CN214155740U - 一种用于精准节水灌溉的低成本监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于精准节水灌溉的低成本监测系统，属于灌溉技术领域。监测系统包括：支架，支架上安装有视频监测部分：包括第一处理器，第一处理器连接有第一通信模块、摄像头；摄像头朝向地面设置；土壤水分监测部分，插设在地表中，且插设位置处于摄像头的视野范围内；土壤水分监测部分包括第二处理器，第二处理器连接有第二通信模块、水分感应部件。本实用新型仅设置视频监测部分和土壤水分监测部分，而视频监测部分得到农作物的生长发育情况，土壤水分监测部分得到土壤的实际含水量，生长发育情况和实际含水量已经满足了灌溉的关键需求，不需要再额外增加温度、湿度、风速等传感器，从而大大降低了成本。

Description

一种用于精准节水灌溉的低成本监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于精准节水灌溉的低成本监测系统，属于灌溉技术领域。

背景技术

土壤水分是土壤的重要组成部分，对农作物、植被生长起着十分重要的作用，随着水资源的短缺日益严重，节水灌溉在智慧农业中扮演的角色也越来越重要。土壤水分监测为精准节水灌溉提供了重要的技术支持。

现有的土壤水分监测一般是采用土壤水分传感器采集土壤的含水量，土壤水分传感器是一种能够用来测量土壤内的水分含量的一种装置，通过一定频率的电磁波，电磁波沿探针传输，到达底部后返回，检测探头输出的电压，由于土壤介电常数的变化取决于土壤的含水量，由输出电压和水分的关系则可计算出土壤的含水量，在土壤含水量较低时执行灌溉操作，以实现节水灌溉。

然而由于农作物在不同的生长时期的需水量是不相同的，单纯的根据土壤水分传感器所采集的数据进行灌溉无法保证与农作物的需水量相匹配，容易出现灌溉过多或者过少的现象，导致灌溉的准确性降低。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种用于精准节水灌溉的低成本监测系统，用以解决现有节水灌溉的准确性低的问题。

为实现上述目的，本申请提出了一种用于精准节水灌溉的低成本监测系统的技术方案，包括：

支架，支架上安装有视频监测部分，所述视频监测部分包括第一处理器，第一处理器连接有第一通信模块、摄像头；摄像头朝向地面设置；

土壤水分监测部分，插设在地表中，且插设位置处于所述摄像头的视野范围内；所述土壤水分监测部分包括第二处理器，第二处理器连接有第二通信模块、水分感应部件。

本实用新型的用于精准节水灌溉的低成本监测系统的技术方案的有益效果是：本实用新型的监测系统中包括视频监测部分和土壤水分监测部分，通过视频监测部分对农作物进行拍照并发送至数据中心，数据中心判断出农作物的类型和农作物的生长发育情况，通过土壤水分监测部分监测土壤的实际含水量并发送至数据中心，数据中心结合农作物的生长发育情况和土壤的含水情况，综合得出农作物现在的需水量，进而指导后续的灌溉情况；同时土壤水分监测部分插设在地表中，虽然埋设较为稳固，但是其内部的水分感应部件、处理器等设备容易被盗窃，因此将土壤水分监测部分插设在摄像头的视野范围内，可以防止偷盗土壤水分监测部分。本实用新型仅设置视频监测部分和土壤水分监测部分，而视频监测部分得到农作物的生长发育情况，土壤水分监测部分得到土壤的实际含水量，生长发育情况和实际含水量已经满足了灌溉的关键需求，不需要再额外增加温度、湿度、风速等传感器(温度、湿度、风速等数据与灌溉量影响很小)，从而大大降低了成本。

进一步的，由于该系统中仅需要为视频监测部分和土壤水分监测部分供电，电力需求低，所以用太阳能蓄电池，不需要外部市电接入，为此，所述支架顶部设有太阳能板，太阳能板连接有蓄电池，蓄电池连接视频监测部分，为视频监测部分供电；所述蓄电池还通过电缆连接土壤水分监测部分，为土壤水分监测部分供电。

