一种智能果园管控系统的制作方法

本发明涉及果园管理技术领域，更具体地说，它涉及一种智能果园管控系统。

背景技术：

果园，是指种植果树的园地，分为专业性果园、果农兼作果园和庭院式果园等类型。果园以果树作为主要的经济作物，果园每年对果树的喷药和喷洒叶面肥的次数不下20次，从春天开花至秋天果实成熟期间平均每2周喷洒一次，当年施足、施好肥料，是下年获得丰产的基础；果树进入营养转换期时，营养主要来自于叶片的光合作用，因此，保护好叶片才能保障当年果实的正常发育，害虫危害果树后，常引起叶片退绿或灰白色失去光泽，果实受害后表皮粗糙，还会出现龟裂状网纹，失去诱人的色泽，果质品味下降；严重时引起落叶、落果，减少收成，导致树势减弱，影响次年的开花结果，所以果树一旦开花坐果，能不能生产出优质果，能不能获得高产，与当年的叶片保护关系重大；果树生长离不开充足的阳光和水分，要定时、及时地对果树进行浇水灌溉，才能促进果树的生长，创造更大的经济效益。

果树的生长是个漫长的过程，在其生长周期内，果农需要对果树进行多种不同的栽种工作，或杀虫、或施肥、或防寒、或防旱等，这样投入的时间成本和人工成本是巨大的，会影响果园的经济效益，同样的杀虫和施肥时，免不了用到化工制品，不利于果农的身体健康，果树生长具有规律，且每个阶段进行对应的生长变化的时间较短，而果农的精力又是有限，不一定能及时完成相应的举措，可能会影响到果树的结果，同样也会造成经济损失，所以开发一套全自动、可大范围管控果园内果树生长情况的智能控制终端和系统来提高果园的产值效益，成为一项亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种智能果园管控系统，解决上述的一个或多个问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种智能果园管控系统，包括单片机、供电模块、图像监测模块、温度监测模块、水位监测模块、喷洒模块以及人工处理模块；

所述图像监测模块、所述温度监测模块、所述水位监测模块、所述喷洒模块均与所述单片机连接，所述单片机、所述图像监测模块、所述温度监测模块、所述水位监测模块、所述喷洒模块、所述人工处理模块均与所述供电模块连接；

所述单片机用于对其他模块的信号数据进行处理并反馈；

所述供电模块用于对所有模块供电；

所述图像监测模块用于监测果树上的飞虫；

所述温度监测模块用于监控果棚内的温度；

所述水位监测模块用于监测果树旁灌溉渠的液位；

所述喷洒模块用于喷洒农药或施肥或补水；

所述人工处理模块方便使用者控制各模块。

进一步地，所述供电模块包括电源接口、变压器以及转接口；

所述电源接口与外部电源连接，所述变压器与所述电源接口连接，所述转接口与所述变压器连接，所述单片机、所述图像监测模块、所述温度监测模块、所述水位监测模块、所述信号接收模块、所述信号发出模块、所述喷洒模块、所述人工处理模块均与所述转接口连接；

所述变压器进行变压；

所述电源接口用于连接外部电源；

所述转换接口用于和各模块连接进而供电。

进一步地，所述图像监测模块包括若干图像采集单元、图像分析单元以及图像处理单元；

若干所述图像采集单元与所述图像处理单元连接，所述图像处理单元与所述图像分析单元连接，所述图像分析单元与所述单片机连接；

所述图像采集单元用于采集目标果树的图像；

所述图像处理单元用于对采集到的目标果树图像进行优化处理；

所述图像分析单元用于将处理后的目标果树图像中的异常对象进行比对分析并将结果输送到所述单片机。

进一步地，所述温度监测模块包括保温单元和若干温度感应单元；

所述保温单元与所述单片机连接，若干所述温度感应单元也与所述单片机连接，若干所述温度感应单元分散地设于果棚内；

所述温度感应单元用于测量果园棚内的实时温度；

所述保温单元用于保持果园棚内的恒温环境。

进一步地，所述水位监测模块包括存液单元、液压阀、若干水位感应单元；

若干所述水位感应单元分散地设于沟渠内，所述存液单元与所述液压阀管道连接，所述液压阀与所述单片机连接，所述存液单元内也设有单独的所述水位感应单元，所述水位感应单元与所述单片机连接；

