CN112179414A - 一种作物生长物联网监测*** - Google Patents

一种作物生长物联网监测*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种作物生长物联网监测***，包括作物信息采集***、环境信息采集***和物联网监测***，作物信息采集***包括多个作物信息采集站点和无人机遥感***，作物信息采集站点包括作物生长监测装置，作物生长监测装置包括底座和支撑杆，焊接有电动伸缩杆，电动伸缩杆远离转动接头的末端底部安装有高清摄像头和多光谱传感器，物联网监测***包括数据服务器、作物生长监控中心和终端设备，作物生长监测装置与和无人机遥感***相结合，通过对作物生长时的图像及影像信息的引用，直观地反映了作物生长的实时状态，解决了农业生产环境的不均匀性，通过物联网监测***分析出作物生长信息。

Description

一种作物生长物联网监测***
技术领域
本发明涉及农作物监控技术领域，具体涉及一种作物生长物联网监测***。
背景技术
智慧农业的核心是针对农业生产环节，进行智能化感知、数字化设计，精确化管理，从而持续提升农业生产能力和水平，带动形成智慧农业与现代农业产业体系，中国作为农业大国，各种农作物种植非常广泛，为了确保农作物的生长状态，以便提供合理的管理，对农作物实时监测非常重要。
目前对农作物的监测多是通过工作人员实地进行观察来实现，费时费力工作效率低，对于大面积的种植区域通过无人机遥感***进行监测，而农业生产环境具有不均匀性，使得农业信息获取上存在偏差，在判断作物生长状况时也存在一定偏差。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种作物生长物联网监测***。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种作物生长物联网监测***，包括作物信息采集***、环境信息采集***和物联网监测***，所述作物信息采集***包括多个作物信息采集站点和无人机遥感***，所述作物信息采集站点包括作物生长监测装置，所述作物生长监测装置包括中空的底座和支撑杆，所述底座底部焊接有固定杆，所述固定杆上安装土壤传感器，所述支撑杆焊接在底座上表面中部，所述支撑杆顶端焊接有支撑盒，所述支撑盒上相对的两侧面转动安装门，所述支撑盒上表面开设有圆形插口，所述支撑盒内放置有伺服电机，所述伺服电机顶端焊接有连接板，所述连接板及支撑盒顶端开设有相对应的螺纹孔，所述连接板通过螺栓穿过螺纹孔固定在支撑盒顶端内壁，所述伺服电机的驱动端安装有转动接头，所述转动接头底部开设有盲孔，所述转动接头通过盲孔与伺服电机固定连接，所述转动接头的顶端焊接有T型支架，所述T型支架顶端的横杆两端均安装有太阳能板，所述转动接头一侧焊接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆远离转动接头的末端底部安装有高清摄像头和多光谱传感器，所述物联网监测***包括数据服务器、作物生长监控中心和终端设备，所述作物生长监测装置、无人机遥感***和环境采集***将采集的数据无线传输至数据服务器。
进一步的，所述土壤传感器包括土壤PH传感器、土壤温湿度传感器和土壤盐分传感器，所述土壤传感器用于采集土壤养分信息。
进一步的，所述底座内安装有蓄电池组、逆变器、GPS定位模块、站点控制器和GPRS无线通讯服务器一，所述太阳能板与太阳能控制器电性连接，所述太阳能控制器与蓄电池组电性连接，所述蓄电池组与逆变器电性连接，所述逆变器再分别与土壤传感器、伺服电机、GPS定位模块、GPRS无线通讯服务器一、站点控制器、高清摄像头和多光谱传感器电性连接，所述土壤传感器、 GPS定位模块、高清摄像头和多光谱传感器与站点控制器电性连接，所述站点控制器与GPRS无线通讯服务器一电性连接。