进一步的，所述太阳能板通过太阳能控制器连接蓄电池。

进一步的，为了避免户外走线，所述支架为空心圆柱体，圆柱体内设置电缆。

进一步的，为了减少线束设置，所述第一通信模块和第二通信模块为4G传输模块。

进一步的，所述土壤水分监测部分还包括GPS模块、振动及倾角传感器、LTE模块，GPS模块、振动及倾角传感器、LTE模块均与第二处理器连接。

附图说明

图1是本实用新型用于精准节水灌溉的低成本监测系统的结构图；

图2是本实用新型用于精准节水灌溉的低成本监测系统的原理图；

图中：1为太阳能板、2为蓄电池、3为太阳能控制器、4为主杆、5为辅助支架、6为高清摄像头、7、10为4G传输模块、8为第二处理器、9为土壤水分传感器。

具体实施方式

用于精准节水灌溉的低成本监测系统实施例：

用于精准节水灌溉的低成本监测系统如图1、图2所示，包括供电部分、视频监测部分和土壤水分监测部分，供电部分为视频监测部分和土壤水分监测部分供电。

具体的，供电部分为太阳能供电装置，太阳能供电装置包括太阳能板1、蓄电池2、太阳能控制器3，且太阳能控制器3连接太阳能板1和蓄电池2，蓄电池2连接视频监测部分，用于为视频监测部分供电。

为了固定太阳能供电装置，实现更好的太阳能接收，太阳能供电装置设置在一个支架的顶部，支架包括主杆4和辅助支架5。具体的，太阳能供电装置设置在主杆4的顶端，用于固定支撑太阳能供电装置，辅助支架5用于支撑主杆4。主杆4为空心圆柱体，其内部设置通孔，用于设置电缆。

视频监测部分包括第一处理器，第一处理器连接有4G传输模块7(第一通信模块)、摄像头；摄像头朝向地面设置；摄像头为低功耗、防水的高清摄像头6，4G传输模块7用于与数据中心进行无线通信。高清摄像头6固定在主杆4的中上部，视频监测部分的供电线路从主杆4的通孔内部走线，避免户外走线的弊端。高清摄像头6用于对农作物进行拍照，并将所拍摄的照片通过第一处理器处理后，通过4G传输模块7传输至数据中心，数据中心通过图像识别技术进行处理分析，识别出农作物的类型及农作物的生长发育期，通过专家知识库搜索出该农作物不同生长发育期的理论需水量，进而得到农作物此时期的理论需水量。通过照片得到农作物的理论需水量为现有技术，这里不做过多介绍。

土壤水分监测部分为土壤水分传感器9，土壤水分传感器9为管式设计，可多层测量土壤的水分，其测量深度可以根据需要进行设置。土壤水分传感器9内置第二处理器8，第二处理器8与采集土壤水分的水分感应部件连接，并且第二处理器8连接有4G传输模块10(第二通信模块)。土壤水分传感器9的供电电缆通过土壤内部、主杆4的通孔走线至蓄电池2。水分感应部件采集土壤的水分信息，并将信息发送至第二处理器8，第二处理器8将信息进行转换处理后通过4G传输模块10传输至数据中心，数据分析中心得到此时土壤的实际含水量。

土壤水分传感器9插设在地表中，较为稳固，但是土壤水分传感器9容易拆卸，偷盗人员将土壤水分传感器9拆卸后将内部的感应部件等设备进行偷盗，因此为了防止这种盗窃行为，土壤水分传感器9的埋设区域设置在高清摄像头6的视野范围内，通过高清摄像头6监控土壤水分传感器9。当然为了防盗，土壤水分传感器9还内置有振动传感器及倾角传感器，振动传感器及倾角传感器与第二处理器8连接，当发生非常规操作时，会通过4G传输模块10进行提示，例如：微信、短信等多种形式通知管理员。

