CN215767187U - 一种农作物生长智能监测装置 - Google Patents

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张宇
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Abstract

本实用新型涉及一种农作物生长智能监测装置,涉及农作物监测技术领域。农作物生长智能监测装置包括底座、检测杆、控制箱和太阳能电池板;底座设有供农作物穿过的穿孔,穿孔的孔壁上对称设有连接压力传感器的压力弹簧,穿孔旁设有安装光电开关传感器的立杆;检测杆包括贯穿底座的检测杆体和安装有多个土壤环境监测传感器的检测头;控制箱位于底座上方,内设有PLC控制器、与PLC控制器电连接的蓄电池、空气温湿度传感器和光照传感器,控制箱顶端设有间隔布置的竖直支撑架和竖直调节杆,竖直支撑架的顶端铰接连接有太阳能电池板,竖直调节杆为可伸缩的电动推杆,竖直调节杆的顶端与太阳能电池板连接,能对农作物的生长环境和生长状态进行远程智能监测。

Description

一种农作物生长智能监测装置
技术领域
本实用新型涉及农业种植的技术领域,尤其涉及一种农作物生长智能监测装置。
背景技术
作物指农业上栽培的各种植物、生物的一种,包括粮食作物﹑经济作物(油料作物、蔬菜作物、花、草、树木)两大类,可食用的农作物是人类基本食物的来源之一,“人以食为天”,表达了人与食物的关系。户外农作物对土壤环境及气候的要求非常严苛,特别是在其生长初期,气候的些许变化都很容易导致农作物死亡,造成不可避免的损失。为提高户外尤其是环境波动较大地区的农作物的存活率,可对农作物的生长环境进行监测,并对监测结果进行有效分析,进而对农作物的种植进行科学的指导。
目前针对户外农作物的生长环境进行分析的方法有很多,其中最备受关注的是大数据分析方法。大数据分析方法目前已经渗入到各行各业,包括交通、医疗、饮食、家居、物流、农业等等。但大数据分析通常要以海量的数据为基础,海量数据的收集、传输决定了后续的数据分析应用的经济性、有效性。因此,对户外农作物生长环境的精准监测、收集与传输是进行大数据分析的前提和关键,对于科学指导户外农作物种植,提高作物存活率有着重要的意义。
传统监测方法主要依靠人工完成,观察周期长,操作复杂,准确度得不到保证,监测记录数据质量较差,所能采集的数据量也较少,容易造成资源的浪费和经济的损失。因此传统监测方法已难以适应农业机械化和自动化发展的要求。
实用新型内容
针对现有技术存在的技术问题,本实用新型提出一种农作物生长智能监测装置,采用自动化的方式对农作物周围的环境以及农作物自身的生长状态进行实时监测,解决人工监测误差大、人力成本高、操作复杂的技术问题。
为了解决上述问题,本实用新型的技术方案是这样实现的:
一种农作物生长智能监测装置,包括:
底座,底座的中心位置处设有供农作物穿过的穿孔,穿孔的孔壁上设有关于穿孔的轴线对称布置的两个压力弹簧,每个压力弹簧上均连接有压力传感器,底座上设有至少两根分别位于穿孔的径向两侧的支撑杆,底座上还设有一根位于穿孔旁侧的立杆,立杆为电动推杆并且立杆的活动端上固定有光电开关传感器;
检测杆,包括检测杆体和检测头,检测杆体与检测头连接且检测杆体自上至下贯穿底座并且与底座可拆连接在一起,检测杆体的外周面上设有自上至下等间隔布置的刻度线;
控制箱,固定在支撑杆的顶端,控制箱内设置有PLC控制器和蓄电池,控制箱上设置有空气温湿度传感器和光照传感器,所述蓄电池与PLC控制器连接,PLC控制器分别与压力传感器、立杆、光电开关传感器、温湿度传感器、光照传感器和远程终端连接。
优选地,控制箱的外部固定连接有弧形遮挡板,弧形遮挡板位于空气温湿度传感器和光照传感器的伸出控制箱外的部分的上方。
优选地,所述立杆的顶端设有托架,光电开关传感器固定在托架的上方,托架上设有将光电开关传感器包裹的保护罩,保护罩上在处于光电开关传感器的光输出方向上设有开口以避免遮挡光。
优选地,所述检测杆设有三根且呈圆形阵列分布。
优选地,所述控制箱的远离光照传感器的一侧设置有抽屉,蓄电池与PLC控制器设置在抽屉与光照传感器之间,抽屉具有开关锁并且抽屉的内部设置有隔板,隔板将抽屉内的空间分隔成左右两个区域。
