CN216132977U - 一种烟草生长数据采集与监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟草生长数据采集与监测装置，包括巡逻车、通讯模块、摄像模块、土壤水分传感器、pH值传感器、气象监测单元和控制模块，通讯模块、摄像模块、土壤水分传感器、pH值传感器和气象监测单元分别与控制模块电连接，摄像模块用于拍摄烟草生长状况图像，并向控制模块传输，且摄像模块通过第一机械手连接在巡逻车上，土壤水分传感器用于检测土壤的水分含量信息，并向控制模块传输，土壤水分传感器通过第二机械手连接在巡逻车上，pH值传感器用于检测土壤的pH值信息，并控制模块传输，pH值传感器也设置在第二机械手上，气象监测单元用于获取烟草生长环境的气象信息；优点是能较为全面的自动监测烟草的生长数据，省时省力。

Description

一种烟草生长数据采集与监测装置

技术领域

本实用新型涉及植物生长监测领域，尤其涉及一种烟草生长数据采集与监测装置。

背景技术

烟草种植区域和生产布局相对来说较为松散，不易管理和规模化，生产品质随区域分布参差不齐，生产技术有待调整优化和进一步发展转型，烟草的管理需要大量的人力，在烟草的生长过程中需要多次监测烟草的各方面情况，尤其是大面积的烟草种植区，一次监测过程复杂且问题复杂多样，记录后寻求解决方法容易遗忘个别问题，还容易造成监测不彻底，未发现问题可能影响烟草后期的生长及品质，且需要耗费大量的人力。

经我们研究发现，目前国内外烟草生产数据与现代科技结合较少，市面上暂时没有发现有功能较全的、类似的装置。随着人们生活水平的提高，对烟草的需求越来越大，传统的生产监测方式效率较低，所以，开发烟叶生长数据采集与监测装置有较强的现实意义。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种烟草生长数据采集与监测装置，其能较为全面的自动监测烟草的生长数据，省时省力。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种烟草生长数据采集与监测装置，包括巡逻车、通讯模块、摄像模块、土壤水分传感器、pH值传感器、气象监测单元和控制模块，所述通讯模块、所述摄像模块、所述土壤水分传感器、所述pH值传感器和所述气象监测单元分别与所述控制模块电连接，所述摄像模块用于拍摄烟草生长状况图像，并向所述控制模块传输，且所述摄像模块通过第一机械手连接在所述巡逻车上，所述土壤水分传感器用于检测土壤的水分含量信息，并向所述控制模块传输，所述土壤水分传感器通过第二机械手连接在所述巡逻车上，所述pH值传感器用于检测土壤的pH值信息，并向所述控制模块传输，所述pH值传感器也设置在所述第二机械手上，所述气象监测单元用于获取烟草生长环境的气象信息，并向所述控制模块传输，所述控制模块用于将生长状况图像、水分含量信息、pH值信息以及气象信息通过所述通讯模块向远程后台传输。

所述第二机械手包括立座、转盘、纵向板和安装板，所述立座固定在所述巡逻车的上端，所述转盘通过转动机构可转动连接在所述立座的上端，所述转盘上还设置有用于驱动所述纵向板水平运动的位移机构，所述安装板与所述纵向板之间设置有用于驱动所述安装板上下运动的升降机构，所述土壤水分传感器和所述pH值传感器分别固定在所述安装板的下端。该结构中，通过转动机构、位移机构和升降机构的设置，使得安装板能实现一定范围内周向运动、水平直线移动以及上下直线移动，有利于将土壤水分传感器和pH值传感器插入土中进行检测，以获得需要的监测信息。

所述转动机构包括转动电机，所述转动电机固定在所述立座内，且所述转动电机的输出轴与所述转盘的下端相固定。该结构中，当转动电机工作时，带动转盘转动，从而第一电缸也随着转盘而转动，结构简单且易于控制，同时为了使转盘转动更顺畅，可在转盘和立座之间设置轴承。