土壤水分传感器9内置GPS模块，GPS模块与第二处理器8连接，实现GPS定位功能；并且内置支持PCI Express Mini Card标准接口的LTE模块，该模块能够向后兼容现存的EDGE和GSM/GPRS网络，以确保在缺乏3G和4G网络的偏远地区也能正常工作。

土壤水分传感器9为低功耗设计，在非工作状态时是处于休眠状态，耗电量极低，可实现连续阴雨20天以上的正常工作；并且土壤水分传感器9可自动或手动调整上传数据的频率；根据降雨量情况可自动加密上传数据频率，自动采集更多有用的土壤水分数据。

关于土壤水分传感器9中，GPS模块、振动及倾角传感器、LTE模块也可以不设置，能够监测土壤水分即可。

数据中心通过高清摄像头6所采集的照片得到农作物的理论需水量，通过土壤水分传感器9得到土壤的实际含水量，进而根据农作物的理论需水量和土壤的实际含水量得到灌溉的水量，以指导灌溉作业的准确进行。

上述实施例中，为了减少线束，高清摄像头6和土壤水分传感器9通过无线通信的方式与数据中心通信，并且通信方式为4G通信，作为其他实施方式，通信方式也可以为其他无线通信方式，例如：GPRS、5G等，而且高清摄像头6和土壤水分传感器9也可以通过有线通信的方式与数据中心通信。

上述实施例中，为了节约能源，供电部分为太阳能供电装置集中供电，作为其他实施方式，视频监测部分和土壤水分监测部分也可以单独采用蓄电池供电，或者采用市电等供电方式，本实用新型对供电装置的形式并不做限制。

上述实施例中，为了避免户外走线，将供电线路从主杆4的通孔中进行走线，作为其他实施方式，也可以直接沿着主杆4的外部走线，主杆4也可以为实心圆柱体，本实用新型对此不做限制。

本实用新型仅设置视频监测部分和土壤水分监测部分，而视频监测部分得到农作物的生长发育情况，土壤水分监测部分得到土壤的实际含水量，生长发育情况和实际含水量已经满足了灌溉的关键需求，不需要再额外增加温度、湿度、风速等传感器(温度、湿度、风速等数据与灌溉量影响很小)，从而大大降低了成本。

Claims (6)

1.一种用于精准节水灌溉的低成本监测系统，其特征在于，包括：

支架，支架上安装有视频监测部分，所述视频监测部分包括第一处理器，第一处理器连接有第一通信模块、摄像头；摄像头朝向地面设置；

土壤水分监测部分，插设在地表中，且插设位置处于所述摄像头的视野范围内；所述土壤水分监测部分包括第二处理器，第二处理器连接有第二通信模块、水分感应部件。

2.根据权利要求1所述的用于精准节水灌溉的低成本监测系统，其特征在于，所述支架顶部设有太阳能板，太阳能板连接有蓄电池，蓄电池连接视频监测部分，为视频监测部分供电；所述蓄电池还通过电缆连接土壤水分监测部分，为土壤水分监测部分供电。

3.根据权利要求2所述的用于精准节水灌溉的低成本监测系统，其特征在于，所述太阳能板通过太阳能控制器连接蓄电池。

4.根据权利要求1所述的用于精准节水灌溉的低成本监测系统，其特征在于，所述支架为空心圆柱体，圆柱体内设置电缆。

5.根据权利要求1所述的用于精准节水灌溉的低成本监测系统，其特征在于，所述第一通信模块和第二通信模块为4G传输模块。

6.根据权利要求1所述的用于精准节水灌溉的低成本监测系统，其特征在于，所述土壤水分监测部分还包括GPS模块、振动及倾角传感器、LTE模块，GPS模块、振动及倾角传感器、LTE模块均与第二处理器连接。

Images