程监测终端1；热电转换模块38和太阳能发电板39分别将转换得到的电能保存至储电装置37，并由储电装置37为供电模块35供电，以保证油橄榄植株3上各种数据的正常传送；

(6)研究人员根据获取的油橄榄植株照片数据，确认油橄榄的物候期，并在油橄榄进入初花期时，通过远程监测终端1命令图像采集装置41每隔三天对油橄榄植株进行拍照，并将照片再次反馈至远程监测终端1；

(7)研究人员根据在油橄榄不同物候期获得的图片数据，计算油橄榄植株的花朵数、落花数、落果数、坐果数及成熟果数；等坐果稳定后，计算得到油橄榄植株的坐果率和结实率，并根据从油橄榄植株3传送来的各种数据对油橄榄植株开展研究。

Claims (5)

1.一种油橄榄生长因子的远程监测系统，其特征在于，包括远程监测终端、中继通信节点和若干设置有RFID标签芯片的油橄榄植株，所述远程监测终端设置有第一GSM通信模块和存储模块，存储模块与第一GSM通信模块连接，所述中继通信节点设置有第一Zigbee通信模块、电源模块以及能够与第一GSM通信模块建立通信连接的第二GSM通信模块，其中：

所述RFID标签芯片，用于存储所述油橄榄植株的品种名称以及编号；

所述中继通信节点，用于通过第二GSM通信模块与远程监测终端建立通信连接，并接收、转发远程监测终端的命令经第二Zigbee通信模块给油橄榄植株上的微处理器，接收、转发油橄榄植株上第二Zigbee通信模块发送来的数据给远程监测终端；

所述第一Zigbee通信模块，用于与油橄榄植株上的第二Zigbee通信模块建立连接，实现油橄榄植株与远程监测终端的数据通信；

所述油橄榄植株上设置有生长因子采集装置、微处理器、存储器、计时器、供电模块和第二Zigbee通信模块，所述微处理器分别连接存储器、计时器、供电模块和第二Zigbee通信模块，所述第二Zigbee通信模块连接所述存储器和供电模块，其中：

所述微处理器，一方面接收远程监测终端的命令，并命令图像采集装置、叶面积仪和叶绿素测量仪对应执行图像采集、叶面积测量、叶绿素测量指令；一方面，预设采集时间间隔，并根据计时器的计时，命令图像采集装置、叶面积仪、叶绿素测量仪分别对应执行图像采集、叶面积测量和叶绿素测量指令；命令所述第二Zigbee通信模块将存储器中存储的各传感器传送来的数据发送给远程监测终端；

所述存储器，用于存储各传感器检测的数据以及图像采集装置、叶面积仪、叶绿素测量仪获得的数据，并在存储的各种数据上附加所述RFID标签芯片中的信息；

所述第二Zigbee通信模块，接收、执行微处理器的命令，将存储器内的存储数据发送给中继通信节点，并由中继通信节点将这些存储的数据发送给远程监测终端；

所述生长因子采集装置包括环境因子采集模块和植株因子采集模块；

所述环境因子采集模块包括分别与存储器连接的空气温度传感器、空气湿度传感器、氧气浓度传感器、CO2浓度传感器、光照强度传感器、风速风向传感器、位移传感器、土壤微量元素传感器和土壤PH值传感器；

所述植株因子采集模块包括与存储器分别连接的光合速率传感器、光合有效辐射传感器、蒸腾速率传感器、叶片厚度传感器、叶片湿度传感器和叶片微量元素传感器；其中，所述光合速率传感器、光合有效辐射传感器、蒸腾速率传感器、叶片厚度传感器、叶片湿度传感器以及叶片微量元素传感器分别夹持设置在所述油橄榄植株的叶片上；

紧邻所述油橄榄植株的外围设置有垂直支架，所述垂直支架上设置有电源、正对所述油橄榄植株的图像采集装置以及接触所述油橄榄植株叶片的叶绿素测量仪和叶面积仪，所述图像采集装置、叶绿素测量仪和叶面积仪均分别与所述微处理器、电源连接，其中：

所述图像采集装置，用以执行微处理器的拍照命令，对油橄榄植株上的花朵、果实进行拍照，并将拍设的照片数据保存到存储器；

所述叶面积仪，用以执行微处理器的测量命令，对所述叶面积仪正对的油橄榄植株上叶片的叶面积、平均叶面积、叶长和叶宽进行测量，并将测得的数据保存到存储器。

2.根据权利要求1所述的油橄榄生长因子的远程监测系统，其特征在于，所述油橄榄植株上还设置有储电装置以及分别与储电装置连接的热电转换模块和太阳能发电板，所述储电装置连接所述供电模块。

3.根据权利要求1或2所述的油橄榄生长因子的远程监测系统，其特征在于，所述叶片微量元素传感器为具有对氮、磷、钙、镁、硼五种元素进行检测功能的传感器。

4.根据权利要求1或2所述的油橄榄生长因子的远程监测系统，其特征在于，所述油橄榄植株所处的海拔高度不完全相同。

5.根据权利要求1或2所述的油橄榄生长因子的远程监测系统，其特征在于，还包括茎秆粗细变化传感器和果实生长传感器，所述茎秆粗细变化传感器、果实生长传感器分别对应地夹持设置在油橄榄植株的茎秆、果实上。