果林远程监测系统

本实用新型涉及远程监控技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种果林远程监测系统。

背景技术：

我国是一个农业大国，果林是农业生产中的重要组成部分。果林多分布在山区、丘陵等地区，地域面积广阔，种植环境复杂，果树生长会受到很多因素影响。其中，温度、湿度、关照强度、土壤水分等环境因子尤其重要，果林环境信息监测势必是现代农业发展的必然趋势。但是，果林环境的复杂性，导致果林监测的实施难度很大；同时，监测信息是否有效、可靠、实时的传送到远程监测中心是整个果林监测的关键环节。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种可实时远程监测果林生长状态和数据的远程监测系统，具有实时性好、直观化、智能化的特点，为果林大数据分析与服务提供数据基础。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型实施例提供一种果林远程监测系统，其包括：

无线传感节点，其用于提供无线通信；

无人机，其用于拍摄影像；

红外智能球，其可360度旋转地架设于果树上方；

传感器组件，其包括位于同一棵果树土壤的第一湿度传感器和第一温度传感器、位于叶面的第二湿度传感器和第二温度传感器以及架设于果树上方的光照传感器；

控制器，其通过所述无线传感节点分别无线通信连接到所述无人机、所述传感器组件以及所述红外智能球；

电源组件，其分别设于上述设备以供电；

其中，所述控制器控制所述无人机实时采集果林任一位置影像；所述控制器分别控制所述第一湿度传感器、所述第二湿度传感器实时采集土壤湿度、叶面湿度；所述控制器分别控制所述第一温度传感器、所述第二温度传感器实时采集土壤温度、叶面温度；所述控制器控制所述红外智能球实时采集单一果树的果树信息；所述控制器控制所述光照传感器实时采集单一果树的光照信息。

优选的是，所述第一湿度传感器和所述第一温度传感器分别包括位于果树土壤不同深度的若干个。

优选的是，所述传感器组件还包括：

ph传感器，其位于果树根部的土壤；

其中，所述控制器通过所述无线传感节点通信连接到所述ph传感器，以控制所述ph传感器实时采集果树土壤ph值。

优选的是，所述果树信息至少包括果树高度影像、茎的分蘖数影像、果树营养状态影像、病虫状态影像。

优选的是，所述光照信息至少包括光照强度、光照时间。

优选的是，所述控制器是msp430f149型单片机，所述第一湿度传感器是电阻型传感器。

本实用新型至少包括以下有益效果：

(1)本实用新型提供的果林远程监测系统，控制器通过无线传感节点分别无线通信连接到无人机、传感器组件以及红外智能球的控制器，可实时采集果林任一位置影像、土壤湿度、叶面湿度，土壤温度、叶面温度，单一果树的果树信息以及单一果树的光照信息，即可实时远程监测果林生长状态和数据，具有实时性好、直观化、智能化的特点，为果林大数据分析与服务提供数据支撑；

(2)第一湿度传感器和第一温度传感器分别包括位于果树土壤不同深度的若干个，从而可获取果树根部土壤不同深度的温度和湿度信息，细化果树温、湿度信息，为果树生长状态影响因素分析提供数据支撑。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述的果林远程监测系统的通信示意图；

附图标记说明：

1-控制器；2-无线传感节点；3-无人机；4-红外智能球；5-第一湿度传感器；6-第一温度传感器；7-第二湿度传感器；8-第二温度传感器；9-光照传感器；10-ph传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实施例和简化描述，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，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所述的本实用新型不同实施方式中使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加；所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供一种果林远程监测系统，其包括控制器1、无线传感节点2、无人机3、红外智能球4、位于同一棵果树土壤的第一湿度传感器5和第一温度传感器6、位于叶面的第二湿度传感器7和第二温度传感器8以及架设于果树上方的光照传感器9。