所述存液单元用于存储净水且连通水源可自动补水；

所述液压阀用于控制所述存液单元内液体的传送；

所述水位感应单元用于测量灌溉渠内的实时液位和测量所述存液单元内的实时液位。

进一步地，所述喷洒模块包括喷洒单元、混液单元、储液单元、两个控制阀以及若干液位感应单元；

所述储液单元与所述混液单元通过其中一个所述控制阀管道连接，所述混液单元与所述喷洒单元通过另一个所述控制阀管道连接，所述混液单元和所述储液单元内均设有所述液位感应单元，若干所述液位感应单元、两个所述控制阀、所述混液单元以及所述喷洒单元均与所述单片机连接；

所述喷洒单元用于将液体喷洒到果树上；

所述混液单元用于混制特殊液体，所述控制阀用于控制液体的流动；

所述液位感应单元用于监测所述混液单元和所述储液单元内的液位。

进一步地，所述喷洒单元包括若干喷头、流量计以及流量阀；

若干所述喷头设于果棚内，所述流量阀与所述混液单元管道连接，所述流量阀与若干所述喷头管道连接，所述流量计设于所述流量阀处，所述流量计和所述流量阀均与所述单片机连接；

所述喷头用于喷射液体；

所述流量计用于监测流向所述喷头液体的流速；

所述流量阀用于控制调整液体的流速。

进一步地，所述混液单元包括混液釜以及搅拌单元；

所述液位感应单元设于所述混液釜内，所述搅拌单元也设于所述混液釜内，所述混液釜通过两个所述控制阀分别与所述储液单元和所述喷洒单元管道连接，所述搅拌单元与所述单片机连接；

所述混液釜用于提供混合液体的场所；

所述搅拌单元用于将不同种类的液体进行搅拌混合。

进一步地，所述储液单元包括储液库、储水单元、若干添加液存储单元以及若干开关阀；

所述储液库、所述储水单元、若干所述添加液存储单元均设于所述储液库内，所述储水单元通过一个所述开关阀与所述控制阀管道连接，若干所述添加液存储单元通过若干所述开关阀与所述控制阀管道连接，所述储水单元、若干所述添加液存储单元内均设有单独的所述液位感应单元；

所述储液库起到与外界隔绝的作用；

所述储水单元用于存储净水；

所述添加液存储单元用于存储化学添加液；

所述开关阀控制所述储水单元和所述添加液存储单元内液体的流动。

进一步地，所述人工处理模块包括显示模块、控制模块以及报警模块；

所述显示模块、所述控制模块以及所述报警模块均与所述单片机连接；

所述显示模块用于显示其他模块的监测数据；

所述控制模块用于人为对其他模块进行控制；

所述报警模块用于鸣声报警。

通过采用上述技术方案，通过人工处理模块，果农可以在不进入果园的情况下，轻松地掌握果棚内的情况：将若干图像采集单元分散地放置在随机选择的果树旁，定时拍摄图像，将拍摄到的图像传输到图像处理单元对模糊部分或灰暗部分进行修正，将修正好的图像传输到图像分析单元，通过与数据库内的害虫照片进行比对，从而确定害虫的数量和种类，将所有图像采集单元所得的数据进行归纳处理，借由单片机传输到显示模块，且如果害虫的种类和数量超过规定值，会传输信号到报警模块，鸣声报警；若干温度感应单元分散放置在果棚内，所有地温度感应单元实时感应棚内的温度并将数据传输至单片机，单片机将所有温度感应单元测得的数据以及计算得出的室内平均温度传输到显示模块，且如果某个温度感应单元的测量温度或者计算得到的室内温度低于设定值，单片机会将信号传输到报警模块，鸣声报警；将若干水位感应单元设置在注入灌溉水的沟渠内，如果水位低于水位感应单元所处的高度，水位感应单元会将信号传输到显示模块和报警模块，鸣声报警；液位感应单元和水位感应单元的功能类似，混液单元用于调和特殊营养液或特殊杀虫液或直接存储净水，储液单元内存有调制用的化学药剂原料和净水。

