CN111487380A - 一种植物表型监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物表型监测装置，包括土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构和控制单元，所述土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构均与所述控制单元信号连接。所述监测装置可自动、实时监测植物状况，自动探测土壤参数和环境参数，观察根部和地面以上的植物形貌，同时可分析植物病害、虫害的发生状况，以便于工作人员及时处理，通过分析植物的形貌、土壤参数等信息还可获取植物的营养配方方向，在不同时期的水肥需求。该监测装置处理面积大、效率高，自动化监测，精度高，可广泛应用于农业种植领域。
Description
技术领域
本发明属于植物测量技术领域，具体地说涉及一种植物表型监测装置。
背景技术
植物通过与环境的相互作用形成了植物的动态表型，植物表型是指能够反映植物细胞、组织、器官、植株和群体结构及功能特征的物理、生理和生化性状，植物表型的监测和分析有助于植物基因的改良和育种工作。
传统植物表型监测分析主要通过人为手工方式测量，如通过人眼观测是否存在病虫害的问题、植物叶面的微小变化等，通过手持游标卡尺等工具测量植物尺寸等，这种传统方式存在着处理规模小、效率低、误差大、适用性弱、破坏性高的问题，而且容易受测量人员的主观经验影响，不同测量人员之间的数据重复性差，人员劳动强度大。另外，人为观测也很难观测到植物的根部信息，植物对水分和肥水的吸收转化状况难以直观体现，需要在种植现场观测植物状况，无法实现植物的远程诊断，同时植物表型数据也无法实现与大数据对接分析。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于传统植物表型监测方式精度和效率低、数据重复性差、自动化程度低、难以远程监控，从而提出一种精度高、数据可实时同步、自动化程度高且可远程监测、诊断的植物表型监测装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种植物表型监测装置，其包括土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构和控制单元，所述土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构均与所述控制单元信号连接。
作为优选，还包括电源和电源管理单元，所述电源与所述电源管理单元线路连接，所述电源与所述土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构和控制单元通过线路连接，所述控制单元与所述电源管理单元信号连接。
作为优选，还包括安装支架，所述环境参数采集机构、地上植物观测机构和控制单元安装于所述安装支架。
作为优选，还包括补光灯，所述补光灯安装于所述安装支架。
作为优选，所述土壤探测机构包括杆体，所述杆体上设置有至少2个监测位，用于监测不同深度土壤的温度、湿度和电导率值，。
作为优选，所述监测位为7个，所述监测位等间距设置，相邻监测位间的间距为10cm。
作为优选，所述环境参数采集机构为集成环境传感器，用于监测环境温度、湿度、光照和大气压参数。
作为优选，所述控制单元为一物联网终端，其与所述土壤探测机构和环境参数采集机构通过RS485串口通讯连接；所述控制单元通过USB接口与所述地下根部观测机构和地上植物观测机构连接。
作为优选，所述地下根部观测机构和地上植物观测机构均为摄像机。
作为优选，所述电源包括太阳能电池和蓄电池，所述太阳能电池和蓄电池均与所述电源管理单元线路连接。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的植物表型监测装置，包括土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构和控制单元，所述土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构均与所述控制单元信号连接。所述监测装置可自动、实时监测植物状况，自动探测土壤参数和环境参数，观察根部和地面以上的植物形貌，同时可分析植物病害、虫害的发生状况，以便于工作人员及时处理，通过分析植物的形貌、土壤参数等信息还可获取植物的营养配方方向，在不同时期的水肥需求。该监测装置处理面积大、效率高，自动化监测，精度高，可广泛应用于农业种植领域。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例所述的植物表型监测装置的结构示意图；
图2是本发明实施例所述的植物表型监测装置另一角度的示意图。
图中附图标记表示为：1-土壤探测机构；101-探测柱；102-监测位；103-导向部；2-环境参数采集机构；3-地下根部观测机构；4-地上植物观测机构；5-控制单元；6-太阳能电池；7-安装支架；8-连接支架；9-补光灯。
具体实施方式
实施例
本实施例提供一种植物表型监测装置，其用于实时监测农作物等植物的表型数据。请参阅图1-2，所述植物表型监测装置包括土壤探测机构1、环境参数采集机构2、地下根部观测机构3、地上植物观测机构4和控制单元5，所述土壤探测机构1、环境参数采集机构2、地下根部观测机构3、地上植物观测机构4均与所述控制单元5信号连接。
其中，所述土壤探测机构1为土壤墒情监测机构，包括一探测柱101，所述探测柱101上间隔设置有若干监测位102，每个监测位处具有一独立的土壤监测传感器，其可同时监测土壤的温度、湿度以及电导率(EC)值，该土壤探测机构1的探测柱101为全封闭结构，具有防水、防尘的优势，且其材质为抗老化材料，可长时间放置于田间、土地中进行不间断测量，为了便于将土壤探测机构1置入土壤深处，所述土壤探测机构1底端还设置有导向部103，所述导向部103为向内的倒角结构，其截面图形为三角形。本实施例中，所述监测位102为7个，且7个监测位等间距设置，相邻两个监测位的距离优选为10cm，可以测量不同深度土壤的参数，当然也可根据实际需求将监测位102设置为3个、5个、10个等，相邻监测位102之间的间距也可根据实际需求进行调整。
本实施例中，所述土壤探测机构1的湿度测量范围为0-100％，湿度精度为±1％；温度测量范围为-40-125℃，温度测量精度为±0.2℃；EC值测量范围为0-9.9ms/cm，EC值精度为±0.1ms/cm，探测柱101外壳的材质为PC，工作环境在-20-85℃之间。所述土壤探测机构1与控制单元5通过RS485串口信号连接，将实时探测到的土壤墒情数据传输至控制单元5。
