CN210136220U - 智能植物生理监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了智能植物生理监测仪，叶室通过管道和电磁阀连通，电磁阀通过管道和气泵连通，气泵通过管道和气室连通，气室通过管道和二氧化碳室连通；气室内设置有温湿度传感器，二氧化碳室内设置有二氧化碳传感器，电磁阀、气泵、温湿度传感器以及二氧化碳传感器均和单片机电连接；机体为壳状结构，叶室位于机体的外侧，气室和二氧化碳室均位于机体内部。本实用新型属于植物生理监测技术领域，本实用新型的目的在于解决现有技术中缺少一种体积小且便于携带的植物生理检测仪的问题。达到的技术效果为：体积小巧，方便携带，防水设计，能应用于多种农业环境。

Description

智能植物生理监测仪

技术领域

本实用新型实施例涉及植物生理监测技术领域，具体涉及智能植物生理监测仪。

背景技术

现有技术中的监测植物生理参数的设备通常功能单一，且智能化程度交低，测量过程较为复杂，体积较大，携带不方便，无法实现光合速率的实时传输在线查看的功能，现有技术中缺少植物本体传感器的使用方式，硬件成本较高，性价比低。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种智能植物生理监测仪，以解决现有技术中缺少一种体积小且便于携带的植物生理检测仪的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

根据本实用新型实施例的第一方面，智能植物生理监测仪，包括机体、叶室、电磁阀、气泵、气室、二氧化碳室、单片机、温湿度传感器和二氧化碳传感器；叶室通过管道和电磁阀连通，电磁阀通过管道和气泵连通，气泵通过管道和气室连通，气室通过管道和二氧化碳室连通；气室内设置有温湿度传感器，二氧化碳室内设置有二氧化碳传感器，电磁阀、气泵、温湿度传感器以及二氧化碳传感器均和单片机电连接；机体为壳状结构，叶室位于机体的外侧，气室和二氧化碳室均位于机体内部。

进一步地，还包括光照传感器；光照传感器固定在机体顶部，光照传感器和单片机电连接。

进一步地，还包括第一AD转换模块、第二AD转换模块和第三AD转换模块；温湿度传感器和单片机之间设置有第一AD转换模块，光照传感器和单片机之间设置有第二AD转换模块，二氧化碳传感器和单片机之间设置有第三 AD转换模块。

进一步地，还包括电磁阀驱动模块和气泵驱动模块；电磁阀和单片机之间设置有电磁阀驱动模块，气泵和单片机之间设置有气泵驱动模块。

进一步地，还包括WiFi模块、服务器端和网络服务平台；网络服务平台和服务器端电连接，服务器端和WiFi模块电连接，WiFi模块和单片机电连接。

进一步地，还包括天线，天线设置在机体的侧壁上，天线和WiFi模块电连接。

进一步地，还包括干燥管，干燥管设置在气室和二氧化碳室之间的管道上。

进一步地，叶室包括上腔体和下腔体，上腔体开设有一端敞口的第一容纳腔，下腔体开设有一端敞口的第二容纳腔，上腔体的侧壁上设置有与连通的出气管，下腔体的侧壁上开设有两个进气孔；上腔体的敞口端扣合在下腔体的敞口端。

进一步地，上腔体上与下腔体结合的端面以及下腔体上与上腔体结合的端面上均设置有磁铁，上腔体上的磁铁的磁极与下腔体上磁铁的磁极相反。

进一步地，机体的两个相互平行的侧壁上均分别设置多个相互平行的散热口。

进一步地，还包括散热风扇和电路板，电路板设置在机体内，气室、叶室以及散热风扇均固定在电路板上。

本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型实现了能够监测空气温湿度、叶片温湿度、光照强度、环境二氧化碳浓度和叶片二氧化碳浓度，计算植物光合速率并实现实时传输，在线查看；网络平台简洁直观，定时定点推送数据，方便使用者第一时间看到植物所处环境变化及植物本身的状态，以便及时改善植物周围环境并对植物做出相应处理；网络平台可在线生成趋势图，方便使用者更清晰地看到数据的变化，并可手动下发指令使仪器工作，也可将数据下载到本地，方便使用者进行数据处理；

2、气路整体采用密闭，保证测试气测来源，提高测量精度，使用气泵进行气体交换，保证进气速率稳定，流速一定；

3、填补市场上植物本体传感器的空白，体积小巧，方便携带，防水设计，能应用于多种农业环境，硬件成本较低，性价比高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的结构连接框图。

