CN215177887U - 一种新型智能温室环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型智能温室环境监测装置，包括监测端和中心端，所述中心端通过蓝牙技术与所述监测端进行双向无线通信，发送调节控制命令并接收环境监测数据；所述监测端通过两个气候环境传感器组对温室内待测点的气候环境参数进行两路传感器数据融合监测，通过三个土壤环境传感器组对待测点的土壤环境参数进行三路传感器数据融合监测，有效提高了温室环境参数监测的全面性和精确度，所有传感器组分布安装在一个支架上并且两个气候环境传感器组的高度可实现电动控制调节，能够很好地适应作物植株高度的生长变化，不仅大大增加了使用的便捷性而且为温室作物生长环境的精准测控提供了更有力的支持。

Description

一种新型智能温室环境监测装置

技术领域

本实用新型涉及温室大棚监测技术领域，具体为一种新型智能温室环境监测装置。

背景技术

近年来，设施农业快速发展，智能温室大棚得到广泛应用。对棚内作物生长环境的实时监测是棚内环境参数调节的基础，对作物生长意义重大，得到人们日益广泛的关注。棚内作物生长环境包括气候环境和土壤环境。对气候环境的监测主要针对棚内空气中的二氧化碳、氧气、空气温度、空气湿度、光照强度等；对土壤环境的监测主要针对土壤水分、养分参数等。

现有温室大棚环境监测装置或系统在环境参数监测的全面性、精确度以及装置使用的便捷性等方面依然存在不足。首先，因传感器误差波动、实时干扰、监测点土壤干湿不均、空气飘散等原因造成监测结果误差较大甚至错误的现象屡见不鲜。另外，现有监测装置或系统的传感器节点多为固定位置安装，安装后的气候环境传感器位置难于随作物生长高度而动态调节，监测到的参数往往与植株附近参数存在差异，并且当植株高度盖过监测装置时监测精度会受到严重影响，不利于作物生长的精准调控。中国专利 (202020152977.6)提出了一种温室环境检测装置，实现了检测机构的高度调节，但须通过手摇方式控制高度调节，在作物垄间操作仍不够方便，并且不能实现气候环境参数和土壤环境参数的一体式采集。

实用新型内容

本实用新型提供了一种新型智能温室环境监测装置，解决了上述背景技术中提出的问题，提高了参数监测的全面性、精确度以及使用的便捷性，为温室大棚作物生长环境的精准测控提供了更有力的支持。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种新型智能温室环境监测装置，包括监测端和中心端，监测端和中心端之间通过蓝牙技术实现双向无线通信；

上述监测端包括检测和控制核心模块、气候环境传感器组一、气候环境传感器组二、土壤环境传感器组一、土壤环境传感器组二、土壤环境传感器组三、横杆升降电机控制模块、监测端蓝牙无线通信模块及太阳能蓄电池与稳压模块；所述气候环境传感器组一、气候环境传感器组二、土壤环境传感器组一、土壤环境传感器组二、土壤环境传感器组三、横杆升降电机控制模块、监测端蓝牙无线通信模块分别与所述检测和控制核心模块的相应端脚进行电连接；所述太阳能蓄电池与稳压模块分别连接所述检测和控制核心模块、气候环境传感器组一、气候环境传感器组二、土壤环境传感器组一、土壤环境传感器组二、土壤环境传感器组三、横杆升降电机控制模块、监测端蓝牙无线通信模块的电源端；

所述检测和控制核心模块、气候环境传感器组一、气候环境传感器组二、土壤环境传感器组一、土壤环境传感器组二、土壤环境传感器组三、横杆升降电机控制模块、监测端蓝牙无线通信模块、太阳能蓄电池与稳压模块分布安装在一个支架上；所述支架包括底座、竖杆、横竖杆连接件、左横杆、右横杆、横杆滑块、棘轮齿轮、棘轮卡件及顶端连杆；所述底座的底面绕中心均匀分布有三个中空尖锥；所述土壤环境传感器组一、土壤环境传感器组二、土壤环境传感器组三分别安装在所述三个尖锥上；所述底座的上面中心位置垂直固定安装有竖杆；所述竖杆为中空方管且左右两侧分别设有垂直齿条、前后两侧分别设有垂直滑槽；所述横竖杆连接件为长方杆金属件且左右两端分别固定安装有左横杆和右横杆，所述左横杆的左端固定连接有气候环境传感器组一，所述右横杆的右端固定连接有气候环境传感器组二；所述横竖杆连接件的中部垂直开有与竖杆适配的方形通孔，所述竖杆穿过所述方形通孔垂直安装，所述横竖杆连接件方形通孔的左右两侧分别开有垂直通槽，所述方形通孔的前后两侧分别安装有与竖杆垂直滑槽对应的横杆滑块；所述横竖杆连接件方形通孔的右侧垂直通槽上水平安装有横杆升降电机控制模块，横杆升降电机控制模块的电机输出轴上安装有齿轮，所述齿轮适配于通槽内并与所述竖杆的右侧齿条啮合；所述横竖杆连接件方形通孔的左侧垂直通槽内水平安装有棘轮齿轮，所述棘轮齿轮的中心轴通过棘轮卡件固定卡装在通槽两壁上，所述棘轮齿轮与所述竖杆的左侧齿条啮合；所述顶端连杆铰接安装在竖杆的顶端；所述太阳能蓄电池与稳压模块铰接安装在顶端连杆的顶端；所述检测和控制核心模块和所述监测端蓝牙无线通信模块固定安装在顶端连杆的两个相对的侧面上；

