一种果树健康状态监测装置论文和设计-王金星

全文摘要

本实用新型涉及一种果树健康状态监测装置，包括加强底板、支撑杆、套管、摄像头安装块和单片机；加强底板上分别设置有温度传感器，湿度传感器和土壤养分传感器；套管可活动套装在支撑杆外部；套管顶部设有摄像头安装块；摄像头保护套管内安装数字摄像头；所述温度传感器、土壤养分传感器、湿度传感器、数字摄像头均与单片机相连。本实用新型能将检测到的土壤环境信息发送至单片机，避免环境污染或者天气问题带来土壤变化对果树生长造成的影响，及时解决果树生长过程中，由于施肥不足、环境污染、土壤变质、病虫灾害而导致的果树成活率低，生长缓慢的问题。

主设计要求

1.一种果树健康状态监测装置，其特征在于，包括加强底板、支撑杆、套管、摄像头安装块和单片机；所述加强底板、支撑杆、套管和摄像头安装块均为圆柱形，且圆柱的中轴线相互重合；在加强底板上表面沿其圆周均匀设置有温度传感器，下表面沿其圆周均匀设置有湿度传感器，加强底板侧面均匀安装土壤养分传感器；支撑杆垂直固定在加强底板顶部，套管可活动套装在支撑杆外部；套管顶部设有摄像头安装块；所述摄像头安装块前侧上方设有矩形槽，摄像头保护套管通过转动块安装在矩形槽内；所述摄像头保护套管与转动块垂直设置；摄像头保护套管内安装数字摄像头；所述温度传感器、土壤养分传感器、湿度传感器、数字摄像头均与单片机连接；所述转动块两端通过转轴可活动安装在矩形槽槽壁上，转动块呈圆柱形；转动块上沿其四分之一圆周面上设有第一轮齿，第一轮齿与摄像头保护套管对称设在转动块另一侧；在矩形槽底部与转动块平行设有圆柱形的驱动块，驱动块上沿其四分之一圆周面上设有第二轮齿；第一轮齿与第二轮齿啮合；驱动块中部连接驱动轴，驱动轴另一端连接驱动电机一，所述驱动电机一与单片机连接；所述套管下部设有竖立的套孔；在套管内部的套孔上方设有竖立的调节孔，活动杆位于调节孔中；所述套孔顶端设置有圆形的螺纹块，套孔内侧壁上设有环形沉槽，螺纹块固定在环形沉槽中；螺纹块上设置螺纹孔，活动杆上设有与螺纹孔配合使用的外螺纹；所述支撑杆顶端设置有转盘，活动杆底端穿过螺纹孔连接转盘；转盘连接驱动电机二；所述驱动电机二与单片机连接。

设计方案

1.一种果树健康状态监测装置，其特征在于，包括加强底板、支撑杆、套管、摄像头安装块和单片机；

所述加强底板、支撑杆、套管和摄像头安装块均为圆柱形，且圆柱的中轴线相互重合；在加强底板上表面沿其圆周均匀设置有温度传感器，下表面沿其圆周均匀设置有湿度传感器，加强底板侧面均匀安装土壤养分传感器；支撑杆垂直固定在加强底板顶部，套管可活动套装在支撑杆外部；套管顶部设有摄像头安装块；所述摄像头安装块前侧上方设有矩形槽，摄像头保护套管通过转动块安装在矩形槽内；所述摄像头保护套管与转动块垂直设置；摄像头保护套管内安装数字摄像头；所述温度传感器、土壤养分传感器、湿度传感器、数字摄像头均与单片机连接；

所述转动块两端通过转轴可活动安装在矩形槽槽壁上，转动块呈圆柱形；转动块上沿其四分之一圆周面上设有第一轮齿，第一轮齿与摄像头保护套管对称设在转动块另一侧；在矩形槽底部与转动块平行设有圆柱形的驱动块，驱动块上沿其四分之一圆周面上设有第二轮齿；第一轮齿与第二轮齿啮合；驱动块中部连接驱动轴，驱动轴另一端连接驱动电机一，所述驱动电机一与单片机连接；

所述套管下部设有竖立的套孔；在套管内部的套孔上方设有竖立的调节孔，活动杆位于调节孔中；所述套孔顶端设置有圆形的螺纹块，套孔内侧壁上设有环形沉槽，螺纹块固定在环形沉槽中；螺纹块上设置螺纹孔，活动杆上设有与螺纹孔配合使用的外螺纹；所述支撑杆顶端设置有转盘，活动杆底端穿过螺纹孔连接转盘；转盘连接驱动电机二；所述驱动电机二与单片机连接。

2.如权利要求1所述的一种果树健康状态监测装置，其特征在于，所述摄像头保护套管在上下90°范围内角度可调。

3.如权利要求1所述的一种果树健康状态监测装置，其特征在于，所述套管长度为支撑杆长度的两倍，且套孔高度与支撑杆相等。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种果树健康状态监测装置,属于果园果树种植技术领域。

