一种基于5G技术智能农业环境监测系统

一种基于5g技术智能农业环境监测系统
技术领域
1.本发明涉及农业环境检测技术领域，尤其涉及一种基于5g技术智能农业环境监测系统。


背景技术：

2.我国是农业大国，而非农业强国。近30年来果园高产量主要依靠农药化肥的大量投入，大部分化肥和水资源没有被有效利用而随地弃置，导致大量养分损失并造成环境污染。我国农业生产仍然以传统生产模式为主，传统耕种只能凭经验施肥灌溉，不仅浪费大量的人力物力，也对环境保护与水土保持构成严重威胁，对农业可持续性发展带来严峻挑战。本项目针对上述问题，利用实时、动态的农业物联网信息采集系统，实现快速、多维、多尺度的果园信息实时监测，并在信息与种植专家知识系统基础上实现农田的智能灌溉、智能施肥与智能喷药等自动控制。突破果园信息获取困难与智能化程度低等技术发展瓶颈。
[0003]“智慧农业”能够有效改善农业生态环境。将农田、畜牧养殖场、水产养殖基地等生产单位和周边的生态环境视为整体，并通过对其物质交换和能量循环关系进行系统、精密运算，保障农业生产的生态环境在可承受范围内，如定量施肥不会造成土壤板结，经处理排放的畜禽粪便不会造成水和大气污染，反而能培肥地力等。
[0004]
目前在智能农业的种植大棚内，若智能农业灌溉系统(200)的某个喷头损坏会导致喷头作用区域内的土壤湿度，不同于其他区域，若是浇灌的农药则会导致未作用区域的作物无法起到除害的作用，进而导致部分土壤地力逐渐失衡，作物的生长状态不统一。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种可以监测灌溉时的差异点位并对该差异点位的区域内进行药物灌溉或加湿补偿，从而避免农作物外部环境不一导致的生长状态不一的基于5g技术智能农业环境监测系统。
[0006]
本发明的技术方案：一种基于5g技术智能农业环境监测系统，包括用于灌溉作物的智能农业灌溉系统，智能农业灌溉系统的灌溉区域为第一区域；
[0007]
环境监测模组，环境监测模组设置在第一区域并用于监测第一区域内的土壤湿度和/或空气湿度；
[0008]
还包括5g通信模块、通信基站、终端设备以及监测设备，所述5g通信模块将环境监测模组监测的数据通过通信基站发送至终端设备；并由终端设备判断土壤湿度以及空气湿度的差异点位；通过终端设备向监测设备发送指令控制监测设备移动至差异点位进行药物灌溉或加湿补偿。
[0009]
优选的，所述智能农业灌溉系统包括浇灌管路以及均分分布在浇灌管路上的浇灌喷头；
[0010]
其中，浇灌喷头的浇灌区域为第二区域，所述环境监测模组分布在第二区域内；所述浇灌管路通过外部的定时供水装置提供水源。
[0011]
优选的，所述环境监测模组包括多个依次设置在第二区域的传感器模块；
[0012]
所述传感器模块包括对第二区域内的土壤监测的土壤传感器以及对第二区域上方的空气湿度监测的湿度传感器。
[0013]
一种监测设备，用于上述的药物灌溉或空气加湿补偿，包括行走机构以及固定在行走机构上的旋转基座，旋转基座的转盘上设置有升降机构，升降机构的滑台上固定有下壳体，下壳体上铰接有上壳体，下壳体上还固定有驱动上壳体进行角度调节的角度调节机构；
[0014]
所述下壳体与上壳体内设置有湿度补偿以及药物输送的管路系统；
[0015]
所述管路系统上设置有控制药物流向以及气体流向的电磁阀组；还设置有对农药混合处理的加液机构。
[0016]
优选的，所述管路系统包括设置在上壳体以及下壳体内的喷灌组件；
[0017]
每个所述喷灌组件均包括两个喷管，两个所述喷管通过u型管连接，两个所述u型管上均设置有连接管件，两个所述连接管件通过波纹管相连接；
[0018]
位于下壳体内的所述连接管件具有两个输入端口，其中一个输入端口连接有风机对接管；另一个所述输入端口与加液机构相连接；
[0019]
两对所述喷管上均设置有喷头模组。
[0020]
优选的，所述连接管件包括设置在两个u型管的电磁阀a，还包括位于下壳体内连接管件的两个输入端口上的电磁阀b。
[0021]
优选的，所述加液机构包括与连接管件其中一个输入端口连接的蜗状壳体，所述蜗状壳体上侧通过止回件连接有储液容器；