借助显示模块可以直观地看到果园的实时情况：如果害虫过多，单片机发出信号到喷洒模块，储液单元相关的开关阀、与储液单元相连的控制阀打开，对应的化学药剂和净水不断传送到混液釜内，搅拌单元接收到单片机的信号开始搅拌混液，当混液釜内的液位感应单元感应到液位的高度时，打开另一个控制阀，混合杀虫液进入喷洒单元，借由喷头进行喷液，同时，单片机根据设定好的程序不断控制流量阀来调节流量，以此来改变喷头喷出液体的范围直径，流量越大，喷液范围越广，流量减小，喷液范围变小，不断调节流量，确保所有果树都能喷洒到适量且充足的混合杀虫液；如果某个区域温度过低或整个棚内的温度偏低，单片机将信号发送到保温单元，进行加温，直至温度正常为止；如果温度过高或需要浇水，单片机将信号发送到喷洒模块，储液单元相关的开关阀、与储液单元相连的控制阀打开，对应的净水不断传送到混液釜内，并直接打开另一个控制阀输送到喷头，按照同样的喷洒方式进行洒水或降温；某个沟渠内的水位过低时，单片机将信号发送到液压阀，液压阀为多路阀，液压阀对应的阀门打开，将存液单元内的净水输送到对应的沟渠内，直至水位感应单元重新感应到水位的高度，关闭液压阀；如果需要施肥，果农通过控制单元将信号发送到单片机，单片机再将信号发送到喷洒模块，储液单元相关的开关阀、与储液单元相连的控制阀打开，对应的肥料药剂和净水不断传送到混液釜内，搅拌单元接收到单片机的信号开始搅拌混液，当混液釜内的液位感应单元感应到液位的高度时，打开另一个控制阀，混合杀虫液进入喷洒单元，借由喷头以相同的方式进行喷液施肥；储水单元和添加液存储单元内的液位感应单元感应液位过低时，将数据发送给单片机，单片机发送信号给报警模块和显示模块，鸣声报警，果农进行补液；几种由单片机自动发出信号的情况，也可以在未触发报警的情况下，由果农通过控制模块手动触发，所有报警信息都存储在单片机内，可以通过控制模块调出，显示在显示模块上。

整个系统无需果农到果棚内作业，避免化学物品对果农的健康造成危害，本系统可以全自动智能化、大范围地管控果园内果树的生长，效率更高，有大大减轻了果农的工作负担，提高果园效益。

附图说明

图1为本发明提供的一种实施方式的一种智能果园管控系统的实施流程图；

图2为本发明提供的一种实施方式的一种智能果园管控系统的数据传输流程图；

图3为本发明提供的一种实施方式的一种智能果园管控系统的供电关系图；

图4为本发明提供的一种实施方式的图像监测模块的控制方法原理图；

图5为本发明提供的一种实施方式的温度监测模块的控制方法原理图；

图6为本发明提供的一种实施方式对沟渠和储液单元补液的控制方法原理图。

图中：10、单片机；20、供电模块；210、电源接口；220、变压器；230、转接口；30、图像监测模块；310、图像采集单元；320、图像分析单元；330、图像处理单元；40、温度监测模块；410、保温单元；420、温度感应单元；50、水位监测模块；510、存液单元；520、液压阀；530、水位感应单元；60、喷洒模块；610、喷洒单元；611、喷头；612、流量计；613、流量阀；620、混液单元；621、混液釜；622、搅拌单元；630、储液单元；631、储液库；632、储水单元；633、添加液存储单元；634、开关阀；640、控制阀；650、液位感应单元；70、人工处理模块；710、显示模块；720、控制模块；730、报警模块。