图2为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的电路控制框图。

图3为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的俯视结构图。

图4为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的后视结构图。

图5为图4提供的智能植物生理监测仪的左视图。

图6为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的叶室上腔体结构图。

图7为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的叶室下腔体结构图。

图8为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的整体电路图。

图9为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的二氧化碳传感器电路连接图。

图10为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的WiFi模块电路连接图。

图11为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的电磁阀电路连接图。

图12为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的气泵驱动电机电路连接图。

图13为本实用新型一些实施例提供的智能植物生理监测仪的温湿度传感器直插模块电路连接图。

图14为本实用新型另一些实施例提供的智能植物生理监测仪的结构连接框图。

图中：1、电磁阀，2、气泵，3、气室，4、干燥管，5、二氧化碳室，6、机体，7、叶室，8、单片机，9、WiFi模块，10、服务器端，11、网络服务平台，12、电磁阀驱动模块，13、进气孔，14、气泵驱动模块，15、温湿度传感器，16、光照传感器，17、二氧化碳传感器，18、第一AD转换模块，19、第二AD转换模块，20、第三AD转换模块，21、电路板，22、散热风扇，23、散热口，24、天线，25、下腔体，26、上腔体。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1和图3所示，本实施例中的智能植物生理监测仪，包括机体6、叶室7、电磁阀1、气泵2、气室3、干燥管4、二氧化碳室5、单片机8、温湿度传感器15和二氧化碳传感器17；叶室7通过管道和电磁阀1连通，电磁阀 1通过管道和气泵2连通，气泵2通过管道和气室3连通，气室3通过管道和二氧化碳室5连通；气室3内设置有温湿度传感器15，二氧化碳室5内设置有二氧化碳传感器17，电磁阀1、气泵2、温湿度传感器15以及二氧化碳传感器17均和单片机8电连接；机体6为壳状结构，叶室7位于机体6的外侧，气室3和二氧化碳室5均位于机体6内部，其中叶室7可以为整体的腔室结构，也可以是组合式的腔室结构，用于将需要检测的植物的叶片置于叶室7之中，气室3和二氧化碳室5均为封闭的腔室，二者均通过管路和外界连接。

在一个具体的实施方式中，如图9至图13所示，给出了本实施例的一种智能植物生理检测仪的整体电路图及局部电路图，图9示出了二氧化碳传感器 17的电路连接关系，图11示出了电磁阀1的电路连接关系，图12示出了气泵2的驱动电机的电路连接关系，图13示出了温湿度传感器15的电路连接关系。例如，在一个优选的实施方式中，可以选取的单片机8型号为 stm32f103c8t6，温湿度传感器15为SHT15直插模块，电磁阀1的型号为 DC5V-6V，驱动气泵2的电机为直流真空泵60ml，型号为DC3.0V，二氧化碳传感器17的型号为S80053，其中机体6的长度为15cm，宽度10cm，高度5.5cm，叶室7和机体6由软管进行连接，产品外壳防水防潮防尘，可应用于多种农业场合，方便使用者对植物进行全天候监测。

在上述实施例中，各个元器件之间的管路连接均为橡胶管路，可以保持气路的畅通；仪器由服务器下发指令，收到指令后设备工作。本仪器采用闭路抽气原理，使得气量充足，来源独立，方便对比。

本实施例的工作原理为：首先，电磁阀1打开空气进气口通道，使得气泵 2从空气中抽气，传送到气室3，温湿度传感器15镶嵌在气室3之中，进行空气温湿度的测量，然后进入二氧化碳气室3，进行环境二氧化碳测量；其次，电磁阀1打开叶室7进气口通道，气泵2从叶室7的进气口抽气，传送到气室 3，进行叶室7空气温湿度的测量，然后进入二氧化碳气室3，进行叶室7二氧化碳测量。

本实施例达到的技术效果为：实现了能够监测空气温湿度、叶片温湿度、光照强度、环境二氧化碳浓度和叶片二氧化碳浓度，计算植物光合速率并实现实时传输，在线查看；气路整体采用密闭，保证测试气测来源，提高测量精度，使用气泵2进行气体交换，保证进气速率稳定，流速一定；填补市场上植物本体传感器的空白，体积小巧，方便携带，防水设计，能应用于多种农业环境，硬件成本较低，性价比高。

