一种基于农业物联网的大棚环境采集装置及其工作方法与流程

1.本发明涉及农业物联网技术领域，具体为一种基于农业物联网的大棚环境采集装置及其工作方法。


背景技术：

2.近年来，我国设施蔬菜取得了长足的发展，温室设施生产正在朝着集约化、规模化方向发展，对温室的智能化管理需求不断提高，温室环境与作物的生长、发育及能量平衡关系密切，对种植环境进行监测是调控作物生长环境的基础和重要因素，同时也是提高作物产量的必要手段。
3.在现阶段存在的基于农业物联网的大棚环境采集装置中，基本上都是通过装置对土壤内单独区域进行采集检测，对于大棚内的土壤环境而言，不同的区域内所存在的有机物或无机物的含量有一定的区别，从而易造成采集检测数据的随机性较大，影响采集检测结果的精确性，其次，对于使用后的采集机构若不及时进行清洗，易造成对下次采集时数据的影响，从而影响采集的质量。


技术实现要素：

4.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于农业物联网的大棚环境采集装置及其工作方法，解决了采集检测数据随机性较大和采集机构不及时清洗影响采集质量的问题。
5.（二）技术方案为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于农业物联网的大棚环境采集装置及其工作方法，所述大棚环境采集装置包括：主体机构，所述主体机构为大棚内部结构的主要组成部分，实现了为大棚内部果蔬种植提供必要的平台；采集机构，采集机构用于对土壤中的温度、湿度、水份、盐分和土壤样品进行检测和采集；移动机构，所述移动机构用于多方位移动采集机构，实现对大棚内多区域的土壤进行连续抽样采集；清洗机构，所述清洗机构用于对使用后的采集机构进行冲洗、烘干与消毒，避免前一次采集的样品残留在采集机构上；定位机构，所述定位机构用于对所需采集的区域进行精确定位。
6.优选的，所述主体机构包括土壤层、支撑基座和立柱，所述支撑基座设置在土壤层顶端，所述支撑基座顶部左右两端的中间位置处均固定连接有立柱。
7.优选的，所述采集机构包括土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤水份传感器、土壤盐分传感器和土壤取样器，所述土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤水份传感器和
土壤盐分传感器顶端均固定连接有连接柱。
8.优选的，所述移动机构包括第一固定框、第一电机、丝杆、螺母副、固定柱、第二固定框、第二电机、螺杆、连接块、伸缩缸和安装板，所述第一固定框左端内壁上固定连接有第一电机，所述第一电机驱动端固定连接在丝杆一端，所述丝杆右端转动连接在第一固定框右端内壁上，所述丝杆中部外径上螺纹连接有螺母副，所述螺母副底端固定连接在固定柱一端，所述固定柱另一端固定连接在第二固定框顶端中心处，所述第二固定框前端固定连接有第二电机，所述第二电机驱动端贯穿第二固定框并固定连接在螺杆一端，所述螺杆另一端转动连接在第二固定框后端内壁上，所述螺杆前侧外径上螺纹连接有连接块，所述连接块左右两端中部的通孔内均滑动连接有限位杆，所述限位杆两端分别固定连接在第二固定框前后两端的内壁上，所述连接块底端固定连接有伸缩缸，所述伸缩缸底端固定连接有安装板。
9.优选的，所述第一固定框底部左右两端分别固定连接在立柱顶端，所述安装板底端四角分别固定连接在相对应的连接柱顶端。
10.优选的，所述清洗机构包括清洗箱、集水板、高压喷头、水箱、增压泵、挡泥板、集水槽、暖风机和紫外线灯，所述清洗箱左侧底端中部固定连接有水箱，所述水箱顶端内壁的中心处固定连接有增压泵，所述增压泵输出端通过管道贯穿清洗箱并固定连接有集水板，所述集水板右端均匀固定连接有多个高压喷头，所述集水板固定连接在清洗箱左端内壁的中部，所述清洗箱后端内壁的中部均匀固定连接有多个紫外线灯，所述清洗箱右侧底端的中部固定连接有暖风机，所述暖风机顶部输出端通过管道与清洗箱相连，所述清洗箱与暖风机之间连接管道的左侧设置有单向阀。
11.优选的，所述定位机构包括框架、红外光束发射器、红外光束接收器和处理器，所述框架顶端均匀固定连接有多个红外光束发射器，所述红外光束接收器通过信号线与处理器相连，所述处理器固定连接在安装板顶部右端的中间位置。
12.优选的，所述框架固定连接在土壤层顶端，所述红外光束接收器固定连接在安装板左端中部，所述处理器通过信号线与伸缩缸相连。