所述位移机构包括第一电缸，所述第一电缸水平固定在所述转盘上，且所述第一电缸的活塞杆与所述纵向板相固定。该结构中，第一电缸为现有技术，第一电缸的活塞杆与纵向板固定，当第一电缸工作时，能够带动纵向板水平移动，从而实现纵向板靠近或远离巡逻车，结构简单且实用。

所述升降机构包括第二电缸和第三电缸，所述第二电缸竖直固定在所述纵向板上，所述第二电缸的活塞杆上连接有固定板，所述固定板与所述纵向板之间设置有多根第一导向轴，所述第三电缸通过多根固定轴连接在所述固定板的下端，所述安装板固定在所述第三电缸的活塞杆上。该结构中，第二电缸和第三电缸均为现有技术，第二电缸竖直固定在纵向板上，其所起到的作用是粗调固定板的高度，第三电缸连接在固定板上，其作用是精确调节安装板的高度位置，这样通过第二电缸和第三电缸的配合，实现土壤水分传感器和pH值传感器精确插入到所到监测的土壤范围，此外也扩大了升降的行程。

所述气象监测单元包括光照检测模块、风速风向检测模块、雨雪检测模块以及气压检测模块，所述光照检测模块、所述风速风向检测模块、所述雨雪检测模块以及所述气压检测模块分别与所述控制模块电连接，所述光照检测模块用于采集光照信息，所述光照检测模块的型号为BH1750，所述风速风向检测模块用于采集风速风向信息，所述风速风向检测模块的型号为DP-HFY-1A，所述雨雪检测模块用于检测雨雪信息，所述雨雪检测模块的型号为TR-YX，所述气压检测模块用于检测气压信息，所述气压检测模块的型号为BMP180。该结构中，光照检测模块、风速风向检测模块、雨雪检测模块以及气压检测模块均为现有技术，控制模块采用树莓派4b型号的主控电路板，其上搭载有博通的BCM2711处理器，光照监测模块用于获取烟草当前生长环境的光照强度，风速风向检测模块用于获取烟草当前生长环境的风速风向信息，雨雪检测模块用于判断烟草当前生长环境是否下雨或下雪，气压检测模块则用于获取烟草当前生长环境的大气压值，这些信息反馈给控制模块，控制模块再通过通讯模块发送给远程后台进行备份查看。

所述土壤水分传感器的型号为DHT11，所述pH值传感器的型号为PH-TRSJ。

所述巡逻车上设置有履带行进模块，所述巡逻车的前侧设置有红外避障模块，所述红外避障模块以及所述履带行进模块分别与所述控制模块电连接。该结构中，红外避障模块为现有技术，其能区分路上障碍物，并反馈给控制模块，控制模块控制履带行进模块调整前进方向，实现自主避障循迹。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：摄像模块通过第一机械手连接在巡逻车上，从而能够拍摄多角度的烟草生长状况图像，并向控制模块传输；土壤水分传感器和pH值传感器由于需要进行插入土中的动作，因此通过第二机械手连接在巡逻车上，以获取烟草生长的土壤水分含量信息以及pH值信息，气象监测单元集成在巡逻车上，其能够获取烟草生长环境的气象信息，控制模块将生长状况图像、水分含量信息、pH值信息以及气象信息通过通讯模块向远程后台传输，一方面能够进行实时查阅，另一方面也能够进行统计分析，实现对烟草进行全面数据监测；本实用新型能较为全面的自动监测烟草的生长数据，省时省力。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型中第二机械手的立体结构示意图；

图3为本实用新型中转机构的立体结构示意图；

图4为本实用新型中电路部分的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施例一：如图所示，一种烟草生长数据采集与监测装置，包括巡逻车11、通讯模块12、摄像模块13、土壤水分传感器14、pH值传感器15、气象监测单元2和控制模块3，通讯模块12、摄像模块13、土壤水分传感器14、pH值传感器15和气象监测单元2分别与控制模块3电连接，摄像模块13用于拍摄烟草生长状况图像，并向控制模块3传输，且摄像模块13通过第一机械手4连接在巡逻车11上，土壤水分传感器14用于检测土壤的水分含量信息，并向控制模块3传输，土壤水分传感器14通过第二机械手5连接在巡逻车11上，pH值传感器15用于检测土壤的pH值信息，并控制模块3传输，pH值传感器15也设置在第二机械手5上，气象监测单元2用于获取烟草生长环境的气象信息，并向控制模块3传输，控制模块3用于将生长状况图像、水分含量信息、pH值信息以及气象信息通过通讯模块12向远程后台传输。