进一步的，所述GPS定位模块用于获取作物信息采集站点所在位置地理信息，所述高清摄像头采集作物信息采集站点所在位置的作物图像及影像信息，所述多光谱传感器采集作物表面参数和作物冠层信息，所述土壤传感器、 GPS定位模块、高清摄像头和多光谱传感器将采集的数据信息传输至站点控制器。
进一步的，所述环境信息采集***包括环境传感器和GPRS无线通讯服务器二，所述环境传感器包括空气温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照强度传感器、风速风向传感器和雨量传感器，所述环境传感器与GPRS无线传输服务器电性二电性连接。
进一步的，所述数据服务器包括数据存储单元、数据处理单元、数据生成单元、比较单元和执行单元，所述GPRS无线通讯服务器一和GPRS无线通讯服务器二将采集的数据信息无线传输至数据存储单元，所述数据处理单元获取数据存储单元中数据信息分别进行分析处理，通过数据生成单元生成表格、图形和曲线传输至作物生长监控中心显示，所述比较单元将多个作物生长监测装置采集的土壤环境数据、图像和影像信息与无人机***采集的数据进行对比分析综合判断作物生长状况。
进一步的，所述终端设备包括电脑终端、手机终端、平板电脑中的一种或多种。
本发明具有以下有益效果：
1、安装在地面上的作物生长监测装置与土壤传感器采集的土壤养分信息、环境传感器采集的环境参数和无人机遥感***相结合，通过作物生长监测装置对作物生长时的图像及影像信息的引用，能够直观地反映了农作物生长的实时状态，也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平，解决了农业生产环境的不均匀性。
2、基于图像和影像技术的农作物生长状态自动识别可以提高识别效率，减小认为误差，增加观测数据的客观性，通过运用物联网可以对采集数据进行分析，从而及时掌握作物长势信息，实现科学的农田管理通过物联网管理。
3、根据物联网监测***分析出作物生长信息，为农户提供更加科学的种植决策理论依据，同时农户可根据相应的数据做出快速有效的防治手段，保障农作物远离病虫害，从而显著提升农业生产的效率。
4、无人机遥感***用来获取大面积的作物表面信息和冠层信息，绘制精确的地块与土壤三维模型，通过无人机遥感***可为制定播种计划和站点分布设置提供数据支持，同时绘制多光谱图像来追踪农作物的变化。
附图说明
图1为本发明作物生长监测装置整体结构示意图；
图2为本发明电动伸缩杆与伺服电机连接分解结构示意图；
图3为本发明基于物联网作物生长监测***流程图；
图4为本发明作物生长装置电性连接流程图。
附图标记说明：
1-底座；2-支撑杆；3-固定杆；4-土壤传感器；5-支撑盒；6-门；7-圆形插口；8-伺服电机；9-连接板；10-螺纹孔；11-转动接头；12-盲孔；13-T型支架；14-太阳能板；15-电动伸缩杆；16-高清摄像头；17-多光谱传感器。
具体实施方式
下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-4所示，一种作物生长物联网监测***，包括作物信息采集***、环境信息采集***和物联网监测***，所述作物信息采集***包括多个作物信息采集站点和无人机遥感***，所述作物信息采集站点包括作物生长监测装置，所述作物生长监测装置安装在农田中；
所述作物生长监测装置包括中空的圆柱体底座1和支撑杆2，所述底座1 底部以圆心为中心点等角度焊接三个固定杆3，所述固定杆3上安装土壤传感器4，所述土壤传感器4包括土壤PH传感器、土壤温湿度传感器和土壤盐分传感器，所述支撑杆2焊接在底座1上表面中部，所述支撑杆2顶端焊接有长方体形的支撑盒5，所述支撑盒5上相对的两侧面转动安装门6，所述支撑盒5 上表面开设有圆形插口7，所述支撑盒5内放置有伺服电机8，所述伺服电机8 顶端焊接有连接板9，所述连接板9及支撑盒5顶端开设有相对应的四个螺纹孔10，所述连接板9通过螺栓穿过螺纹孔10固定在支撑盒5顶端内壁，所述伺服电机8的驱动端安装有转动接头11，所述转动接头11底部开设有盲孔12，所述转动接头11通过盲孔12与伺服电机8固定连接，所述转动接头11的顶部中心焊接有T型支架13，所述T型支架13横杆的两端均安装有太阳能板14，所述转动接头11一侧焊接有电动伸缩杆15，所述电动伸缩杆15远离转动接头 11的末端底部安装有高清摄像头16和多光谱传感器17；