13.优选的，所述大棚环境采集装置工作方法包括以下步骤：s1.首先，通过移动机构实现采集机构的移动，通过第一固定框内部的第一电机带动丝杆的转动，并在螺母副的作用下，将在丝杆上的旋转运动转化为直线运动，从而实现螺母副在水平方向上的纵向直线移动，并在固定柱的作用下，通过螺母副带动第二固定框进行水平方向上的直线运动，同时，通过第二电机带动螺杆进行转动，螺杆带动连接块进行转动，由于连接块两端的通孔内均滑动连接有限位杆，在限位杆的作用下限制了连接块随螺杆的转动，从而实现了连接块在螺杆上的直线运动，通过连接块实现底部安装板在水平方向上的横向移动，最终，实现安装板在水平方向上的横向和纵向移动；s2.在进行采集时，将安装板移动至需要采集的区域内，随后，在安装板左端的红外光束接收器与指定区域内的红外光束发射器之间进行光信号传递时，由处理器激活伸缩缸的启动，在伸缩缸活塞杆伸长的作用下，带动安装板底端的土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤水份传感器、土壤盐分传感器和土壤取样器向下运动，并插入至指定区域的土壤层内，通过土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤水份传感器和土壤盐分传感器对指定区域内土壤的温度、湿度、水份和盐分进行检测，并将所检测的信息统一上传至计算机，通过
土壤取样器特定区域内的土壤进行抽样处理，并在第一电机和第二电机的作用下，将土壤取样器内抽样的土壤转移至检测装置内部，对土壤内部有机物和无机物的含量进行检测；s3.待抽样与检测结束后，在第一电机和第二电机的作用下，将安装板移动至清洗箱顶端相对应的位置处，并在伸缩缸的作用下使安装板进入至清洗箱内部，随后，通过增压泵将水箱内的清洗液抽入至集水板内，并在高压喷头的作用下，实现对采集机构的冲洗，在冲洗结束后，通过启动暖风机实现对采集机构的烘干处理，最后，通过多个紫外线灯实现对采集机构的消毒处理；s4.重复s1～s3，对其他区域内进行连续抽样与检测，并将检测信息上传至外部计算机内，在外部计算机的作用下，实现对多次抽样与检测平均值的计算，从而提高了采样检测的精确度。
14.（三）有益效果本发明提供了一种基于农业物联网的大棚环境采集装置及其工作方法。具备以下有益效果：1、本发明通过第一电机和第二电机实现采集机构在水平方向上的横向和纵向移动，通过伸缩缸实现采集机构在垂直方向上的移动，并在红外光束发射器和红外光束传感器的作用下，实现多区域抽样与检测，从而降低采集检测的随机性。
15.2、本发明通过清洗机构实现对每次抽样与检测结束后采集机构的冲洗、烘干与消毒，避免对下次采集造成的影响，保证了采集的质量，值得大力推广。
附图说明
16.图1为本发明的立体图；图2为本发明中支撑基座的立体图；图3为本发明的爆炸图；图4为本发明中第一固定框的内部结构示意图；图5为本发明中冲洗箱的内部结构示意图；图6为本发明中第二固定框的立体图。
17.其中，1、主体机构；2、采集机构；3、移动机构；4、清洗机构；5、定位机构；6、土壤层；7、支撑基座；8、立柱；9、土壤温度传感器；10、土壤湿度传感器；11、土壤水份传感器；12、土壤盐分传感器；13、土壤取样器；14、连接柱；15、第一固定框；16、第一电机；17、丝杆；18、螺母副；19、固定柱；20、第二固定框；21、第二电机；22、螺杆；23、连接块；24、伸缩缸；25、安装板；26、清洗箱；27、集水板；28、高压喷头；29、水箱；30、增压泵；31、挡泥板；32、集水槽；33、暖风机；34、紫外线灯；35、单向阀；36、框架；37、红外光束发射器；38、红外光束接收器；39、处理器；40、限位杆。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，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。
19.实施例：如图1
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6所示，本发明实施例提供一种基于农业物联网的大棚环境采集装置及其工作方法，大棚环境采集装置包括：主体机构1，主体机构1为大棚内部结构的主要组成部分，实现了为大棚内部果蔬种植提供必要的平台；采集机构2，采集机构2用于对土壤中的温度、湿度、水份、盐分和土壤样品进行检测和采集；移动机构3，移动机构3用于多方位移动采集机构2，实现对大棚内多区域的土壤进行连续抽样采集；清洗机构4，清洗机构4用于对使用后的采集机构2进行冲洗、烘干与消毒，避免前一次采集的样品残留在采集机构2上；定位机构5，定位机构5用于对所需采集的区域进行精确定。
20.主体机构1包括土壤层6、支撑基座7和立柱8，支撑基座7设置在土壤层6顶端，支撑基座7顶部左右两端的中间位置处均固定连接有立柱8，立柱8起到支撑和固定第一固定框15的作用。