实施例二：如图所示，其他结构与实施例一相同，其不同之处在于，第二机械手5包括立座51、转盘52、纵向板53和安装板54，立座51固定在巡逻车11的上端，转盘52通过转动机构可转动连接在立座51的上端，转盘52上还设置有用于驱动纵向板53水平运动的位移机构，安装板54与纵向板53之间设置有用于驱动安装板54上下运动的升降机构57，土壤水分传感器14和pH值传感器15分别固定在安装板54的下端。该结构中，通过转动机构、位移机构和升降机构57的设置，使得安装板54能实现一定范围内周向运动、水平直线移动以及上下直线移动，有利于将土壤水分传感器14和pH值传感器15插入土中进行检测，以获得需要的监测信息。

转动机构包括转动电机55，转动电机55固定在立座51内，且转动电机55的输出轴与转盘52的下端相固定。该结构中，当转动电机55工作时，带动转盘52转动，从而第一电缸56也随着转盘52而转动，结构简单且易于控制，同时为了使转盘52转动更顺畅，可在转盘52和立座51之间设置轴承。

位移机构包括第一电缸56，第一电缸56水平固定在转盘52上，且第一电缸56的活塞杆与纵向板53相固定。该结构中，第一电缸56为现有技术，第一电缸56的活塞杆与纵向板53固定，当第一电缸56工作时，能够带动纵向板53水平移动，从而实现纵向板53靠近或远离巡逻车11，结构简单且实用。

实施例三：如图所示，其他结构与实施例二相同，其不同之处在于，升降机构57包括第二电缸571和第三电缸572，第二电缸571竖直固定在纵向板53上，第二电缸571的活塞杆上连接有固定板573，固定板573与纵向板53之间设置有多根第一导向轴，第三电缸572通过多根固定轴574连接在固定板573的下端，安装板54固定在第三电缸572的活塞杆上。该结构中，第二电缸571和第三电缸572均为现有技术，第二电缸571竖直固定在纵向板53上，其所起到的作用是粗调固定板573的高度，第三电缸572连接在固定板573上，其作用是精确调节安装板54的高度位置，这样通过第二电缸571和第三电缸572的配合，实现土壤水分传感器14和pH值传感器15精确插入到所到监测的土壤范围，此外也扩大了升降的行程。

第一机械手4为现有技术，其具有上下、前后、左右以及周向的自由度，从而实现摄像模块13多角度的拍摄，以获得较为清洗的图像。

气象监测单元2包括光照检测模块21、风速风向检测模块22、雨雪检测模块23以及气压检测模块24，光照检测模块21、风速风向检测模块22、雨雪检测模块23以及气压检测模块24分别与控制模块3电连接，光照检测模块21用于采集光照信息，光照检测模块21的型号为BH1750，风速风向检测模块22用于采集风速风向信息，风速风向检测模块22的型号为DP-HFY-1A，雨雪检测模块23用于检测雨雪信息，雨雪检测模块23的型号为TR-YX，气压检测模块24用于检测气压信息，气压检测模块24的型号为BMP180。该结构中，光照检测模块21、风速风向检测模块22、雨雪检测模块23以及气压检测模块24均为现有技术，控制模块3采用树莓派4b型号的主控电路板，其上搭载有博通的BCM2711处理器，光照监测模块用于获取烟草当前生长环境的光照强度，风速风向检测模块22用于获取烟草当前生长环境的风速风向信息，雨雪检测模块23用于判断烟草当前生长环境是否下雨或下雪，气压检测模块24则用于获取烟草当前生长环境的大气压值，这些信息反馈给控制模块3，控制模块3再通过通讯模块12发送给远程后台进行备份查看。