上述中心端包括中心端处理器、中心端蓝牙无线通信模块、显示模块和键盘模块；所述中心端蓝牙无线通信模块、显示模块和键盘模块分别与所述中心端处理器的相应端脚进行电连接。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型设计合理、使用方便，首先，使用本实用新型时，将监测端放置在垄间待测位置，然后只需通过向其底座的上面施力便可使三个尖锥插入泥土中，在方便地实现监测端固定安放的同时完成尖锥上三个土壤环境传感器组与作物根系土层的密切接触；第二，随着作物植株高度的生长变化，用户可通过中心端的键盘模块输入调节指令，中心端通过蓝牙无线通信网络向监测端传送指令，监测端通过控制横杆升降电机控制模块来方便地实现左右横杆及其两个气候环境传感器组的高度调节并利用棘轮齿轮的防反转作用防止横杆滑落，充分避免植株高度对监测精度的不利影响，并有效提高了监测装置的使用便捷性。

2、本实用新型同时使用气候环境传感器组一、气候环境传感器组二两个气候环境传感器组对温室大棚内待测点的气候环境参数进行监测；每个气候环境传感器组内都设有二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器；对同一参数，将气候环境传感器组一内的此参数传感器的输出数据和气候环境传感器组二 内的此参数传感器的输出数据进行双传感器数据融合计算后的结果作为此参数的精确监测输出值，优选的，可采用均值法，将两路传感器输出数据的算术平均值作为此参数的精确监测输出值，有效提高了温室大棚内气候环境参数的监测精度。

3、本实用新型同时使用土壤环境传感器组一、土壤环境传感器组二、土壤环境传感器组三三个土壤环境传感器组对待测点的土壤环境参数进行监测，每个土壤环境传感器组内都设有土壤水分传感器、土壤养分传感器；对同一参数，将土壤环境传感器组一内的此参数传感器的输出数据、土壤环境传感器组二内的此参数传感器的输出数据以及土壤环境传感器组三内的此参数传感器的输出数据进行三路传感器数据融合计算后的结果作为此参数的精确监测输出值，优选的，可采用均值法，将三路传感器输出数据的算术平均值作为此参数的精确监测输出值，有效提高了土壤环境参数的监测精度。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的监测端安装结构示意图。

图3为本实用新型的监测端横竖杆连接结构俯视图。

图中各标号表示为：1：检测和控制核心模块、201：气候环境传感器组一、202：气候环境传感器组二、301：土壤环境传感器组一、302：土壤环境传感器组二、303：土壤环境传感器组三、4：横杆升降电机控制模块、5：监测端蓝牙无线通信模块、6：太阳能蓄电池与稳压模块、7：底座、8：竖杆、9：横竖杆连接件、1001：左横杆、1002：右横杆、11：横杆滑块、12：棘轮齿轮、13：棘轮卡件、14：顶端连杆、15：中心端处理器、16：中心端蓝牙无线通信模块、17：显示模块、18：键盘模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

由图1~3所示的实施例可知，本实用新型提供一种技术方案：

一种新型智能温室环境监测装置，包括监测端和中心端，所述监测端和所述中心端之间通过蓝牙技术实现双向无线通信。

参见图1，上述监测端包括检测和控制核心模块 1、气候环境传感器组一201、气候环境传感器组二202、土壤环境传感器组一301、土壤环境传感器组二302、土壤环境传感器组三303、横杆升降电机控制模块4、监测端蓝牙无线通信模块5、太阳能蓄电池与稳压模块6；所述气候环境传感器组一201、气候环境传感器组二202、土壤环境传感器组一301、土壤环境传感器组二302、土壤环境传感器组三303、横杆升降电机控制模块4、监测端蓝牙无线通信模块5分别与所述检测和控制核心模块1的相应端脚进行电连接；所述太阳能蓄电池与稳压模块6分别连接所述检测和控制核心模块1、气候环境传感器组一201、气候环境传感器组二202、土壤环境传感器组一301、土壤环境传感器组二302、土壤环境传感器组三303、横杆升降电机控制模块4、监测端蓝牙无线通信模块5的电源端；