优选地,所述控制器内设有GPS定位模块。
优选地,底座的底部还设置有两对间隔布置的行走轮。
优选地,所述控制箱的顶端间隔布置的竖直支撑架和竖直调节杆,竖直支撑架的顶端铰接连接有太阳能电池板,竖直调节杆为可伸缩的电动推杆,PLC控制器与竖直调节杆控制连接,竖直调节杆的顶端与太阳能电池板连接以在竖直调节杆伸缩时调整太阳能电池板的角度。
优选地,所述检测杆呈圆形阵列或者矩形阵列分布;所述检测头呈圆锥状且圆锥状的尖端位于检测杆的下端以插入至农作物周围的土壤中,检测头内部安装有多个土壤环境监测传感器以实时监测土壤的湿度、温度和PH值;多个所述土壤环境监测传感器均与所述PLC控制器连接。
优选地,所述空气温湿度传感器和光照传感器并排布置并且两者的检测端均伸出控制箱外,控制箱的顶部设有太阳能电池板,太阳能电池板与蓄电池电连接。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果:
本实用新型的农作物生长智能监测装置在使用时,通过将检测杆插入至地面不同深度,以检测土壤内不同深度的温度、湿度和PH值,通过空气温湿度传感器检测农作物生长环境的温度和湿度,通过光照传感器检测农作物生长的光照条件,这些检测数据能够判断周围的环境是否能够适应农作物的生长;在适宜农作物生长的条件下,当农作物的根茎逐渐变大,农作物的生长高度逐渐变高时,此时农作物的根茎会碰撞压力传感器,并挤压两侧的压力弹簧,通过压力传感器检测到的压力信号来判断农作物根茎的生长情况,另外在农作物逐渐长高的过程中,农作物的叶子高度也在逐渐长高,直至遮挡住光电开关传感器,触发光电开关传感器,以检测农作物的生长高度,并且光电开关传感器的高度能够上下调节,以适应农作物的生长状态。由于整个智能监测装置需要实时进行检测,需要耗费电力,在太阳能电池板的作用下,能够对蓄电池进行充电蓄能,从而降低对电能的损耗,更环保。本实用新型的农作物生长智能监测装置既能对农作物的生长环境进行监测,又能对农作物的生长状态进行实时监测,通过控制器连接远程终端,人工可远程实时掌握监测数据,达到智能监控的效果,避免了人工现场监测所造成的人力成本过高、监测误差大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例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本实用新型的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的农作物生长智能监测装置的主视图;
图2是本实用新型的农作物生长智能监测装置的侧视图;
图3是本实用新型的农作物生长智能监测装置中控制箱的结构示意图。
附图标记说明:1-底座,2-检测杆,3-紧固螺母,4-刻度线,5-检测头,6-土壤环境监测传感器,7-穿孔,8-压力弹簧,9-压力传感器,10-支撑杆,11-立杆,12-光电开关传感器,13-控制箱,14-PLC控制器,15-蓄电池,16-竖直支撑架,17-竖直调节杆,18-太阳能电池板,19-托架,20-保护罩,21-抽屉,22-隔板,23-行走轮,24-弧形遮挡板,25-空气温湿度传感器,26-光照传感器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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付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。
如图1、图2所示,农作物生长智能监测装置包括矩形状的底座1、检测杆2、控制箱13和太阳能电池板18。
具体的,底座1的中心位置处设有供农作物穿过的穿孔7,穿孔7的孔壁上设有关于穿孔7的轴线对称布置的两个压力弹簧8,每个压力弹簧8上均连接有压力传感器9。底座1上设有四根分别位于穿孔7的径向两侧的支撑杆10,底座1上还设有一根位于穿孔7旁侧的立杆11。立杆11和支撑杆10均为电动推杆,立杆11的活动端设有Y字形的托架19,托架19上固定有光电开关传感器12,托架19上设有将光电开关传感器12包裹的保护罩20,保护罩20上在处于光电开关传感器12的光输出方向上设有开口以避免遮挡光。光电开关传感器12用于监测农作物的生长高度,当农作物生长至设定高度时将光电开关传感器遮挡,以触发光电开关传感器12。