实施例2

如图2所示，本实施例中的智能植物生理监测仪，包括实施例1中的全部技术特征，除此之外，还包括光照传感器16；光照传感器16固定在机体6顶部，光照传感器16和单片机8电连接；还包括第一AD转换模块18、第二 AD转换模块19和第三AD转换模块20，三者均为现有技术中常用的数模转换电路；温湿度传感器15和单片机8之间设置有第一AD转换模块18，光照传感器16和单片机8之间设置有第二AD转换模块19，二氧化碳传感器17 和单片机8之间设置有第三AD转换模块20；还包括电磁阀驱动模块12和气泵驱动模块14，两个驱动模块均为现有技术中常用的驱动电路；电磁阀1和单片机8之间设置有电磁阀驱动模块12，气泵2和单片机8之间设置有气泵驱动模块14；还包括WiFi模块9、服务器端10和网络服务平台11，其中服务器端10可以为手机、电脑等设备，网络服务平台11为手机中的app或者是电脑网页；网络服务平台11和服务器端10电连接，服务器端10和WiFi模块 9电连接，WiFi模块9和单片机8电连接。

在一些具体的实施例中，如图4所示，还包括天线24，天线24设置在机体6的侧壁上，天线24和WiFi模块9电连接。

例如，在一个具体的实施方式中，WiFi模块9的型号为USR-C215b，光照传感器16的型号为BH1750FVI，其中WiFi模块9的电路连接关系如图10 所示。

本实施例的工作原理和实施例1相同，此外，光照传感器16镶嵌在外壳顶部，在收集温湿度数据的同时收集植株所受到的光照强度数据，干燥管4 插在外壳外侧，方便观察与更换，测试完毕后，将所有数据打包通过WiFi模块9发送到服务器端10，服务器端10解析处理数据，计算蒸腾速率并显示在网络服务平台11上，测试间隔为每10分钟一组，测试时长为100秒，其中空气温湿度的测试时长为20秒，叶室7空气温湿度的测试时长为80秒，在此测试频率及测试方法下，能够有效显示出被测植株一天的光合速率变化趋势，及时了解到植物光合状态。

本实施例中的有益效果为：网络服务平台11简洁直观，定时定点推送数据，方便使用者第一时间看到植物所处环境变化及植物本身的状态，以便及时改善植物周围环境并对植物做出相应处理；网络服务平台11可在线生成趋势图，方便使用者更清晰地看到数据的变化，并可手动下发指令使仪器工作，也可将数据下载到本地，方便使用者进行数据处理。

实施例3

如图6和图7所示，本实施例中的智能植物生理监测仪，包括实施例1 中的全部技术特征，除此之外，叶室7包括上腔体26和下腔体25，上腔体26 开设有一端敞口的第一容纳腔，下腔体25开设有一端敞口的第二容纳腔，上腔体26的侧壁上设置有与6连通的出气管，下腔体25的侧壁上开设有两个进气孔13；上腔体26的敞口端扣合在下腔体25的敞口端；上腔体26上与下腔体25结合的端面以及下腔体25上与上腔体26结合的端面上均设置有磁铁，上腔体26上的磁铁的磁极与下腔体25上磁铁的磁极相反。

例如，叶室7是长方形对称结构，顶部和底部材料使用透明亚克力板制作，四周使用树脂材料构成，对着扣起来就是一个密闭空间，同一侧面存在两个进气孔，后面有两个孔连接两条气管，使叶室7中的气体通过管道被抽到气室3 中，两个叶室7结合处各贴了一圈磁铁，以使得两个叶室7对接时可以较为紧密的吸在一起，保证相对的密闭。

在一些具体的实施例中，如图5所示，机体6的两个相互平行的侧壁上均分别设置多个相互平行的散热口23；如图3所示，还包括散热风扇22和电路板21，电路板21设置在机体6内，气室3、叶室7以及散热风扇22均固定在电路板21上。

本实施例的有益效果：通过可拆卸的叶室7结构，实现了监测时将叶片方便的放入到监测区域内，通过设置散热风扇22和散热孔，提高了设备的扇热效率，减少了设备的损坏。

实施例4

如图14所示，本实施例中的智能植物生理监测仪，包括实施例1中的全部技术特征，除此之外，还包括干燥管4，干燥管4设置在气室3和二氧化碳室5之间的管道上。

本实施例的工作原理为：首先，电磁阀1打开空气进气口通道，使得气泵 2从空气中抽气，传送到气室3，温湿度传感器15镶嵌在气室3之中，进行空气温湿度的测量，然后进入干燥管4，过滤气体中的水分，进入二氧化碳气室 3，进行环境二氧化碳测量；其次，电磁阀1打开叶室7进气口通道，气泵2 从叶室7的进气口抽气，传送到气室3，进行叶室7空气温湿度的测量，然后进入干燥管4，过滤气体中的水分，进入二氧化碳气室3，进行叶室7二氧化碳测量。