具体实施方式

实施例：

以下结合附图1-6对本发明作进一步详细说明。

果园采用大棚种植的方式，棚内的果树按横行纵列的方式，阵列排布种植，每列之间都开有空的小沟渠，对果树采取灌溉渠和喷头喷洒结合的方式进行浇灌。

一种智能果园管控系统，如图1-6所示，包括单片机10、供电模块20、图像监测模块30、温度监测模块40、水位监测模块50、喷洒模块60以及人工处理模块70；

图像监测模块30、温度监测模块40、水位监测模块50、喷洒模块60均与单片机10连接，单片机10、图像监测模块30、温度监测模块40、水位监测模块50、喷洒模块60、人工处理模块70均与供电模块20连接；

单片机10用于对其他模块的信号数据进行处理并反馈；

供电模块20用于对所有模块供电；

图像监测模块30用于监测果树上的飞虫；

温度监测模块40用于监控果棚内的温度；

水位监测模块50用于监测果树旁灌溉渠的液位；

喷洒模块60用于喷洒农药或施肥或补水；

人工处理模块70方便使用者控制各模块。

供电模块20包括电源接口210、变压器220以及转接口230；

电源接口210与外部电源连接，变压器220与电源接口210连接，转接口230与变压器220连接，单片机10、图像监测模块30、温度监测模块40、水位监测模块50、信号接收模块、信号发出模块、喷洒模块60、人工处理模块70均与转接口230连接；

变压器220进行变压；

电源接口210用于连接外部电源；

转换接口用于和各模块连接进而供电。

图像监测模块30包括若干图像采集单元310、图像分析单元320以及图像处理单元330；

图像采集单元310可以采用微型摄像头，若干图像采集单元310与图像处理单元330连接，图像处理单元330与图像分析单元320连接，图像分析单元320与单片机10连接；

图像采集单元310用于采集目标果树的图像；

图像处理单元330用于对采集到的目标果树图像进行优化处理；

图像分析单元320用于将处理后的目标果树图像中的异常对象进行比对分析并将结果输送到单片机10；

所有图像采集单元310的数据经单片机10计算后发现未拍摄到或拍摄到少量害虫，则单片机10发出信号给图像采集单元310继续拍摄，并将具体数据发送给人工处理模块70，如拍摄到大量害虫，单片机10发送信号给人工处理模块70和喷洒模块60，喷洒模块60开始对果棚内的所有果树喷洒杀虫液。

温度监测模块40包括保温单元410和若干温度感应单元420；

保温单元410与单片机10连接，若干温度感应单元420也与单片机10连接；

温度感应单元420用于测量果园棚内的实时温度；

保温单元410用于保持果园棚内的恒温环境；

如果温度正常，温度感应单元420将数据传输给单片机10，单片机10将数据传送给人工处理模块70并将信号传送给温度感应单元420，温度感应单元420继续测温，如果温度过低，温度感应单元420将数据传输给单片机10，单片机10将数据传送给人工处理模块70并将信号传送给保温单元410，保温单元410开始对棚内进行加温，如果温度过高，温度感应单元420将数据传输给单片机10，单片机10将数据传送给人工处理模块70并将信号传送给喷洒模块60，喷洒模块60开始洒水降温。

水位监测模块50包括存液单元510、液压阀520、若干水位感应单元530；

单数列的沟渠内注水，若干水位感应单元530设于单数列的沟渠内，存液单元510与液压阀520管道连接，液压阀520与单片机10连接，存液单元510内也设有单独的水位感应单元530，水位感应单元530与单片机10连接；

