一种物联网水稻生长监控装置的制作方法

本发明涉及一种水稻生长监控装置，尤其涉及一种物联网水稻生长监控装置。

背景技术：

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

水稻原产中国，七千年前中国长江流域就种植水稻。按照不同的方法，水稻可以分为籼稻和粳稻、早稻和中晚稻，糯稻和非糯稻。我国科学家袁隆平对杂交水稻的研究作出了巨大贡献，被誉为“杂交水稻之父”。水稻所结子实即稻谷，稻谷(粒)去壳后称大米、香米、稻米。世界上近一半人口，都以大米为食。大米的食用方法多种多样，有米饭、米粥、米饼、米糕，米酒等。水稻除可食用外，还可以酿酒、制糖作工业原料，稻壳、稻秆，可以作为饲料。我国水稻主产区主要是东北地区、长江流域，珠江流域。属于直接经济作物。还是世界上三分之一人类的主食。

现在种植水稻新种时，通常需要到培养箱内进行试种，以便观察水稻新种的生长情况。

现有的物联网水稻生长监控装置存在监控不全面、水稻通风效果差、无法及时进行喷水处理的缺点，因此亟需研发一种监控全面、水稻通风效果好、能够及时进行喷水处理的物联网水稻生长监控装置。

技术实现要素：

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服现有的物联网水稻生长监控装置存在监控不全面、水稻通风效果差、无法及时进行喷水处理的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种监控全面、水稻通风效果好、能够及时进行喷水处理的现有的物联网水稻生长监控装置。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种物联网水稻生长监控装置，包括有监控箱、培养箱、第一滚轮、气缸、第一压块、第一弹簧、第二压块、喷头、软管、第一拉线、齿条、玻璃盖、连杆、轴承座、丝杆、螺母、摄像头和齿轮；监控箱内底部从左至右依次设有培养箱、第一滚轮和气缸，培养箱左壁和右壁均匀开有小孔，培养箱右侧设有第一压块，第一压块右侧连接有第一弹簧，第一弹簧右侧连接有第二压块，第二压块右侧连接有第一拉线，第一拉线绕过第一滚轮，气缸上端连接有齿条，第一拉线右端与齿条底部连接，培养箱内右壁设有喷头，喷头右侧连接有软管，软管位于第一压块和第二压块之间，培养箱顶部设有玻璃盖，监控箱顶部设有连杆，连杆底部左右两侧对称设有轴承座，轴承座上安装有丝杆，丝杆上设有螺母，螺母底部连接有摄像头，丝杆右端连接有齿轮，齿轮位于齿条后侧，齿轮与齿条啮合。

优选地，还包括有绕线轮、第二拉线、第二弹簧、转杆和叶片，丝杆左端连接有绕线轮，绕线轮上绕有第二拉线，监控箱内左壁下部设有第二弹簧，第二弹簧上端连接有转杆，转杆右端连接有叶片，第二拉线下端与转杆连接。

优选地，还包括有第二滚轮，转杆左端连接有第二滚轮，第二滚轮与监控箱内左壁接触。

优选地，还包括有湿度传感器和控制器，玻璃盖底部设有湿度传感器，连杆顶部左侧设有控制器，气缸和湿度传感器均与控制器连接。

优选地，轴承座设置在连杆的底部，两个轴承座之间的距离为140-150厘米，轴承座与连杆为焊接连接，两个轴承座与培养箱左右两端的距离相等，且轴承座为深沟球轴承。

优选地，气缸为竖直设置，气缸的下端面与监控箱底部焊接连接，气缸的行程为40-50厘米，气缸与监控箱内右壁之间的距离为10-20厘米，气缸外壳材质为耐腐蚀材料。

优选地，监控箱形状为长方体，监控箱的长度为2-2.5米，监控箱的宽度为1-1.5米，监控箱的高度为80-90厘米，监控箱的材质为Q235钢，监控箱内壁光滑，摩擦系数为0.1-0.12。

优选地，连杆为水平设置，连杆长度与监控箱的长度一致，连杆左端面与监控箱内左壁焊接连接，连杆右端与监控箱内右壁焊接连接，连杆材质为Q235钢，连杆的横截面为正方形。

优选地，叶片形状为半圆形，叶片数量为2片，叶片的材质为PVC，叶片与转杆为固定连接，两片叶片之间的角度为90度到120度，叶片的表面积为300平方厘米到400平方厘米。

优选地，小孔均匀分布在培养箱左右两壁，小孔的数量为6-8个，小孔的横截面形状为圆形，小孔的直径为5-10厘米，水平位置最高的小孔距离培养箱顶部的距离为10厘米。

工作原理：现在种植水稻新种时，通常需要到培养箱内进行试种，以便观察水稻新种的生长情况。当要观察培养箱内水稻生长的情况时，人工控制气缸缩短并且开启摄像头，齿条向下运动，齿轮逆时针旋转，丝杆逆时针旋转，螺母在丝杆上向右运动，摄像头向右运动，摄像头向右运动记录培养箱内的情况。当气缸缩短一定距离后控制气缸伸长，齿条向上运动，齿轮顺时针旋转，丝杆顺时针旋转，螺母在丝杆上向左运动，摄像头向左运动，摄像头向左运动记录培养箱内的情况。当气缸回到初始位置后再次控制气缸缩短，重复操作，这样就可以通过摄像头观察到培养箱内水稻生长的情况。当发现培养箱内水稻缺少水分时，人工控制气缸伸长，第一拉线右端向上运动，第一拉线左端向右运动，第二压块向右运动，软管不再被挤压，同时往软管内通入水，水通过喷头喷到培养箱内。当气缸伸长一定距离后控制气缸缩短，当气缸回到初始位置后再次控制气缸伸长，重复操作，这样就既可以使摄像头左右运动，又能够使第二压块不断左右运动，从而不断放松软管给培养箱提供水分。当培养箱内水分合适后控制气缸回到初始位置后静止，并且停止往软管内通水。培养箱上的小孔能够通风，给水稻生长提供足够的空气。