参见图2~3，所述检测和控制核心模块1、气候环境传感器组一201、气候环境传感器组二202、土壤环境传感器组一301、土壤环境传感器组二302、土壤环境传感器组三303、横杆升降电机控制模块4、监测端蓝牙无线通信模块5、太阳能蓄电池与稳压模块6分布安装在一个支架上；所述支架包括底座7、竖杆8、横竖杆连接件9、左横杆1001、右横杆1002、横杆滑块11、棘轮齿轮12、棘轮卡件13、顶端连杆14；所述底座7的底面绕中心均匀分布有三个中空尖锥；所述土壤环境传感器组一301、土壤环境传感器组二302、土壤环境传感器组三303分别安装在所述三个尖锥上；所述底座7的上面中心位置垂直固定安装有竖杆8；所述竖杆8为中空方管且左右两侧分别设有垂直齿条、前后两侧分别设有垂直滑槽；所述横竖杆连接件9为长方杆金属件且左右两端分别固定安装有左横杆1001和右横杆1002，所述左横杆1001的左端固定连接有气候环境传感器组一201，所述右横杆1002的右端固定连接有气候环境传感器组二202；所述横竖杆连接件9的中部垂直开有与竖杆8适配的方形通孔，所述竖杆8穿过所述方形通孔垂直安装，所述横竖杆连接件9方形通孔的左右两侧分别开有垂直通槽，所述方形通孔的前后两侧分别安装有与竖杆8垂直滑槽对应的横杆滑块11；所述横竖杆连接件9方形通孔的右侧垂直通槽上水平安装有横杆升降电机控制模块4，所述横杆升降电机控制模块4的电机输出轴上安装有齿轮，所述齿轮适配于通槽内并与所述竖杆8的右侧齿条啮合；所述横竖杆连接件9方形通孔的左侧垂直通槽内水平安装有棘轮齿轮12，所述棘轮齿轮12的中心轴通过棘轮卡件13固定卡装在通槽两壁上，所述棘轮齿轮12与所述竖杆8的左侧齿条啮合；所述顶端连杆14铰接安装在竖杆8的顶端；所述太阳能蓄电池与稳压模块6铰接安装在顶端连杆14的顶端；所述检测和控制核心模块1和所述监测端蓝牙无线通信模块5固定安装在顶端连杆14的两个相对的侧面上；

参见图1，上述中心端包括中心端处理器15、中心端蓝牙无线通信模块16、显示模块17和键盘模块18；所述中心端蓝牙无线通信模块16、显示模块17和键盘模块18分别与所述中心端处理器15的相应端脚进行电连接。

使用时：将本实用新型的监测端放置在垄间待测位置，然后只需通过向底座7的上面施力便可使三个尖锥插入泥土中，在方便地实现监测端固定安放的同时完成尖锥上三个土壤环境传感器组与作物根系土层的密切接触；使用过程中，随着作物高度的生长，用户可通过中心端的键盘模块18输入调节指令，中心端通过蓝牙无线通信网络向监测端传送指令，监测端通过控制横杆升降电机模块4来方便地实现左右横杆及其两个气候环境传感器组的高度调节并利用棘轮齿轮12的防反转作用防止横杆滑落，充分避免植株高度对监测精度的不利影响，并有效提高了检测装置的使用便捷性。当需要降低横杆高度时，只需扳开棘轮卡件13使棘轮齿轮12与竖杆8的左侧齿条分离，调整好横杆高度后重新卡紧棘轮卡件13即可。另外，本实用新型同时使用气候环境传感器组一201、气候环境传感器组二202两个气候环境传感器组对温室大棚内待测点的气候环境参数进行监测，每个气候环境传感器组内都设有二氧化碳浓度传感器、氧气浓度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器，对同一参数，将气候环境传感器组一201内的此参数传感器的输出数据和气候环境传感器组二202内的此参数传感器的输出数据进行双传感器数据融合计算后的结果作为此参数的精确监测输出值，优选的，可采用均值法，将两路传感器输出数据的算术平均值作为此参数的精确监测输出值，有效提高了温室大棚内气候环境参数的监测精度。此外，本实用新型同时使用土壤环境传感器组一301、土壤环境传感器组二302、土壤环境传感器组三303三个土壤环境传感器组对待测点的土壤环境参数进行监测，每个土壤环境传感器组内都设有土壤水分传感器、土壤养分传感器，对同一参数，将土壤环境传感器组一301内的此参数传感器的输出数据、土壤环境传感器组二302内的此参数传感器的输出数据以及土壤环境传感器组三303内的此参数传感器的输出数据进行三路传感器数据融合计算后的结果作为此参数的精确监测输出值，优选的，可采用均值法，将三路传感器输出数据的算术平均值作为此参数的精确监测输出值，有效提高了土壤环境参数的监测精度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的其它实施方式。凡在本实用新型的核心技术之内所做的任何等同替换，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (1)