所述环境参数采集机构2为多功能集成式环境监测传感器，本实施例中，其为四合一传感器，可同时采集植物周围环境的温度、湿度、光照度和大气压四种环境参数，所述环境参数采集机构2的工作温度范围为-40-85℃，温度分辨率为0.01℃；湿度测量范围为0-100％RH，分辨率为0.04％RH；光照度测量范围为0-220000lux，光照分辨率为1lux；大气压测量范围为10-200000Pa，大气压分辨率为1Pa；其工作电压为3.3-5.5V。所述环境参数采集机构2与所述控制单元5通过RS485串口信号连接，将实时采集的环境参数传输至控制单元5。
所述地下根部观测机构3和地上植物观测机构4均为高清摄像机，且均与所述控制单元5通过USB接口连接，所述控制单元5根据预设的时间或者实时开启或关闭所述地下根部观测机构3和地上植物观测机构4采集植物根部和地面以上部分的生长状况。
进一步地，所述植物表型监测装置还包括电源和电源管理单元，所述电源与所述电池管理单元通过线路连接，电源管理模块用于对电源的充放电进行管理。本实施例中，所述电源包括蓄电池和太阳能电池6，蓄电池与太阳能电池5的双电源充分保证了监测装置的电源供给，蓄电池电量用尽后还可通过太阳能电池5持续供电。为实现为各功能机构实时供电，所述电源与所述土壤探测机构1、环境参数采集机构2、地下根部观测机构3、地上植物观测机构4和控制单元5通过线路连接，所述控制单元5还与所述电源管理单元信号连接，主控单元5实时采集太阳能电池6和蓄电池的电压数据。
为使所述监测装置稳固地安装于田地中，提高监测装置的集成度，缩小其体积，还包括安装支架7，所述安装支架7为杆状，固定安装于被监测的土地中，所述环境参数采集机构2、地上植物观测机构4和控制单元5安装于所述安装支架。具体地，所述控制单元5可拆卸连接于所述安装支架7，所述地上植物观测机构4安装于所述控制单元5的一面，所述安装支架7底部埋于土壤内，控制单元5安装于安装支架7中部，所述太阳能电池6安装于所述控制单元5上方，所述环境参数采集机构2通过一连接支架8连接于所述太阳能电池上方，所述蓄电池安装于安装支架7内部。
更进一步地，为实现夜间等光线不足的情况下依然可对植物生长状况进行观测，所述监测装置还包括补光灯9，所述补光灯9连接于所述连接支架8，且与所述环境参数采集机构2分设于所述安装支架7两侧。
所述控制单元5为一物联网终端，所述网络终端的型号为AT-BXW0A，所述控制单元5用于获取其它机构的监测数据，并传输至云端服务器，控制终端从云端获取各监测数据，并根据监测数据发送控制指令。所述控制单元5与云端服务器通过4G/5G/NB-IOT/LORA信号连接，控制终端同时与所述云端服务器信号连接，控制终端中具有控制界面或控制APP，实时监控植物的表型数据，并根据数据进行水、肥等施加量的调节，在不同的环境下满足植物不同的水肥需求，可用于大面积植物种植领域，分析并防止病虫害的情况。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种植物表型监测装置，其特征在于，包括土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构和控制单元，所述土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构均与所述控制单元信号连接。
2.根据权利要求1所述的植物表型监测装置，其特征在于，还包括电源和电源管理单元，所述电源与所述电源管理单元线路连接，所述电源与所述土壤探测机构、环境参数采集机构、地下根部观测机构、地上植物观测机构和控制单元通过线路连接，所述控制单元与所述电源管理单元信号连接。
3.根据权利要求2所述的植物表型监测装置，其特征在于，还包括安装支架，所述环境参数采集机构、地上植物观测机构和控制单元安装于所述安装支架。
4.根据权利要求3所述的植物表型监测装置，其特征在于，还包括补光灯，所述补光灯安装于所述安装支架。
5.根据权利要求1-4任一项所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述土壤探测机构包括杆体，所述杆体上设置有至少2个监测位，用于监测不同深度土壤的温度、湿度和电导率值。
6.根据权利要求5所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述监测位为7个，所述监测位等间距设置，相邻监测位间的间距为10cm。
7.根据权利要求6所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述环境参数采集机构为集成环境传感器，用于监测环境温度、湿度、光照和大气压参数。
8.根据权利要求7所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述控制单元为一物联网终端，其与所述土壤探测机构和环境参数采集机构通过RS485串口通讯连接；所述控制单元通过USB接口与所述地下根部观测机构和地上植物观测机构连接。
9.根据权利要求8所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述地下根部观测机构和地上植物观测机构均为摄像机。
10.根据权利要求9所述的植物表型监测装置，其特征在于，所述电源包括太阳能电池和蓄电池，所述太阳能电池和蓄电池均与所述电源管理单元线路连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010420969.XA CN111487380A (zh) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | 一种植物表型监测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202010420969.XA CN111487380A (zh) | 2020-05-18 | 2020-05-18 | 一种植物表型监测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN111487380A true CN111487380A (zh) | 2020-08-04 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN111487380A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112229438A (zh) * | 2020-08-31 | 2021-01-15 | 深圳技术大学 | 一种自然生态可信监测***及方法 |
| CN113155183A (zh) * | 2021-03-18 | 2021-07-23 | 山东省果树研究所 | 一种苹果树树形冠层微域环境精准监测装置及其应用 |
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2020
- 2020-05-18 CN CN202010420969.XA patent/CN111487380A/zh active Pending
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