所述底座1内安装有蓄电池组、逆变器、GPS定位模块、站点控制器和 GPRS无线通讯服务器一，所述太阳能板14与太阳能控制器电性连接，所述太阳能控制器与蓄电池组电性连接，所述蓄电池组与逆变器电性连接，所述逆变器再分别与土壤传感器4、伺服电机8、GPS定位模块、GPRS无线通讯服务器一、站点控制器、高清摄像头16和多光谱传感器17电性连接，所述土壤传感器4、GPS定位模块、高清摄像头16和多光谱传感器17与站点控制器电性连接，所述站点控制器与GPRS无线通讯服务器一电性连接，所述土壤传感器 4用于采集土壤养分信息，所述GPS定位模块用于获取作物信息采集站点所在位置地理信息，所述高清摄像头16采集作物信息采集站点所在位置的作物图像及影像信息，所述多光谱传感器17采集作物表面参数和作物冠层信息，所述土壤传感器4、GPS定位模块、高清摄像头16和多光谱传感器17将采集的数据信息传输至站点控制器；
所述无人机遥感***通过无人机遥感技术获取作物信息，作物信息包括作物表面参数和作物冠层信息；
所述环境信息采集***包括环境传感器和GPRS无线通讯服务器二，所述环境传感器包括空气温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照强度传感器、风速风向传感器和雨量传感器，所述环境传感器与GPRS无线传输服务器电性二电性连接；
所述物联网监测***包括数据服务器、作物生长监控中心和终端设备，所述数据服务器包括数据存储单元、数据处理单元、数据生成单元、比较单元和执行单元，所述GPRS无线通讯服务器一和GPRS无线通讯服务器二将采集的数据信息传输至数据存储单元，所述数据处理单元获取数据存储单元中数据信息分别进行分析处理，通过数据生成单元生成表格、图形和曲线传输至作物生长监控中心显示，所述比较单元将多个作物生长监测装置采集的小面积土壤环境数据、图像和影像信息与无人机***采集的大面积数据进行对比分析，绘制作物生长信息，综合判断作物生长状况，根据作物生长状况及环境信息采集***采集的数据，所述执行单元进行自动灌溉、施肥等自动控制；
所述终端设备包括电脑终端、手机终端、平板电脑中的一种或多种，所述终端设备与数据服务器连接，随时调取数据服务器中的数据信息。
工作原理：
本发明一种作物生长物联网监测***，作物生长监测装置通过站点控制器控制伺服电机8转动，多光谱传感器17的光源照射作物冠层，感光部件同步获取冠层反射光谱信息，耦合作物生长监测诊断模型，可快速测定作物表面参数、冠层信息，高清摄像头16和多光谱传感器17获取作物生长监测装置所在站点小面积的作物图像和影像信息，通过站点控制器传输至GPRS无线通讯服务器一，GPRS无线通讯服务器一再将采集到的数据无线传输至数据服务器；无人机遥感***用来获取大面积的作物表面信息和冠层信息，绘制精确的地块与土壤三维模型，通过无人机遥感***可为制定播种计划和站点分布设置提供数据支持，同时绘制多光谱图像来追踪农作物的变化；
安装在地面上的作物生长监测装置与土壤传感器4采集的土壤养分信息、环境传感器采集的环境参数和无人机遥感***相结合，通过作物生长监测装置对作物生长时的图像及影像信息的引用，能够直观地反映了农作物生长的实时状态，也可以侧面反映出作物生长的整体状态及营养水平，解决了农业生产环境的不均匀性，通过物联网监测***分析出作物生长信息，从整体上给农户提供更加科学的种植决策理论依据，同时农户可根据相应的数据做出快速有效的防治手段，保障农作物远离病虫害，从而显著提升农业生产的效率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种作物