[0022]
还包括多个连通储液容器与蜗状壳体的连接管；
[0023]
所述蜗状壳体内通过轴承安装有涡轮，涡轮的轴线处设置有贯穿止回件的连接轴，连接轴上段通过螺纹连接有螺纹套筒，螺纹套筒的外圈通过连杆固定有多个贯穿连接管且延伸至蜗状壳体内的调节杆件；
[0024]
所述调节杆件与连接管过盈配合。
[0025]
优选的，所述调节杆件具有连通通道，连通通道通过进液孔与储液容器的内腔连通；
[0026]
所述调节杆件的下段还开设有与连通通道底部连通的出液通道，所述出液通道与蜗状壳体的内腔连通；
[0027]
所述出液通道的横切面为倒置的v型。
[0028]
优选的，所述蜗状壳体上还设置有与其呈外壁相切的进液接管，所述连接管件的输入端口与蜗状壳体的另一切线方向切入。
[0029]
优选的，所述止回件包括连接储液容器与蜗状壳体的管件以及多个沿管件轴线方向排布的止回罩；
[0030]
所述止回罩与连接轴的接合处设置有密封环；
[0031]
所述止回罩的横切面呈漏斗形。
[0032]
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
[0033]
通过监测灌溉时的差异点位并对该差异点位的区域内进行药物灌溉或加湿补偿，从而避免农作物外部环境不一导致的生长状态不一样，进而进一步提高农业的智能化以及
自动化的程度；
[0034]
通过在加液机构的作用下使药液以水按照配比的方式输入至连接管件，再通过u型管、喷管以及喷头模组的雾状喷头排出；从而实现对药液灌溉，而无需进行药液灌溉时，只需使储液容器内的药液处于空的状态即可实现湿度补偿。
附图说明
[0035]
图1给出了本发明一种基于5g技术智能农业环境监测系统的流程框图；
[0036]
图2为本发明中实施例一的原理图；
[0037]
图3为本发明中实施例一的示意图；
[0038]
图4为本发明中监测设备的第一视角立体结构示意图；
[0039]
图5为本发明中监测设备的第二视角立体结构示意图；
[0040]
图6为本发明中监测设备俯视图；
[0041]
图7为本发明中管路系统的结构示意图；
[0042]
图8为本发明中加液机构的结构示意图；
[0043]
图9为本发明中加液机构的部分结构切除的结构示意图；
[0044]
图10为本发明中调节杆件的分布结构示意图；
[0045]
图11为本发明中调节杆件的剖视结构示意图；
[0046]
图12为本发明中蜗状壳体的俯视剖视结构示意图。
[0047]
附图标记：100、监测设备；110、上壳体；120、下壳体；130、旋转基座；140、行走机构；150、升降机构；160、角度调节机构；
[0048]
170、管路系统；171、喷灌组件；172、波纹管；173、电磁阀组；174、连接管件；175、风机对接管；176、进液接管；
[0049]
180、喷头模组；
[0050]
190、加液机构；191、储液容器；192、连接管；193、调节杆件；194、出液通道；195、止回件；196、螺纹套筒；197、连接轴；198、进液孔；199、连通通道；1910、止回罩；1911、蜗状壳体；1912、涡轮；
[0051]
200、智能农业灌溉系统；300、环境监测模组；400、5g通信模块；500、通信基站；600、终端设备；700、导轨。
具体实施方式
[0052]
下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0053]
实施例一
[0054]
如图1和图2所示，本发明提出的一种基于5g技术智能农业环境监测系统，包括用于灌溉作物的智能农业灌溉系统200，智能农业灌溉系统200的灌溉区域为第一区域；
[0055]
环境监测模组300，环境监测模组300设置在第一区域并用于监测第一区域内的土壤湿度和/或空气湿度；
[0056]
还包括5g通信模块400、通信基站500、终端设备600以及监测设备100，5g通信模块400将环境监测模组300监测的数据通过通信基站500发送至终端设备600；并由终端设备600判断土壤湿度以及空气湿度的差异点位；通过终端设备600向监测设备100发送指令控
