CN212275066U - 一种农作物发育期监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种农作物发育期监测系统，属于农作物物候期自动观测领域。本实用新型通过在一立柱上设置光强度传感器和测距仪以实现对农作物的冠层归一化植被指数和冠层高度的检测，同时又利用温度传感器、风向传感器和风速传感器实现对农作物所在区域的气候环境进行检测。本实用新型能够通过在立柱上设置上述传感器来获取农作物的生长态势数据，为农作物发育期的自动识别提供了准确的数据来源，提高了农作物发育期识别的效率和准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种农作物发育期监测系统，属于农作物物候期自动观测领域。
背景技术
农作物(如玉米、小麦、水稻、棉花等)发育期的监测对于农作物生长的非常重要，研究农作物发育期的提取方法，精确监测农作物的关键生长阶段，对其产量预测具有重要意义。传统的农作物发育期相关数据的获取通常采用田间人工目视观察，通过定点观测，记录生物物候现象的季节变化和年际变化，该方法简单易行，但费时费力，且人工观测时受主观影响较大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种农作物发育期监测系统，以解决目前采用人工观测来识别农作物发育期导致的效率低、准确性差的问题。
本实用新型为解决上述技术问题而提供一种农作物发育期监测系统，该监测系统包括立柱以及设置在立柱上的光强度传感器、测距仪、温度传感器、风速传感器和风向传感器，
所述风速传感器和风向传感器设置在立柱顶部，用于获取风速和风向数据；
所述光强度传感器安装在立柱上高于农作物冠层的位置，用于检测农作物冠层归一化植被指数；
所述测距仪安装在立柱上高于农作物冠层的位置，用于检测农作物的高度；
所述温度传感器用于检测农作物区域的温度。
本实用新型通过在一立柱上设置光强度传感器和测距仪以实现对农作物的冠层归一化植被指数和冠层高度的检测，同时又利用温度传感器、风向传感器和风速传感器实现对农作物所在区域的气候环境进行检测。本实用新型能够通过在立柱上设置上述传感器来获取农作物的生长态势数据，为农作物发育期的自动识别提供了准确的数据来源，提高了农作物发育期识别的效率和准确性。
进一步地，为了方便实现光强度传感器的安装，所述的光强度传感器包括有两个，均通过第一横杆装配到立柱上，第一横杆的一端通过卡装结构安装在立柱上，两个光强度传感器分别向上、向下安装在第一横杆另一端的两侧。
进一步地，为了方便测距仪的调节和安装，提高检测的精度，所述的测距仪装配在云台上，云台通过第二横杆装配到立柱上，第二横杆的一端通过卡装结构安装在立柱上，云台固定在第二横杆另一端。
进一步地，为了获取农作物的图像数据，所述的云台上还安装有摄像装置。
进一步地，为了光强度传感器和测距仪检测区域的调整，第一横杆、第二横杆均通过卡箍安装在立柱上。
进一步地，为了方便安装风速传感器和风向传感器，所述的风速传感器和风向传感器通过第三横杆装配到立柱顶部，风速传感器和风向传感器分别安装在第三横杆的两端，第三横杆的中间部分固定在立柱顶部。
进一步地，为了实现检测数据的汇总，该监测系统还包括信号处理单元，光强度传感器、测距仪、温度传感器、风速传感器和风向传感器均与信号处理单元的输入端连接。
进一步地，为了实现检测数据的及时上传，所述的信号处理单元上还连接有无线通信模块，用于将采集到的数据发送到远端。
附图说明
图1是本实用新型的农作物发育期监测系统的结构示意图；
图2是本实用新型的农作物发育期监测系统的电气原理图；
其中1为立柱、2为第三横杆、3为第一横杆、4为第二横杆、5为第四横杆、6为风速传感器、7为风向传感器、8为向上的光强度传感器、9为向下的光强度传感器、10为云台、11为温度传感器、12为配电箱。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步地说明。
本实用新型的农作物发育期监测系统可以实现小麦、玉米、棉花、水稻等农作物的监测，下面以冬小麦的发育期的监测为例对本实用新型的监测系统进行详细说明，冬小麦生育期包括出苗期、三叶期、分蘖期、越冬始期、返青期、起身期、拔节期、抽穗期、乳熟期、成熟期。
如图1所示，本实施例中的监测系统包括设置在冬小麦所在田地里的立柱1，立柱1从顶部往下依次设置有第三横杆2、第一横杆3、第二横杆4和第四横5杆，第三横杆2固定在立柱1的顶部，第三横杆2的两个端分别安装有风速传感器6和风向传感器7，第一横杆3和第二横杆4均通过卡箍装配到立柱1的高于小麦冠层的位置上，本实施例中指的是距离两米高的位置，利用卡箍可对第一横杆3和第二横杆4进行旋转调节和上下调节。第一横杆3的一端通过卡箍装配在立柱上，另一端装有光强度传感器，由于本实用新型中安装光强度传感器的目的是检测农作物归一化植被指数，因此包括有一个向上的光强度传感器8和向下的光强度传感器9，分别安装在第一横杆3另一端的两侧，本实施例中的光强度传感器采用SRS-NDVI测量仪，可同时检测近红外(810nm)和红光(650nm)的光照强度。第二横杆4的一端通过卡箍装配在立柱上，另一端安装有云台10，云台上装配有测距仪和摄像装置，测距仪采用激光测距仪，测距仪和摄像装置均可通过云台10旋转以调整检测区域。第四横担5的一端固定在立柱上，第四横担5的另一端安装有温度传感器11，以实现对立柱所在区域的温度检测。除此之外，立柱上还安装有用于为上述器件供电的配电箱12，为方便维护，该配电箱安装在立柱较低的部位。