存液单元510用于存储净水且连通水源可自动补水；

液压阀520用于控制存液单元510内液体的传送；

水位感应单元530用于测量灌溉渠内的实时液位和测量存液单元510内的实时液位；

如果沟渠内的水位较低，水位感应单元530发送数据给单片机10，单片机10将数据传送给人工处理模块70并将信号传送给液压阀520，液压阀520打开，净水从存液单元510流入沟渠内，直至水位感应单元530重新感应到水位，水位感应单元530发送数据给单片机10，单片机10将数据传送给人工处理模块70并将信号传送给液压阀520，液压阀520关闭，如果水位正常，水位感应单元530发送数据给单片机10，单片机10将数据传送给人工处理模块70。

喷洒模块60包括喷洒单元610、混液单元620、储液单元630、两个控制阀640以及若干液位感应单元650；

储液单元630与混液单元620通过其中一个控制阀640管道连接，混液单元620与喷洒单元610通过另一个控制阀640管道连接，混液单元620和储液单元630内均设有液位感应单元650，若干液位感应单元650、两个控制阀640、混液单元620以及喷洒单元610均与单片机10连接；

喷洒单元610用于将液体喷洒到果树上；

混液单元620用于混制特殊液体；

控制阀640用于控制液体的流动；

液位感应单元650用于监测混液单元620和储液单元630内的液位。

喷洒单元610包括若干喷头611、流量计612以及流量阀613；

若干喷头611设于果棚的棚架上和果树旁的地面上，流量阀613与混液单元620管道连接，流量阀613与若干喷头611管道连接，流量计612设于流量阀613处，流量计612和流量阀613均与单片机10连接；

喷头611用于喷射液体；

流量计612用于监测流向喷头611液体的流速；

流量阀613用于控制调整液体的流速。

混液单元620包括混液釜621以及搅拌单元622；

液位感应单元650设于混液釜621内，搅拌单元622也设于混液釜621内，混液釜621通过控制阀640分别与储液单元630和喷洒单元610管道连接，搅拌单元622与单片机10连接；

混液釜621用于提供混合液体的场所；

搅拌单元622用于将不同种类的液体进行搅拌混合。

储液单元630包括储液库631、储水单元632、若干添加液存储单元633以及若干开关阀634；

储液库631、储水单元632、若干添加液存储单元633均设于储液库631内，储水单元632通过一个开关阀634与控制阀640管道连接，若干添加液存储单元633通过若干开关阀634与控制阀640管道连接，储水单元632、若干添加液存储单元633内均设有单独的液位感应单元650；

储液库631起到与外界隔绝的作用；

储水单元632用于存储净水；

添加液存储单元633用于存储化学添加液；

开关阀634控制储水单元632和添加液存储单元633内液体的流动；

如果储水单元632与添加液存储单元633内的液位感应单元650感应到液位过低，这些液位感应单元650会发送数据给单片机10，单片机10将数据传输给人工处理模块70和报警模块730，鸣声报警，果农补液，补液后，液位感应单元650感应到液位正常，发送数据给单片机10，单片机10将数据传输给人工处理模块70。

人工处理模块70包括显示模块710、控制模块720以及报警模块730；

显示模块710、控制模块720以及报警模块730均与单片机10连接；

显示模块710用于显示其他模块的监测数据；

控制模块720用于人为对其他模块进行控制；

报警模块730用于鸣声报警；

如果主观地认为需要浇水、或施肥、或对沟渠补水、或调节温度、或喷洒杀虫液、或对存液对象进行补液，通过控制模块720将信号发给单片机10，单片机10将信号发送给对应的模块，对应模块接收信号，进行相应的动作，所有果园内的环境数据均通过显示模块710展现给果农。