制监测设备100移动至差异点位进行药物灌溉或加湿补偿；
[0057]
需要说明的是，监测设备100具有接收终端设备600或5g通信模块400发送指令的指令接收模块；
[0058]
智能农业灌溉系统200包括浇灌管路以及均分分布在浇灌管路上的浇灌喷头；
[0059]
其中，浇灌喷头的浇灌区域为第二区域，环境监测模组300分布在第二区域内；浇灌管路通过外部的定时供水装置提供水源。
[0060]
环境监测模组300包括多个依次设置在第二区域的传感器模块；
[0061]
传感器模块包括对第二区域内的土壤监测的土壤传感器以及对第二区域上方的空气湿度监测的湿度传感器。
[0062]
在此，结合将图3对本系统进行说明，如图3所示，图3中最外侧的框体为智能农业大棚，大棚内设有供监测设备100移动的导轨700；
[0063]
图中智能农业灌溉系统200上的其中一个浇灌喷头不工作时，会产生一个无法浇灌的区域，此时，与该区域对应的传感器模块则会收集与其他区域的土壤湿度差值，当差值达到预设值后，则通过5g通信模块400、通信基站500向终端设备600发送指令当处于自动状态时，则通过5g通信模块400直接向监测设备100发送指令，终端设备600再控制监测设备100移动至对应的差异点位，对该差异点位的区域内进行药物灌溉或加湿补偿，从而避免农作物外部环境不一导致的生长状态不一样，进而进一步提高农业的智能化以及自动化的程度。
[0064]
实施例二
[0065]
如图4、5以及6所示，结合上述实施例一，本发明提出的一种监测设备100，用于上述的药物灌溉或空气加湿补偿，其包括行走机构140以及固定在行走机构140上的旋转基座130，行走机构140即与上述导轨700匹配用于驱动装置直线行走；
[0066]
旋转基座130的转盘上设置有升降机构150，升降机构150的滑台上固定有下壳体120，下壳体120上铰接有上壳体110，下壳体120上还固定有驱动上壳体110进行角度调节的角度调节机构160；
[0067]
旋转基座130则可以驱动升降机构150转动，调节上壳体110以及下壳体120的方向。
[0068]
升降机构150可以驱动下壳体120以及角度调节机构160升降，对于高度较高的灌溉处理；同时，通过角度调节机构160可以调节上壳体110的倾角，使其可以对作物进行一定角度的喷灌，提高装置的适用性；
[0069]
结合图7所示，下壳体120与上壳体110内设置有湿度补偿以及药物输送的管路系统170；
[0070]
管路系统170上设置有控制药物流向以及气体流向的电磁阀组173；还设置有对农药混合处理的加液机构190。
[0071]
管路系统170包括设置在上壳体110以及下壳体120内的喷灌组件171；
[0072]
每个喷灌组件171均包括两个喷管，两个喷管通过u型管连接，两个u型管上均设置有连接管件174，两个连接管件174通过波纹管172相连接；
[0073]
波纹管172设置在上壳体110与下壳体120旋转后的将开口处，其可以根据上壳体110与下壳体120的角度调节进行自适应调节，同时不影响液体或气体的输送。
[0074]
位于下壳体120内的连接管件174具有两个输入端口，其中一个输入端口连接有风机对接管175；风机对接管175用于输送热风；另一个输入端口与加液机构190相连接。
[0075]
两对喷管上均设置有喷头模组180，喷头模组180包括用于灌溉与加湿的雾状喷头以及用于气流排出的排气喷头；需要说明的是，排气喷头以及雾状喷头均延伸至上壳体110或下壳体120的外侧，使其可以将液体或气体排出。
[0076]
连接管件174包括设置在两个u型管的电磁阀a，还包括位于下壳体120内连接管件174的两个输入端口上的电磁阀b；
[0077]
电磁阀组173的启闭包括如下几种状态：
[0078]
①
：上侧的电磁阀a同时关闭时，则气体或液体只能通过上壳体110上的喷头模组180喷出，适用于高度较低的作物；
[0079]
②
：所有的电磁阀a同时开启，则气体或液体能通过上壳体110和下壳体120上的喷头模组180喷出，适用于高度较高的作物；
[0080]
③