该实施方式中，无线传感节点2用于提供无线通信。考虑到节点传输范围在75m-300m，因此可以根据传输距离设置若干个无线传感节点2，每个无线传感节点2对应配备若干棵树的若干种传感器。无人机3用于拍摄影像，考虑到果林面积大、环境复杂，可以采用智能测绘无人机，具备工业级低空四旋翼和识别技术，拍下高精度图像，以此自动采集果园高清图像。红外智能球4可360度旋转地架设于果树上方，360旋转是其内置云台，云台由运转平稳、反应灵敏、定位准确的精密步进电机驱动，再加上精巧的机械驱动装置，支持水平360度连续旋转；同时，红外智能球4自带变焦镜头、高灵敏度、高分辨率的一体化数字处理彩色机芯,在网络高清红外智能球中可以按照用户的意愿，实时调节角度，实现预置点定位、自动翻转、巡航扫描和花样扫描等功能。第一湿度传感器5和第一温度传感器6分别用于检测果树根部土壤的湿度和温度。第二湿度传感器7和第二温度传感器8分别用于检测果树页面的湿度和温度，也可为环境湿度和温度做参考。设于果树上方的光照传感器9用于采集当前果树的光照信息。电源组件分别设于以上各设备或器件，用于单独供电。整个系统的通信与控制，是由控制器1通过无线传感节点2分别无线通信连接到无人机3、传感器组件以及红外智能球4来完成。具体地，控制器1控制无人机3实时采集果林任一位置影像，可供用户实时查看。控制器1分别控制第一湿度传感器5、第二湿度传感器7实时采集当前果树的土壤湿度、叶面湿度；控制器1分别控制第一温度传感器6、第二温度传感器8实时采集当前果树的土壤温度、叶面温度。控制器1控制红外智能球4实时采集单一果树的果树信息，控制器1还控制光照传感器9实时采集单一果树的光照信息。

本实用新型实施例，通过设置控制器经无线传感节点2通信连接到各个传感器及其他电子设备，完成了果林多种类信息的实时采集与监测：既可以获取关系果树成长的土壤温湿度、果树页面的温湿度以及光照，还可以实时拍摄获取当前果树的生长状态，更可以实时拍摄获取果园高清图像，用户坐在家中即可完成多数据监测和视频影像了解，随时观察到农作物的生长情况，及时与监控点交互，发布生产指导，预警信息，从而避免不必要的经济损失，具有实时性好、直观化、智能化的特点；同时，智能化采集的大量数据也会后续果林的智能化管理平台提供数据支撑。

需要补充说明的是，果树信息至少包括果树高度影像、茎的分蘖数影像、果树营养状态影像、病虫状态影像，实现了远程用户对果树髙度、茎的分蘖数、果树营养状况和病虫害远程动态实时监控。

还需要补充说明的是，光照信息至少包括光照强度、光照时间，实现了远程用户对果树光照强度和光照时间的实时监控。

还需要补充说明的是，为了降低了系统复杂性、提高数据处理能力，本实施例中控制器1优选的是采用定时休眠、定时唤醒的工作方式，选用msp430f149型单片机，单片机主要负责对模拟量进行采集，并将采集得到的数据进行传输；片内的a/d转换，降低系统复杂性。选用nrf2401芯片实现射频通信模块，单片机利用a/d通道采集数据，再把采集得到的数据通过无线模块传送给网关节点，模拟前端为传感器的电流信号4ma～20ma，然后将电流信号转换为电压信号。实时时钟选择ds1302芯片，ds1302是一款高性能、低功耗、带ram的实时时钟芯片。

还需要补充说明的是，考虑到第一湿度传感器5位于土壤内，优选电阻型传感器，通过间接标刻度的方法来测量。第二湿度传感器7优选采用由低压双励磁电路和电导率检测电路组成的传感网，用于检测果树果叶表面的水分和计算湿度持续的时间。当环境中存在湿气时，传感器上镀金网格元素之间的电阻发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号。

还需要补充说明的是，电源组件，根据供电对象的位置不同，位于土壤中的设备可以选择内置的电池供电，位于果树表面或外部的设备可以采用太阳能板供电，同时可以输出+3.3v数字电源和+3.3ⅴ模拟电源。

作为上述实施方式的优选，第一湿度传感器和第一温度传感器分别包括位于果树土壤不同深度的若干个。例如，在同一棵果树的土壤里，按照10cm、20cm、40cm、60cm的深度，分别对应放置四个第一湿度传感器5和四个第一温度传感器6，从而可获取10cm、20cm、40cm、60cm深度的温度和湿度信息，细化果树温、湿度信息，为果树生长状态影响因素分析提供数据支撑。

作为上述实施方式的进一步优选，传感器组件还包括位于果树根部的土壤的ph传感器10。具体地，控制器1通过无线传感节点2通信连接到ph传感器10，以控制ph传感器10实时采集果树土壤ph值，进一步丰富果树信息，为果树生长状态影响因素分析提供数据支撑。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。