背景技术

近年来，随着我国农业种植结构的调整，密植果园面积不断增大，密植果树生长状态的监测的问题日益显现。作为我国农村经济发展优势产业之一的苹果产业，在我国农业产业结构调整、增加农民收入及出口创汇等方面发挥了重要作用。果树种植与生产为农民带来良好经济效益，如何实现大面积的果树健康状态实时监测，也逐渐得到重视。及时准确地进行氮素营养监测对实时掌握果树长势及养丰缺状况有重要意义。

传统实验室化学分析果树养分状态，虽具有较高的准确度，但花费高、时效性差，且具有破坏性。随着数码产品价格的不断下降与普及，利用可见光光谱分析技术进行作物健康状态诊断已具备一定的应用潜力。数码摄像头是可见光光谱最为便捷且经济的近地遥感工具，通过对果树营养状况的实时跟踪监测可形成作物完整的营养诊断体系，有利于及时掌握作物的营养需求量，进而制定出有效的调控策略，初步实现对果园果树生长信息和营养状况的快速准确监测。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种果树健康状态监测装置，能及时解决果树生长过程中，由于施肥不足、环境污染、土壤变质、病虫灾害而导致的果树成活率低，生长缓慢的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

一种果树健康状态监测装置，包括加强底板、支撑杆、套管、摄像头安装块和单片机；所述加强底板、支撑杆、套管、摄像头安装块均为圆柱形，且圆柱中轴线相互重合；在加强底板上表面沿其圆周均匀设置有温度传感器，下表面沿其圆周均匀设置有湿度传感器，加强底板侧面均匀安装土壤养分传感器；支撑杆垂直固定在加强底板顶部，套管可活动套装在支撑杆外部；套管顶部设有摄像头安装块；所述摄像头安装块前侧上方设有矩形槽，摄像头保护套管通过转动块安装在矩形槽内；所述摄像头保护套管与转动块垂直设置；摄像头保护套管内安装数字摄像头；所述温度传感器、土壤养分传感器、湿度传感器、数字摄像头均与单片机相连。

所述转动块两端通过转轴可活动安装在矩形槽槽壁上，转动块呈圆柱形；转动块上沿其四分之一圆周面(即其圆周90°范围内)上设有第一轮齿，第一轮齿与摄像头保护套管对称设在转动块另一侧；在矩形槽底部与转动块平行设有圆柱形的驱动块，驱动块上沿其四分之一圆周面(即其圆周90°范围内)上设有第二轮齿；第一轮齿与第二轮齿啮合；摄像头保护套管在上下90°范围内角度可调；驱动块中部连接驱动轴，驱动轴另一端连接驱动电机一，所述驱动电机一与单片机相连接。

所述套管长度为支撑杆长度的两倍，套管下部设有竖立的套孔，且套孔高度与支撑杆相等；在套管内部套孔上方设有竖立的调节孔，活动杆位于调节孔中；所述套孔顶端设置有圆形的螺纹块，套孔内侧壁上设有环形沉槽，螺纹块固定在环形沉槽中；螺纹块上设置螺纹孔，活动杆上设有与螺纹孔配合使用的外螺纹；所述支撑杆顶端设置有转盘，活动杆底端穿过螺纹孔连接转盘；转盘连接驱动电机二；所述驱动电机二与单片机连接。

所述套孔顶端设置有圆形的螺纹块，套孔内侧壁上设有环形沉槽，螺纹块固定在环形沉槽中；螺纹块上设置螺纹孔，活动杆上设有与螺纹孔配合使用的外螺纹；所述支撑杆顶端设置有转盘，活动杆底端穿过螺纹孔连接转盘；转盘连接驱动电机二；所述驱动电机二与单片机连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型能将检测到的土壤环境信息及时发送至单片机，避免环境污染或者天气问题带来土壤变化对果树生长造成的影响；同时设置摄像头，通过摄像头拍摄监控果树情况，避免人为破坏的通知，能够时刻观察果树的生长情况，落叶情况，发生问题能够及时处理。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型加强底板结构示意图；

图3是本实用新型套管结构示意图；

图4是本实用新型摄像头安装块结构示意图；

图中：1、加强底板 2、支撑杆 3、套管 4、摄像头安装块 11、温度传感器 12、土壤养分传感器 13、湿度传感器 21、活动杆 22、转盘 31、套孔 32、调节孔 33、螺纹块 34、环状沉槽 35、螺纹孔 41、方形槽 42、转动块 43、摄像头保护套管 44、转轴 45、驱动块 422、第一轮齿 451、驱动轴 452、第二轮齿。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型中，温度传感器和湿度传感器、土壤养分传感器、数码摄像头、驱动电机等均可市购得到。