工作原理：将若干图像采集单元310分散地放置在随机选择的果树旁，定时拍摄图像，将拍摄到的图像传输到图像处理单元330对模糊部分或灰暗部分进行修正，将修正好的图像传输到图像分析单元320，通过与数据库内的害虫照片进行比对，从而确定害虫的数量和种类，将所有图像采集单元310所得的数据进行归纳处理，借由单片机10传输到显示模块710，且如果害虫的种类和数量超过规定值，会传输信号到报警模块730，鸣声报警；若干温度感应单元420分散放置在果棚内，所有地温度感应单元420实时感应棚内的温度并将数据传输至单片机10，单片机10将所有温度感应单元420测得的数据以及计算得出的室内平均温度传输到显示模块710，且如果某个温度感应单元420的测量温度或者计算得到的室内温度低于设定值，单片机10会将信号传输到报警模块730，鸣声报警；将若干水位感应单元530设置在注入灌溉水的沟渠内，如果水位低于水位感应单元530所处的高度，水位感应单元530会将信号传输到显示模块710和报警模块730，鸣声报警；液位感应单元650和水位感应单元530的功能类似，混液单元620用于调和特殊营养液或特殊杀虫液或直接存储净水，储液单元630内存有调制用的化学药剂原料和净水。

通过显示模块710可以直观地看到果园的实时环境情况：如果害虫过多，单片机10发出信号到喷洒模块60，储液单元630内相关的开关阀634、与储液单元630相连的控制阀640打开，对应的化学药剂和净水不断传送到混液釜621内，与此同时，搅拌单元622接收到单片机10的信号开始搅拌混液，当混液釜621内的液位感应单元650感应到液位的高度时，液位感应单元650将信号传输到单片机10，单片机10再将信号传送给与喷洒单元610连接的控制阀640，该控制阀640打开，混合杀虫液进入喷洒单元610，借由喷头611进行喷液，同时，单片机10根据设定好的程序不断控制流量阀613来调节流量，以此来改变喷头611喷出液体的范围直径，流量越大，喷液范围越广，流量减小，喷液范围变小，不断调节流量，确保所有果树都能喷洒到适量且充足的混合杀虫液；如果某个区域温度过低或整个棚内的温度偏低，单片机10将信号发送到保温单元410，对应区域的保温单元410进行加温，直至该区域的温度正常为止；如果温度过高或需要浇水，单片机10将信号发送到喷洒模块60，储液单元630内相关的开关阀634、与储液单元630相连的控制阀640打开，对应的净水不断传送到混液釜621内，当混液釜621内的液位感应单元650感应到液位的高度时，液位感应单元650将信号传输到单片机10，单片机10再将信号传送给与喷洒单元610连接的控制阀640，该控制阀640打开，按照同样的喷洒方式进行洒水或降温；某个沟渠内的水位过低时，单片机10将信号发送到液压阀520，液压阀520为多路阀，液压阀520对应的阀门打开，将存液单元510内的净水输送到对应的沟渠内，直至水位感应单元530重新感应到水位的高度，关闭液压阀520；如果需要施肥，果农通过控制单元将信号发送到单片机10，单片机10再将信号发送到喷洒模块60，储液单元630相关的开关阀634、与储液单元630相连的控制阀640打开，对应的化学肥料药剂和净水不断传送到混液釜621内，搅拌单元622接收到单片机10的信号开始搅拌混液，当混液釜621内的液位感应单元650感应到液位的高度时，液位感应单元650将信号传输到单片机10，单片机10再将信号传送给与喷洒单元610连接的控制阀640，该控制阀640打开，混合杀虫液进入喷洒单元610，借由喷头611以相同的方式进行喷液施肥。

几种由单片机10接收到报警信号，自动地对相应模块发出信号来自行补救的情况，也可以在未触发报警的情况下，由果农直接通过控制模块720，手动发送信号给单片机10执行命令，所有模块报警的上限和下限数值借由控制模块720事先手动输入到单片机10内。

需要说明的是，本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。