1.一种新型智能温室环境监测装置，其特征在于：包括监测端和中心端，所述监测端和所述中心端之间通过蓝牙技术实现双向无线通信，所述监测端包括检测和控制核心模块(1)、气候环境传感器组一(201)、气候环境传感器组二(202)、土壤环境传感器组一(301)、土壤环境传感器组二(302)、土壤环境传感器组三(303)、横杆升降电机控制模块(4)、监测端蓝牙无线通信模块(5)及太阳能蓄电池与稳压模块(6)，所述气候环境传感器组一(201)、气候环境传感器组二(202)、土壤环境传感器组一(301)、土壤环境传感器组二(302)、土壤环境传感器组三(303)、横杆升降电机控制模块(4)、监测端蓝牙无线通信模块(5)分别与所述检测和控制核心模块(1)的相应端脚进行电连接，所述太阳能蓄电池与稳压模块(6)分别连接所述检测和控制核心模块(1)、气候环境传感器组一(201)、气候环境传感器组二(202)、土壤环境传感器组一(301)、土壤环境传感器组二(302)、土壤环境传感器组三(303)、横杆升降电机控制模块(4)、监测端蓝牙无线通信模块(5)的电源端；

所述检测和控制核心模块(1)、气候环境传感器组一(201)、气候环境传感器组二(202)、土壤环境传感器组一(301)、土壤环境传感器组二(302)、土壤环境传感器组三(303)、横杆升降电机控制模块(4)、监测端蓝牙无线通信模块(5)、太阳能蓄电池与稳压模块(6)分布安装在一个支架上，所述支架包括底座(7)、竖杆(8)、横竖杆连接件(9)、左横杆(1001)、右横杆(1002)、横杆滑块(11)、棘轮齿轮(12)、棘轮卡件(13)及顶端连杆(14)，所述底座(7)的底面绕中心均匀分布有三个中空尖锥，所述土壤环境传感器组一(301)、土壤环境传感器组二(302)、土壤环境传感器组三(303)分别安装在所述三个尖锥上，所述底座(7)的上面中心位置垂直固定安装有竖杆(8)，所述竖杆(8)为中空方管且左右两侧分别设有垂直齿条、前后两侧分别设有垂直滑槽，所述横竖杆连接件(9)为长方杆金属件且左右两端分别固定安装有左横杆(1001)和右横杆(1002)，所述左横杆(1001)的左端固定连接有气候环境传感器组一(201)，所述右横杆(1002)的右端固定连接有气候环境传感器组二(202)，所述横竖杆连接件(9)的中部垂直开有与竖杆(8)适配的方形通孔，所述竖杆(8)穿过所述方形通孔垂直安装，所述横竖杆连接件(9)方形通孔的左右两侧分别开有垂直通槽，所述方形通孔的前后两侧分别安装有与竖杆(8)垂直滑槽对应的横杆滑块(11)，所述横竖杆连接件(9)方形通孔的右侧垂直通槽上水平安装有横杆升降电机控制模块(4)，横杆升降电机控制模块(4)的电机输出轴上安装有齿轮，所述齿轮适配于通槽内并与所述竖杆(8)的右侧齿条啮合；所述横竖杆连接件(9)方形通孔的左侧垂直通槽内水平安装有棘轮齿轮(12)，所述棘轮齿轮(12)的中心轴通过棘轮卡件(13)固定卡装在通槽两壁上，所述棘轮齿轮(12)与所述竖杆(8)的左侧齿条啮合，所述顶端连杆(14)铰接安装在竖杆(8)的顶端；所述太阳能蓄电池与稳压模块(6)铰接安装在顶端连杆(14)的顶端，所述检测和控制核心模块(1)和所述监测端蓝牙无线通信模块(5)固定安装在顶端连杆(14)的两个相对的侧面上；

上述中心端包括中心端处理器(15)、中心端蓝牙无线通信模块(16)、显示模块(17)和键盘模块(18)，所述中心端蓝牙无线通信模块(16)、显示模块(17)和键盘模块(18)分别与所述中心端处理器(15)的相应端脚进行电连接。

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