检测杆2为竖直杆,设有三根且呈圆形阵列分布。检测杆2包括检测杆体和检测头5,检测杆体自上至下贯穿底座1,检测杆体具有外螺纹段,通过紧固螺母3与底座1可拆连接在一起。检测杆体的外周面上设有自上至下等间隔布置的刻度线4,检测头5呈圆锥状且圆锥状的尖端位于检测杆2的下端以便于插入至农作物周围的土壤中。检测杆体上的刻度线4表示检测头5插入土壤中的深度,检测头5上设有多个安装孔,安装孔内安装有多个土壤环境监测传感器6,多个土壤环境监测传感器6包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、pH值传感器,以对应实时监测土壤的湿度、温度和PH值。
控制箱13固定在各个支撑杆10的顶端,控制箱13内设置有PLC控制器14、与PLC控制器14电连接的蓄电池15、空气温湿度传感器25和光照传感器26。其中,PLC控制器为现有技术,用于与远程终端连接,并且其内设置有GPS定位模块,以定位整个智能监测装置的位置。空气温湿度传感器25和光照传感器26并排布置并且两者的检测端均伸出控制箱13外,控制箱13的外部固定连接有弧形遮挡板24,弧形遮挡板24位于空气温湿度传感器25和光照传感器26的伸出控制箱13外的部分的上方,这样在雨雪天时,弧形遮挡板24可以遮挡雨雪,以避免空气温湿度传感器25和光照传感器26损坏,增加两个传感器的使用寿命。
如图3所示,控制箱13的远离光照传感器26的一侧设置有抽屉21,蓄电池15与PLC控制器14设置在抽屉21与光照传感器26之间。抽屉21具有开关锁并且抽屉21的内部设置有隔板22,隔板22将抽屉内的空间分隔成左右两个区域,可用于放置备用的传感器等工具。
控制箱13的顶端设有间隔布置的竖直支撑架16和竖直调节杆17,竖直支撑架16的顶端铰接连接有上述太阳能电池板18,太阳能电池板18通过光伏控制器与蓄电池15电连接。竖直调节杆17为可伸缩的电动推杆,并且竖直调节杆17的顶端与太阳能电池板18连接,以在竖直调节杆17伸缩时调整太阳能电池板18的角度,使太阳能电池板18能够全面被光照射。
本实施例中,PLC控制器14与空气温湿度传感器25、光照传感器26、土壤环境监测传感器6和光电开关传感器12均通讯连接以接收检测数据信号,并将检测到的数据信号传递给远程终端。PLC控制器14与竖直调节杆17、支撑杆10和立杆11均控制连接,蓄电池15与空气温湿度传感器25、光照传感器26、土壤环境监测传感器6、立杆11、竖直调节杆17均电连接。
为方便农作物生长智能监测装置移动,在底座1的底部还设置有两对间隔布置的行走轮23。
本实用新型的农作物生长智能监测装置在使用时,通过将三根检测杆2插入至地面不同深度,以通过检测头5处的土壤环境监测传感器6检测土壤内不同深度的温度、湿度和PH值;通过空气温湿度传感器25检测农作物生长环境的温度和湿度,通过光照传感器26检测农作物生长的光照条件,这些检测数据能够判断周围的环境是否能够适应农作物的生长。在适宜农作物生长的条件下,当农作物的根茎逐渐变大,农作物的生长高度逐渐变高时,此时农作物的根茎会碰撞压力传感器9,随着农作物根茎的不断变粗,会挤压两侧的压力弹簧8,通过压力传感器9检测到的压力信号来判断农作物根茎的生长情况;另外在农作物逐渐长高的过程中,农作物的叶子高度也在逐渐长高,直至遮挡住光电开关传感器12,触发光电开关传感器12,以检测农作物的生长高度,并且光电开关传感器12的高度能够上下调节,以适应农作物的生长高度变化。光电开关传感器12探测是否有农作物时,监测时间为一小时,若农作物持续在光电开关传感器的监测范围内超过一小时,视为有效监测,此时PLC控制器控制立杆进行高度调节,直至下次光电开关传感器12发出信号。由于整个智能监测装置需要实时进行检测,需要耗费电力,在太阳能电池板18的作用下,能够对蓄电池15进行充电蓄能,从而降低对电能的损耗,更环保。
本实用新型的农作物生长智能监测装置既能对农作物的生长环境进行监测,又能对农作物的生长状态进行实时监测,通过控制器连接远程终端,人工可远程实时掌握监测数据,达到智能监控的效果,避免了人工现场监测所造成的人力成本过高、监测误差大的问题。