作为其他实施方式，除了第三横杆2为了实现对风速、风向的检测，需设置在高处，即立柱的顶端，第一横杆、第二横杆和第三横杆设置的高度关系可以变化，第二横杆也可以高于第一横杆，只需要保证第一横杆和第二横杆都在立柱的高于农作物冠层的位置，随着农作物的高度的变化，可以根据需要对高度设置进行调整。
上述监测系统的电气原理如图2所示，包括信号处理单元，光强度传感器、测距仪、温度传感器、风速传感器、风向传感器、云台和摄像装置均与信号处理单元连接，信号处理单元用于根据上述传感器获取与冬小麦发育期有关的数据。信号处理单元内可设置在配电箱内，包括有数据处理芯片(可采用MCU、DSP、FPGA等)、电源转换模块和串行接口(如RS232、RS485)，电源转换模块用于将配电箱中的12V电源转换为5V，用于为数据处理芯片、温度传感器、风速传感器、风向传感器、激光测距仪提供5V的电压，SRS-NDVI测量仪、云台和摄像装置可直接由12V电源直接供电。SRS-NDVI测量仪、温度传感器、风速传感器、风向传感器、激光测距仪通过串行接口与数据处理芯片连接，云台由信号处理单元控制，摄像装置与信号处理单元连接。SRS-NDVI观测仪的观测频率设置为30min，采集每日10:00至14:30时段内10组NDVI观测数据；温度传感器观测频率设置为60min,采集每日24小时时段内24组温度观测数据。
信号处理单元根据SRS-NDVI观测仪采集到的测近红外(810nm)和红光(650nm)的光照强度，通过计算得到植被冠层近红外与红光的反射率，进而可得到植被冠层归一化植被指数(NDVI)；信号处理单元根据风传感器、风向传感器、温度传感器获取该区域的环境数据，根据激光测距仪获取冬小麦的高度信息，根据摄像头装置获取冬小麦的图像数据。为方便及时将获取的上述数据上传给监控平台或客户端，信号处理单元还通过串口连接有无线通信模块，这里的无线通信模块可采用WIFI、4G或5G等，监控平台或客户端主要由上位机组成，能够根据信息处理单元发送过来的监测信息并进行实时显示、保存、历史记录查询，实现对所辖试点的统一监测、管理。同时，根据需要，信号处理单元可控制云台旋转以调整检测区域。为提高对冬小麦发育期监测的准确性，保证激光测距仪、摄像装置和光强度传感器采集是同一位置处的冬小麦，除了控制云台旋转外，还可以通过卡箍调整第一横杆和第二横杆的位置，使三者采集的是同一位置处的数据。
通过上述监测系统，本实用新型能够实现农作物的中的归一化植被指数、温度、风速、风向和农作物的高度的实时监测，为农作物发育期的识别提供准确的数据来源，同时能够将监测到的数据进行汇总发送给监控后台，方便对农作物进行及时的管理。
Claims (8)
1.一种农作物发育期监测系统，其特征在于，该监测系统包括立柱以及设置在立柱上的光强度传感器、测距仪、温度传感器、风速传感器和风向传感器，
所述风速传感器和风向传感器设置在立柱顶部，用于获取风速和风向数据；
所述光强度传感器安装在立柱上高于农作物冠层的位置，用于检测农作物冠层归一化植被指数；
所述测距仪安装在立柱上高于农作物冠层的位置，用于检测农作物的高度；
所述温度传感器用于检测农作物区域的温度。
2.根据权利要求1所述的农作物发育期监测系统，其特征在于，所述的光强度传感器包括有两个，均通过第一横杆装配到立柱上，第一横杆的一端通过卡装结构安装在立柱上，两个光强度传感器分别向上、向下安装在第一横杆另一端的两侧。
3.根据权利要求1所述的农作物发育期监测系统，其特征在于，所述的测距仪装配在云台上，云台通过第二横杆装配到立柱上，第二横杆的一端通过卡装结构安装在立柱上，云台固定在第二横杆另一端。
4.根据权利要求3所述的农作物发育期监测系统，其特征在于，所述的云台上还安装有摄像装置。
5.根据权利要求2或3所述的农作物发育期监测系统，其特征在于，第一横杆、第二横杆均通过卡箍安装在立柱上。
6.根据权利要求1所述的农作物发育期监测系统，其特征在于，所述的风速传感器和风向传感器通过第三横杆装配到立柱顶部，风速传感器和风向传感器分别安装在第三横杆的两端，第三横杆的中间部分固定在立柱顶部。
7.根据权利要求1所述的农作物发育期监测系统，其特征在于，该监测系统还包括信号处理单元，光强度传感器、测距仪、温度传感器、风速传感器和风向传感器均与信号处理单元的输入端连接。
8.根据权利要求7所述的农作物发育期监测系统，其特征在于，所述的信号处理单元上还连接有无线通信模块，用于将采集到的数据发送到远端。
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Cited By (1)
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| CN114199308A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-18 | 沈阳工程学院 | 一种用于碳中和的能源调控用环境监测装置及其使用方法 |
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| CN114199308A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-18 | 沈阳工程学院 | 一种用于碳中和的能源调控用环境监测装置及其使用方法 |
| CN114199308B (zh) * | 2021-12-08 | 2023-07-18 | 沈阳工程学院 | 一种用于碳中和的能源调控用环境监测装置及其使用方法 |
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