实施例：如图1-4所示，本实用新型提供了一种果园果树健康状态在线监测装置，包括加强底板1、支撑杆2、套管3、摄像头安装块4和单片机，所述加强底板1、支撑杆2、套管3、摄像头安装块4均为圆柱形结构，且圆柱中轴线相互重合；在加强底板1上表面设置有温度传感器11，下表面设置有湿度传感器13，侧面安装有土壤养分传感器12，温度传感器11、土壤养分传感器12、湿度传感器13沿着加强底板1均匀安装有多个；支撑杆2与加强底板1固定连接，套管3内部设置有套孔31，套孔31与支撑杆2相互配合，套管3套装在支撑杆2外部；所述摄像头安装块4侧上方开有方形槽41，方形槽41内设置有摄像头保护套管43，摄像头保护套管43安装在转动块42上，摄像头保护套管43内安装有数字摄像头；所述温度传感器11、土壤养分传感器12、湿度传感器13、数字摄像头均与单片机STM32相连。

进一步的，所述套管3长度为支撑杆2长度的两倍，套孔31设置在套管3的下部，且套孔31与支撑杆2等长，在套孔31上方设置有调节孔32，在支撑杆2上方设置有活动杆21，活动杆21设置在调节孔32中。

进一步的，在套孔31顶端设置有螺纹块33，套孔31侧壁上开有环状沉槽34，螺纹块33固定在环状沉槽34中；螺纹块33上设置螺纹孔35，活动杆21设置有外螺纹，活动杆21穿过螺纹孔35，且二者相互配合；所述支撑杆2顶端设置有转盘22，转盘22设置有驱动电机，活动杆21固定设置在转盘22上；转盘22的驱动电机与单片机相连接。

进一步的，所述转动块42两端通过转轴44安装在方形槽41槽壁上，在转动块42侧面设置有第一轮齿422，第一轮齿422沿着转动块42半圆侧面固定设置，设置位置与摄像头保护套管呈中心对称。在方形槽41侧下方设置有驱动块45，驱动块45呈圆柱形，与转动块相邻的侧面设置有与第一轮齿422相互啮合的第二轮齿452，驱动块45中心开设轴孔连接驱动轴451，驱动轴451连接有驱动电机二，驱动轴451的驱动电机二与单片机STM32相连接。

摄像头保护套管43在上下90°范围内角度可调。

使用时：

将加强底板1固定埋在土壤中，埋设深度为地表下40公分左右，此深度为果树富根区。支撑杆2设置在土壤地表以上，同时本实用新型距离所需要检测的果树3m-5m；温度传感器11检测土壤内部温度，湿度传感器13检测土壤内部湿度，土壤养分传感器12检测土壤内部元素成分；同时，各个传感器将检测到的温度、湿度、元素成分信息分别传送至单片机中进行保存，再由单片机通过无线网络传输到远程计算机，工作人员可以在远程计算机实时接收传感器所采集的土壤温度、湿度、养分信息，方便工作人员及时制定施肥、灌溉等处理方案。

套管3长度为支撑杆2的两倍，套管3内设置高度相同的套孔31、调节孔32，套孔31套在支撑杆2上，调节孔32设置在活动杆21上，套管3可活动套接在支撑杆2外面；通过单片机STM32控制转盘22的电机二工作，通过转盘22转动带动活动杆21转动，活动杆21与螺纹块33的螺纹孔35相互配合，螺纹块33沿着活动杆21上下移动，套管3沿支撑杆2上下移动，能根据拍摄需要调节摄像头安装块4的高度。

单片机STM32控制驱动轴451的驱动电机一转动，带动驱动块45转动，使第二轮齿452与第一轮齿422啮合，从而带动转动块42绕着转轴44转动，以调整摄像头保护套管43与水平面的仰角，达到最佳拍摄角度；由于第一轮齿422和第二轮齿452在90°范围内啮合转动，控制摄像头保护套管43上下的转动角度为90°，从水平转动至竖直的范围里进行拍摄；摄像头保护套管43高度低于果树高度，以仰视的角度对果树进行拍摄.

数字摄像头将采集到的图像信息传递至单片机中，同时，再由单片机通过无线网络传输到远程计算机。为工作人员实时提供数字摄像头所采集的果树树冠、树叶图像，工作人员在远程计算机实时接收到果树落叶情况、枝叶颜色变化情况，通过与之前所拍摄的照片对比来判断病虫灾害的问题；方便工作人员制定施药、施肥、修剪等管理方案。另一方面，数字摄像头的设置，对果园进行实时监测,避免果园果树被人为破坏。

本实用新型可在果园内定点设置多个同时使用,能起到更好的监测效果.

本实用新型可设置与单片机连接的总控制按钮，对整个装置实现启停控制。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种果树健康状态监测装置论文和设计

一种果树健康状态监测装置论文和设计-王金星

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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