生长物联网监测***，包括作物信息采集***、环境信息采集***和物联网监测***，其特征在于，所述作物信息采集***包括多个作物信息采集站点和无人机遥感***，所述作物信息采集站点包括作物生长监测装置，所述作物生长监测装置包括中空的底座和支撑杆，所述底座底部焊接有固定杆，所述固定杆上安装土壤传感器，所述支撑杆焊接在底座上表面中部，所述支撑杆顶端固定有支撑盒，所述支撑盒内放置有伺服电机，所述伺服电机的驱动端安装有转动接头，所述转动接头的顶端固定有T型支架，所述T型支架顶端的横杆两端均安装有太阳能板，所述转动接头一侧焊接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆远离转动接头的末端底部安装有高清摄像头和多光谱传感器，所述物联网监测***包括数据服务器、作物生长监控中心和终端设备，所述作物生长监测装置、无人机遥感***和环境采集***将采集的数据无线传输至数据服务器。
2.根据权利要求1所述的一种作物生长物联网监测***，其特征在于，所述土壤传感器包括土壤PH传感器、土壤温湿度传感器和土壤盐分传感器，所述土壤传感器用于采集土壤养分信息。
3.根据权利要求1所述的一种作物生长物联网监测***，其特征在于，所述底座内安装有蓄电池组、逆变器、GPS定位模块、站点控制器和GPRS无线通讯服务器一，所述太阳能板与太阳能控制器电性连接，所述太阳能控制器与蓄电池组电性连接，所述蓄电池组与逆变器电性连接，所述逆变器再分别与土壤传感器、伺服电机、GPS定位模块、GPRS无线通讯服务器一、站点控制器、高清摄像头和多光谱传感器电性连接，所述土壤传感器、GPS定位模块、高清摄像头和多光谱传感器与站点控制器电性连接，所述站点控制器与GPRS无线通讯服务器一电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种作物生长物联网监测***，其特征在于，所述GPS定位模块用于获取作物信息采集站点所在位置地理信息，所述高清摄像头采集作物信息采集站点所在位置的作物图像及影像信息，所述多光谱传感器采集作物表面参数和作物冠层信息，所述土壤传感器、GPS定位模块、高清摄像头和多光谱传感器将采集的数据信息传输至站点控制器。
5.根据权利要求1所述的一种作物生长物联网监测***，其特征在于，所述环境信息采集***包括环境传感器和GPRS无线通讯服务器二，所述环境传感器包括空气温湿度传感器、二氧化碳传感器、光照强度传感器、风速风向传感器和雨量传感器，所述环境传感器与GPRS无线传输服务器电性二电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种作物生长物联网监测***，其特征在于，所述数据服务器包括数据存储单元、数据处理单元、数据生成单元、比较单元和执行单元，所述GPRS无线通讯服务器一和GPRS无线通讯服务器二将采集的数据信息无线传输至数据存储单元，所述数据处理单元获取数据存储单元中数据信息分别进行分析处理，通过数据生成单元生成表格、图形和曲线传输至作物生长监控中心显示，所述比较单元将多个作物生长监测装置采集的土壤环境数据、图像和影像信息与无人机***采集的数据进行对比分析综合判断作物生长状况。
7.根据权利要求1所述的一种作物生长物联网监测***，其特征在于，所述终端设备包括电脑终端、手机终端、平板电脑中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种作物生长物联网监测***，其特征在于，所述支撑盒上相对的两侧面转动安装门，所述支撑盒上表面开设有圆形插口，所述伺服电机顶端焊接有连接板，所述连接板及支撑盒顶端开设有相对应的螺纹孔，所述连接板通过螺栓穿过螺纹孔固定在支撑盒顶端内壁，所述转动接头底部开设有盲孔，所述转动接头通过盲孔与伺服电机固定连接。
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