在其他实施例中,检测杆也可以呈矩形阵列分布有四个以上,以减少监测误差。
在其他实施例中,也可以不设置行走轮,此时在整个智能监测装置重量较轻的情况下,可以直接人工搬运。
在其他实施例中,若整个装置长时间处于阳光高照的天气中时,也可以不设置弧形遮挡板。
以上所述的本实用新型的实施方式,并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包括在本实用新型的权利要求保护范围之内。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释,其并不是对本实用新型的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种农作物生长智能监测装置,其特征在于,包括:
底座,底座的中心位置处设有供农作物穿过的穿孔,穿孔的孔壁上设有关于穿孔的轴线对称布置的两个压力弹簧,每个压力弹簧上均连接有压力传感器,底座上设有至少两根分别位于穿孔的径向两侧的支撑杆,底座上还设有一根位于穿孔旁侧的立杆,立杆为电动推杆并且立杆的活动端上固定有光电开关传感器;
检测杆,包括检测杆体和检测头,检测杆体与检测头连接,检测杆体自上至下贯穿底座并且与底座可拆连接在一起,检测杆体的外周面上设有自上至下等间隔布置的刻度线;
控制箱,固定在支撑杆的顶端,控制箱内设置有PLC控制器和蓄电池,控制箱上设置有空气温湿度传感器和光照传感器,所述蓄电池与PLC控制器连接,PLC控制器分别与压力传感器、立杆、光电开关传感器、温湿度传感器、光照传感器和远程终端连接。
2.根据权利要求1所述的农作物生长智能监测装置,其特征在于,控制箱的外部固定连接有弧形遮挡板,弧形遮挡板位于空气温湿度传感器和光照传感器的伸出控制箱外的部分的上方。
3.根据权利要求1所述的农作物生长智能监测装置,其特征在于,所述立杆的顶端设有托架,光电开关传感器固定在托架的上方,托架上设有将光电开关传感器包裹的保护罩,保护罩上在处于光电开关传感器的光输出方向上设有开口以避免遮挡光。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的农作物生长智能监测装置,其特征在于,所述检测杆设有三根且呈圆形阵列分布。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的农作物生长智能监测装置,其特征在于,所述控制箱的远离光照传感器的一侧设置有抽屉,蓄电池与PLC控制器设置在抽屉与光照传感器之间,抽屉具有开关锁并且抽屉的内部设置有隔板,隔板将抽屉内的空间分隔成左右两个区域。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的农作物生长智能监测装置,其特征在于,所述控制器内设有GPS定位模块。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的农作物生长智能监测装置,其特征在于,底座的底部还设置有两对间隔布置的行走轮。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的农作物生长智能监测装置,其特征在于,所述控制箱的顶端间隔布置的竖直支撑架和竖直调节杆,竖直支撑架的顶端铰接连接有太阳能电池板,竖直调节杆为可伸缩的电动推杆,PLC控制器与竖直调节杆控制连接,竖直调节杆的顶端与太阳能电池板连接以在竖直调节杆伸缩时调整太阳能电池板的角度。
9.根据权利要求1所述的农作物生长智能监测装置,其特征在于,所述检测杆呈圆形阵列或者矩形阵列分布;所述检测头呈圆锥状且圆锥状的尖端位于检测杆的下端以插入至农作物周围的土壤中,检测头内部安装有多个土壤环境监测传感器以实时监测土壤的湿度、温度和PH值;多个所述土壤环境监测传感器均与所述PLC控制器连接。
10.根据权利要求1所述的农作物生长智能监测装置,其特征在于,所述空气温湿度传感器和光照传感器并排布置并且两者的检测端均伸出控制箱外,控制箱的顶部设有太阳能电池板,太阳能电池板与蓄电池电连接。
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