土壤水分传感器14的型号为DHT11，pH值传感器15的型号为PH-TRSJ。

巡逻车11上设置有履带行进模块7，巡逻车11的前侧设置有红外避障模块8，红外避障模块8以及履带行进模块7分别与控制模块3电连接。该结构中，红外避障模块8为现有技术，其能区分路上障碍物，并反馈给控制模块3，控制模块3控制履带行进模块7调整前进方向，实现自主避障循迹。

值得注意的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限定本实用新型的专利保护范围，本实用新型还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本实用新型的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本实用新型所涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种烟草生长数据采集与监测装置，其特征在于：包括巡逻车、通讯模块、摄像模块、土壤水分传感器、pH值传感器、气象监测单元和控制模块，所述通讯模块、所述摄像模块、所述土壤水分传感器、所述pH值传感器和所述气象监测单元分别与所述控制模块电连接，所述摄像模块用于拍摄烟草生长状况图像，并向所述控制模块传输，且所述摄像模块通过第一机械手连接在所述巡逻车上，所述土壤水分传感器用于检测土壤的水分含量信息，并向所述控制模块传输，所述土壤水分传感器通过第二机械手连接在所述巡逻车上，所述pH值传感器用于检测土壤的pH值信息，并向所述控制模块传输，所述pH值传感器也设置在所述第二机械手上，所述气象监测单元用于获取烟草生长环境的气象信息，并向所述控制模块传输，所述控制模块用于将生长状况图像、水分含量信息、pH值信息以及气象信息通过所述通讯模块向远程后台传输。

2.根据权利要求1所述的一种烟草生长数据采集与监测装置，其特征在于：所述第二机械手包括立座、转盘、纵向板和安装板，所述立座固定在所述巡逻车的上端，所述转盘通过转动机构可转动连接在所述立座的上端，所述转盘上还设置有用于驱动所述纵向板水平运动的位移机构，所述安装板与所述纵向板之间设置有用于驱动所述安装板上下运动的升降机构，所述土壤水分传感器和所述pH值传感器分别固定在所述安装板的下端。

3.根据权利要求2所述的一种烟草生长数据采集与监测装置，其特征在于：所述转动机构包括转动电机，所述转动电机固定在所述立座内，且所述转动电机的输出轴与所述转盘的下端相固定。

4.根据权利要求2所述的一种烟草生长数据采集与监测装置，其特征在于：所述位移机构包括第一电缸，所述第一电缸水平固定在所述转盘上，且所述第一电缸的活塞杆与所述纵向板相固定。

5.根据权利要求2所述的一种烟草生长数据采集与监测装置，其特征在于：所述升降机构包括第二电缸和第三电缸，所述第二电缸竖直固定在所述纵向板上，所述第二电缸的活塞杆上连接有固定板，所述固定板与所述纵向板之间设置有多根第一导向轴，所述第三电缸通过多根固定轴连接在所述固定板的下端，所述安装板固定在所述第三电缸的活塞杆上。

6.根据权利要求1所述的一种烟草生长数据采集与监测装置，其特征在于：所述气象监测单元包括光照检测模块、风速风向检测模块、雨雪检测模块以及气压检测模块，所述光照检测模块、所述风速风向检测模块、所述雨雪检测模块以及所述气压检测模块分别与所述控制模块电连接，所述光照检测模块用于采集光照信息，所述光照检测模块的型号为BH1750，所述风速风向检测模块用于采集风速风向信息，所述风速风向检测模块的型号为DP-HFY-1A，所述雨雪检测模块用于检测雨雪信息，所述雨雪检测模块的型号为TR-YX，所述气压检测模块用于检测气压信息，所述气压检测模块的型号为BMP180。

7.根据权利要求1所述的一种烟草生长数据采集与监测装置，其特征在于：所述土壤水分传感器的型号为DHT11，所述pH值传感器的型号为PH-TRSJ。

8.根据权利要求1所述的一种烟草生长数据采集与监测装置，其特征在于：所述巡逻车上设置有履带行进模块，所述巡逻车的前侧设置有红外避障模块，所述红外避障模块以及所述履带行进模块分别与所述控制模块电连接。

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