本实施例的有益效果：通过设置干燥管4，实现了对处理空气或者是经由叶室7后的空气中的湿度的去除，减少了湿度对测量结果的不良影响。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

Claims (10)

1.智能植物生理监测仪，其特征在于，包括机体(6)、叶室(7)、电磁阀(1)、气泵(2)、气室(3)、二氧化碳室(5)、单片机(8)、温湿度传感器(15)和二氧化碳传感器(17)；所述叶室(7)通过管道和所述电磁阀(1)连通，所述电磁阀(1)通过管道和所述气泵(2)连通，所述气泵(2)通过管道和所述气室(3)连通，所述气室(3)通过管道和所述二氧化碳室(5)连通；所述气室(3)内设置有所述温湿度传感器(15)，所述二氧化碳室(5)内设置有所述二氧化碳传感器(17)，所述电磁阀(1)、所述气泵(2)、所述温湿度传感器(15)以及所述二氧化碳传感器(17)均和所述单片机(8)电连接；所述机体(6)为壳状结构，所述叶室(7)位于所述机体(6)的外侧，所述气室(3)和所述二氧化碳室(5)均位于所述机体(6)内部。

2.根据权利要求1所述的智能植物生理监测仪，其特征在于，还包括光照传感器(16)；所述光照传感器(16)固定在机体(6)顶部，所述光照传感器(16)和所述单片机(8)电连接。

3.根据权利要求2所述的智能植物生理监测仪，其特征在于，还包括第一AD转换模块(18)、第二AD转换模块(19)和第三AD转换模块(20)；所述温湿度传感器(15)和所述单片机(8)之间设置有所述第一AD转换模块(18)，所述光照传感器(16)和所述单片机(8)之间设置有所述第二AD转换模块(19)，所述二氧化碳传感器(17)和所述单片机(8)之间设置有所述第三AD转换模块(20)。

4.根据权利要求3所述的智能植物生理监测仪，其特征在于，还包括电磁阀驱动模块(12)和气泵驱动模块(14)；所述电磁阀(1)和所述单片机(8)之间设置有所述电磁阀驱动模块(12)，所述气泵(2)和所述单片机(8)之间设置有所述气泵驱动模块(14)。

5.根据权利要求1所述的智能植物生理监测仪，其特征在于，还包括WiFi模块(9)、服务器端(10)和网络服务平台(11)；所述网络服务平台(11)和所述服务器端(10)电连接，所述服务器端(10)和所述WiFi模块(9)电连接，所述WiFi模块(9)和所述单片机(8)电连接。

6.根据权利要求1所述的智能植物生理监测仪，其特征在于，还包括干燥管(4)，所述干燥管(4)设置在所述气室(3)和所述二氧化碳室(5)之间的管道上。

7.根据权利要求1所述的智能植物生理监测仪，其特征在于，所述叶室(7)包括上腔体(26)和下腔体(25)，所述上腔体(26)开设有一端敞口的第一容纳腔，所述下腔体(25)开设有一端敞口的第二容纳腔，所述上腔体(26)的侧壁上设置有与所述连通的出气管，所述下腔体(25)的侧壁上开设有两个进气孔(13)；所述上腔体(26)的敞口端扣合在所述下腔体(25)的敞口端。

8.根据权利要求7所述的智能植物生理监测仪，其特征在于，所述上腔体(26)上与所述下腔体(25)结合的端面以及所述下腔体(25)上与所述上腔体(26)结合的端面上均设置有磁铁，所述上腔体(26)上的磁铁的磁极与所述下腔体(25)上磁铁的磁极相反。

9.根据权利要求1所述的智能植物生理监测仪，其特征在于，所述机体(6)的两个相互平行的侧壁上均分别设置多个相互平行的散热口(23)。

10.根据权利要求9所述的智能植物生理监测仪，其特征在于，还包括散热风扇(22)和电路板(21)，所述电路板(21)设置在所述机体(6)内，所述气室(3)、所述叶室(7)以及所述散热风扇(22)均固定在所述电路板(21)上。

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