：单侧的电磁阀a同时开启，则气体或液体能通过雾状喷头或者排气喷头喷出；
[0081]
④
：单侧的电磁阀b开启，则表示输入液体或者气体。
[0082]
如图8-12所示，加液机构190包括与连接管件174其中一个输入端口连接的蜗状壳体1911，蜗状壳体1911上侧通过止回件195连接有储液容器191；储液容器191上设置有贯穿上壳体110的加注管；使其可以向储液容器191内加入药液。
[0083]
还包括多个连通储液容器191与蜗状壳体1911的连接管192；
[0084]
蜗状壳体1911内通过轴承安装有涡轮1912，涡轮1912的轴线处设置有贯穿止回件195的连接轴197；
[0085]
连接轴197的上段加工有螺纹，连接轴197上段通过螺纹连接有螺纹套筒196，螺纹套筒196的外圈通过连杆固定有多个贯穿连接管192且延伸至蜗状壳体1911内的调节杆件193；
[0086]
调节杆件193与连接管192过盈配合，提高连接管192与调节杆件193之间的匹配度。
[0087]
调节杆件193具有连通通道199，连通通道199通过进液孔198与储液容器191的内腔连通；进液孔198完全裸露时，储液容器191内的药液则可以通过进液孔198进入连通通道199内；
[0088]
调节杆件193的下段还开设有与连通通道199底部连通的出液通道194，出液通道194与蜗状壳体1911的内腔连通；
[0089]
出液通道194的横切面为倒置的v型；
[0090]
当将调节杆件193的底部完全进入连接管192内时，出液通道194被连接管192的管壁堵塞，从而实现密封，而当出液通道194裸露时，储液容器191内的药液则通过进液孔198、连通通道199以及出液通道194排出蜗状壳体1911内；
[0091]
此外，由于出液通道194倒v型的设置，可以避免蜗状壳体1911内的水倒灌至连通通道199内。
[0092]
蜗状壳体1911上还设置有与其呈外壁相切的进液接管176，连接管件174的输入端口与蜗状壳体1911的另一切线方向切入。进液接管176用于输入是，使水驱动涡轮1912转动，可以使药液与水充分混合，而水的流速越快，则涡轮的转速越快，通过连接轴197、螺纹
套筒196驱动调节杆件193上下摆动的速度就越快，从而使药液更快的进入蜗状壳体1911内，(即水的流速和药液的速度成正比关系)，而连接管件174的输入端口与蜗状壳体1911的另一切线方向切入，则可以使混合后的药液流出，连接管件174的输入端口与进液接管176的角度优选为90
°
，其可以最大化的利用液体的动能，图12中展示的是进液接管176与连接管件174的输入端口呈平行的设置，不影响本方案的实施。
[0093]
止回件195包括连接储液容器191与蜗状壳体1911的管件以及多个沿管件轴线方向排布的止回罩1910；
[0094]
止回罩1910与连接轴197的接合处设置有密封环；增加连接轴197与止回罩1910之间的密封性。
[0095]
止回罩1910的横切面呈漏斗形；
[0096]
由于连接轴197需要穿过止回件195进入储液容器191内，所以，通过设置止回罩1910则可以避免蜗状壳体1911内的液体通过止回件195进入储液容器191内。
[0097]
本装置的操作方式如下，当监测设备100移动至差异点位时，通过进液接管176输入水源，在加液机构190的作用下使药液以水按照配比的方式输入至连接管件174，(此时与风机对接管175连接的连接管件174输入端口的电磁阀b、以及与排气喷头处于同侧的电磁阀a处于关闭状态)，液体通过u型管、喷管以及喷头模组180的雾状喷头排出；从而实现对药液灌溉，而无需进行药液灌溉时，只需使储液容器191内的药液处于空的状态即可实现湿度补偿；
[0098]
当湿度过高时，风机对接管175与外部热风机连接，与同侧雾状喷头同侧的电磁阀a处于关闭状态，与风机对接管175连接的连接管件174输入端口的电磁阀b处于开启状态，即可使热风通过排气喷头喷出，对空气湿度进行负向补偿。
[0099]
上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。