[发明专利]一种植株茎秆直径无线传感网络监测装置

说明书

本发明公开了一种植株茎秆直径无线传感网络监测装置，包括吸盘、支撑臂、弹簧圈、角度传感器，其中一对吸盘可以夹持在植株茎秆直径两端，吸盘通过转轴连接在支撑臂顶端，左右支撑臂的底端分别与角度传感器的旋转轴和固定轴连接，左支撑臂可以带动角度传感器旋转轴一起转动，将弹簧圈套接固定在支撑臂上，该装置将茎秆直径增大的量以角度张开变化的形式呈现，传感器与采集节点电路的A/D引脚相接，将角度变化信息转化成电压信号，测量数据拟合出角度变化值与直径值之间的换算公式，采集到的角度变化量通过程序换算成直径值，将直径值信号通过采集节点上的LORA模块无线传送至网关，网关将数据经4G网络发送到云平台，最后在远程PC端显示存储。

技术领域

本发明涉及设施农业工程领域，具体涉及一种用于作物植株茎秆直径无线传感网络智能监测装置。

背景技术

我国是一个农业大国，随着我国经济实力的快速发展，我国设施农业的发展规模也在不断扩大，虽然我国设施农业面积居世界首位，但我国设施农业发展模式单一落后，设施农业的科技含量水平不高，不能满足智慧农业，科技农业，精细农业对农业生产的需求。在设施农业作物栽培中，需要对作物植株的生长状况有十分准确地掌握，这样才能更加高效，精确地指导作物的灌溉、施肥、除虫等。传统的农业生产依赖种植者的经验来判断估计作物的长势，得到的信息准确性因人而异，并不准确，这种农业生产方式根本不能满足现代设施农业对农业生产科学性、精确性、智慧性、高效性的要求。而作物植株茎秆直径表征作物生长状况的一个重要指标受到人们的关注。

人们目前对设施农业大棚中植物茎秆直径的检测装置绝大部分采用卡尺型的，或者接触型的位移传感器、计算机视觉识别。前者将茎秆生长变粗缓慢的过程利用位移传感器测出数据，而基于位移传感器测量茎秆直径的装置结构复杂，会对植株生长造成影响，计算机视觉识别成本高，准确性不高。并且以上各种方式得到的直径实时数据信息无法通过无线网络远距离传输，不能实现茎秆生长信息实时地在线监测。

发明内容

基于上述存在的问题，本发明提供了一种基于角度传感器的植株茎秆直径测量无线传感网络智能监测装置，将茎秆生长变粗过程中直径变化的过程以角度张开的形式表现，并且可以将采集到的信息通过无线传输网络远程传送。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种植株茎秆直径无线传感网络监测装置，其特征在于：包括吸盘、支撑臂、弹簧圈、以及高精度的角度传感器。

进一步的，所述固定吸盘为一对软胶质的吸盘，吸盘通过一根可以转动的轴固定在支撑臂的顶端，一对吸盘可以在竖直平面上转动90º。

进一步的，支撑臂分为左右两个支撑臂，并设计成弧形以提供更大的测量空间。

进一步的，右支撑臂底端通过开孔与角度传感器螺纹固定轴紧紧拧合在一起固定不动，左支撑臂底端通过开孔与角度传感器转动测量轴紧紧固定在一起，使得左支撑臂的运动可以带动角度传感器的转动测量轴一起同步转动。

进一步的，两个支撑臂的侧面设计有半圆柱状突起，用一个弹簧圈套接在左右支撑臂上，弹簧圈外包裹着弹性材料制成的防水软胶薄套，并固定在在突起的上方，在弹簧圈为支撑臂提供回弹力的同时可以防止弹簧圈在支撑臂张开的过程中脱落。

进一步的，角度传感器机械行程为0º-360º，并且无停止位。

进一步的，将采集到的角度变化信息对应的AD值，按如下公式进行计算茎秆直径：

y＝0.021x－0.764

其中x值为采集到的角度信息所对应的AD数值，y值为茎秆的直径长度值,其中，直径测量范围为0-15cm，误差为±0.02-0.05cm。

进一步的，植株茎秆直径测量传感器通过导线连接于温室智能监测系统中的采集节点上，通过采集电路采集植株茎秆直径信息，采集节点上的无线数传模块将数据发送至网关，通过4G网络发送至云平台和远程服务器。