[发明专利]田间作物一体化智能监控装置

说明书

技术领域

本发明属于农业与物联网领域，具体地说，是一种基于传感器与光谱图像的农作物生长环境监测装置。

背景技术

伴随着农业信息化和物联网技术的快速发展，我国农业正处于从传统农业向精准农业发展的过渡阶段。农作物生长环境的实时监控为精准农业环境监测提供了一种有效的解决方法并且为农业研究提供了科学依据。

在目前农业监测中，通常使用传感器采集数据，经过A/D转换以及串行总线传输到计算机中进行监测。传统的田间监测方式单一，不能真正做到大范围监测，另一方面数据监测只针对一些影响农作物生长的环境因子做了监测，而缺少对农作物的生长长势和病虫害的图像以及光谱采集，而作物的光谱图像采集在现代精准农业中具有重要的意义。此外，农业研究是一个长期的过程，需要对常年环境数据进行综合分析研究，而在传统的农业监测中，缺乏长期保存管理这些环境数据的功能。

发明内容

针对目前农业发展的趋势与实际需求，完善目前农业监控领域的不足，本发明提供了一种智能化与集成化的田间作物智能监控系统。通过构建多传感器实时采集作物生长环境的感知信息，实时采集作物的光谱图像信息，并且保存到本地数据库中。通过无线网络连接各个不同的网络监控节点，实现大面积农田精确监控与作物生长环境感知信息的实时采集与保存。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种田间作物一体化智能监控装置，包含核心控制/显示模块、作物传感信息采集模块、作物图像采集模块、作物反射/吸收光谱采集模块、 无线局域网连接模块、太阳能供电模块和上位机管理模块；

核心控制/显示模块，分别与其余模块相连，用于控制整个装置的运行，并进行采集信息的显示和数据的存储；

作物传感信息采集模块，与核心控制/显示模块相连，用于采集田间作物生长环境的信息，并传输到核心控制/显示模块进行显示与存储；

作物图像采集模块，与核心控制/显示模块相连，用于采集田间作物的图像信息，并传输到核心控制/显示模块进行显示与存储；

作物反射/吸收光谱采集模块，与核心控制/显示模块相连，用于采集自然光条件下的田间作物的近红外吸收/反射光谱，光谱信息传输到核心控制/显示模块进行显示与存储；

无线局域网连接模块，与核心控制/显示模块相连，用于组建田间局域网，将不同的监控节点进行网络互联；

太阳能供电模块，与核心控制/显示模块相连，用于向整个装置进行供电；

上位机管理模块，与核心控制/显示模块相连，用于向用户显示整个装置的监控信息，并存储监控信息。

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）通过采集多种农作物生长环境因素信息，可以对于田间作物生长情况进行全面地监控。（2）通过组建田间无线局域网，可以实施不同监控节点之间的网络通信，实现监控信息共享；同时存储采集到的田间作物信息，为今后的农业研究提供数据支撑。（3）采用集成化的设计以及使用上位机软件控制各个模块进行监控，便于在田间实施，进行扩展。

附图说明

图1 为本发明装置整体结构图。

图2 为传感器组织结构图。

图3 位为监控端软件功能图。

具体实施方式

本发明田间作物一体化智能监控装置，通过实时采集田间作物多方面生长因素信息，对作物的生长环境和病虫害进行实时监控，并对采集的信息进行存储；该装置包括核心控制/显示模块、作物传感信息采集模块、作物图像采集模块、作物反射/吸收光谱采集模块、无线局域网连接模块、太阳能供电模块和上位机管理模块。核心控制/显示模块用于控制整个装置的运行、存储与显示，传感采集模块包含核心控制器和传感器族群，用于采集作物生长环境的感知信息；图像采集模块包含高清摄像头与步进电机，用于采集作物实时图像信息；光谱采集模块包含便携式光谱仪和农用便携式一体化光谱装置，用于采集作物近红外反射或吸收光谱数据，无线局域网模块用于连接田间不同监控节点；太阳能供电模块为监控装置供电。各装置通过USB接口或RS-232接口与核心控制/显示设备连接，用于显示与存储田间监控信息。

更具体地说，本发明装置的系统功能架构上包含：核心控制/显示模块、作物传感信息采集模块、作物图像采集模块、作物反射/吸收光谱采集模块、 无线局域网连接模块、太阳能供电模块和上位机管理模块。

工业控制核心包括：PCM-3362工业控制核心主板，15英寸触摸屏显示器。

数据采集由现场传感器实现。传感器对多个环境要素进行监测，实时采集环境数据。包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、光照传感器。