21.采集机构2包括土壤温度传感器9、土壤湿度传感器10、土壤水份传感器11、土壤盐分传感器12和土壤取样器13，土壤温度传感器9、土壤湿度传感器10、土壤水份传感器11和土壤盐分传感器12顶端均固定连接有连接柱14。
22.移动机构3包括第一固定框15、第一电机16、丝杆17、螺母副18、固定柱19、第二固定框20、第二电机21、螺杆22、连接块23、伸缩缸24和安装板25，第一固定框15左端内壁上固定连接有第一电机16，第一电机16驱动端固定连接在丝杆17一端，丝杆17右端转动连接在第一固定框15右端内壁上，丝杆17中部外径上螺纹连接有螺母副18，螺母副18底端固定连接在固定柱19一端，固定柱19另一端固定连接在第二固定框20顶端中心处，第二固定框20前端固定连接有第二电机21，第二电机21驱动端贯穿第二固定框20并固定连接在螺杆22一端，螺杆22另一端转动连接在第二固定框20后端内壁上，螺杆22前侧外径上螺纹连接有连接块23，连接块23左右两端中部的通孔内均滑动连接有限位杆40，限位杆40两端分别固定连接在第二固定框20前后两端的内壁上，连接块23底端固定连接有伸缩缸24，伸缩缸24底端固定连接有安装板25。
23.第一固定框15底部左右两端分别固定连接在立柱8顶端，安装板25底端四角分别固定连接在相对应的连接柱14顶端。
24.清洗机构4包括清洗箱26、集水板27、高压喷头28、水箱29、增压泵30、挡泥板31、集水槽32、暖风机33和紫外线灯34，清洗箱26左侧底端中部固定连接有水箱29，水箱29顶端内壁的中心处固定连接有增压泵30，增压泵30输出端通过管道贯穿清洗箱26并固定连接有集水板27，集水板27右端均匀固定连接有多个高压喷头28，集水板27固定连接在清洗箱26左端内壁的中部，清洗箱26后端内壁的中部均匀固定连接有多个紫外线灯34，清洗箱26右侧底端的中部固定连接有暖风机33，暖风机33顶部输出端通过管道与清洗箱26相连，清洗箱26与暖风机33之间连接管道的左侧设置有单向阀35。
25.定位机构5包括框架36、红外光束发射器37、红外光束接收器38和处理器39，框架36顶端均匀固定连接有多个红外光束发射器37，红外光束接收器38通过信号线与处理器39
相连。
26.框架36固定连接在土壤层6顶端，红外光束接收器38固定连接在安装板25左端中部，处理器39通过信号线与伸缩缸24相连，处理器39固定连接在安装板25顶部右端的中间位置。
27.大棚环境采集装置工作方法包括以下步骤：s1.首先，通过移动机构3实现采集机构2的移动，通过第一固定框15内部的第一电机16带动丝杆17的转动，并在螺母副18的作用下，将在丝杆17上的旋转运动转化为直线运动，从而实现螺母副18在水平方向上的纵向直线移动，并在固定柱19的作用下，通过螺母副18带动第二固定框20进行水平方向上的直线运动，同时，通过第二电机21带动螺杆22进行转动，螺杆22带动连接块23进行转动，由于连接块23两端的通孔内均滑动连接有限位杆40，在限位杆40的作用下限制了连接块23随螺杆22的转动，从而实现了连接块23在螺杆22上的直线运动，通过连接块23实现底部安装板25在水平方向上的横向移动，最终，实现安装板25在水平方向上的横向和纵向移动；s2.在进行采集时，将安装板25移动至需要采集的区域内，随后，在安装板25左端的红外光束接收器38与指定区域内的红外光束发射器37之间进行光信号传递时，由处理器39激活伸缩缸24的启动，在伸缩缸24活塞杆伸长的作用下，带动安装板25底端的土壤温度传感器9、土壤湿度传感器10、土壤水份传感器11、土壤盐分传感器12和土壤取样器13向下运动，并插入至指定区域的土壤层6内，通过土壤温度传感器9、土壤湿度传感器10、土壤水份传感器11和土壤盐分传感器12对指定区域内土壤的温度、湿度、水份和盐分进行检测，并将所检测的信息统一上传至计算机，通过土壤取样器13特定区域内的土壤进行抽样处理，并在第一电机16和第二电机21的作用下，将土壤取样器13内抽样的土壤转移至检测装置内部，对土壤内部有机物和无机物的含量进行检测；s3.待抽样与检测结束后，在第一电机16和第二电机21的作用下，将安装板25移动至清洗箱26顶端相对应的位置处，并在伸缩缸24的作用下使安装板25进入至清洗箱26内部，随后，通过增压泵30将水箱29内的清洗液抽入至集水板27内，并在高压喷头28的作用下，实现对采集机构2的冲洗，在冲洗结束后，通过启动暖风机33实现对采集机构2的烘干处理，最后，通过多个紫外线灯34实现对采集机构2的消毒处理；s4.重复s1～s3，对其他区域内进行连续抽样与检测，并将检测信息上传至外部计算机内，在外部计算机的作用下，实现对多次抽样与检测平均值的计算，从而提高了采样检测的精确度。
28.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。