因为还包括有绕线轮、第二拉线、第二弹簧、转杆和叶片，丝杆左端连接有绕线轮，绕线轮上绕有第二拉线，监控箱内左壁下部设有第二弹簧，第二弹簧上端连接有转杆，转杆右端连接有叶片，第二拉线下端与转杆连接，丝杆正反转时带动绕线轮正反转，绕线轮不断收放拉线，叶片上下运动产生风，加快空气的流速，为水稻生长提供了足够的空气。

因为还包括有第二滚轮，转杆左端连接有第二滚轮，第二滚轮与监控箱内左壁接触，第二滚轮能够减小转杆左端运动的摩擦力，使转杆和叶片上升下降的速度更快，产生的风更大。

因为还包括有湿度传感器和控制器，玻璃盖底部设有湿度传感器，连杆顶部左侧设有控制器，气缸和湿度传感器均与控制器连接。当要观察培养箱内水稻生长的情况时，控制器控制气缸缩短并且开启摄像头，齿条向下运动，齿轮逆时针旋转，丝杆逆时针旋转，螺母在丝杆上向右运动，摄像头向右运动，摄像头向右运动记录培养箱内的情况。当气缸缩短一定距离后控制器控制气缸伸长，齿条向上运动，齿轮顺时针旋转，丝杆顺时针旋转，螺母在丝杆上向左运动，摄像头向左运动，摄像头向左运动记录培养箱内的情况。当气缸回到初始位置后再次控制气缸缩短，重复操作，这样就可以通过摄像头观察到培养箱内水稻生长的情况。当培养箱内的湿度低于湿度传感器的低预设值时，控制器控制气缸伸长，第一拉线右端向上运动，第一拉线左端向右运动，第二压块向右运动，软管不再被挤压，同时往软管内通入水，水通过喷头喷到培养箱内。当气缸伸长一定距离后控制器控制气缸缩短，当气缸回到初始位置后再次控制气缸伸长，重复操作，这样就既可以使摄像头左右运动，又能够使第二压块不断左右运动，从而不断放松软管给培养箱提供水分。当培养箱内的湿度高于湿度传感器的高预设值，控制器控制气缸回到初始位置后静止。培养箱上的小孔能够通风，给水稻生长提供足够的空气。

控制器选择厦门海为科技有限公司生产的海为S32S0T型PLC控制器，主机外部24VDC供电，16路输入，16路输出。

SunYuan无线信号接收发射装置SY无线信号接收发射装置LED6数显表用插头连线接入变送器测量电路中，该表的功能是将0-5V、0-10V、1-5V、0-±200mV、0-20mA、4-20mA等变送信号按设定的范围，线性地、对应地以十进制数字量显示出来。通过各种相关传感器将温度、压力、流量、液位等物理量转化为标准电压电流信号以后，再接入该数显表，将温度、压力、流量、液位等物理量实时显示出来，方便用户进行监测控制。同时，数显表具备报警功能，带两路隔离式开关量输出，通过预先设定好相关的数值，如：高于某一数值或者低于某一数值，可以实现显示、控制与报警。

湿度传感器连接型号为SYLED6的数显表，设置其两个开关量输出，第一个为高于1200毫米，第二个为低于700毫米，输出信号。

输入输出端口的定义为：X0为启动开关，X1为停止开关，X2为急停开关，X3为连接湿度传感器的数显表第一开关量，X4为连接湿度传感器的数显表第二开关量；Y0为用于气缸伸长的接触器KM0，Y1为用于气缸缩短的接触器KM1，根据图5所示的电气控制原理图，所属领域的技术人员不需要创造性的劳动，即可通过梯形图编程语言，直观地编写出PLC控制器按上述工作原理控制各部件进行动作的PLC程序，实现本装置运行的智能化，编程的相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

(3)有益效果

本发明所达到了监控全面、水稻通风效果好、能够及时进行喷水处理的效果，使用该装置对水稻进行培育处理时，左右移动的摄像头能够前面的将水稻生长的情况记录下来，并且通过同一动力源既可以实现摄像头的运动，也可以进行喷水处理，达到节约资源的效果。

附图说明

图1为本发明的第一种主视结构示意图。

图2为本发明的第二种主视结构示意图。

图3为本发明的第三种主视结构示意图。

图4为本发明的第三种主视结构示意图。

图5为本发明的电气控制原理图。

附图中的标记为：1-监控箱，2-培养箱，3-第一滚轮，4-气缸，5-小孔，6-第一压块，7-第一弹簧，8-第二压块，9-喷头，10-软管，11-第一拉线，12-齿条，13-玻璃盖，14-连杆，15-轴承座，16-丝杆，17-螺母，18-摄像头，19-齿轮，20-绕线轮，21-第二拉线，22-第二弹簧，23-转杆，24-叶片，25-第二滚轮，26-湿度传感器，27-控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种物联网水稻生长监控装置，如图1-5所示，包括有监控箱1、培养箱2、第一滚轮3、气缸4、第一压块6、第一弹簧7、第二压块8、喷头9、软管10、第一拉线11、齿条12、玻璃盖13、连杆14、轴承座15、丝杆16、螺母17、摄像头18和齿轮19；监控箱1内底部从左至右依次设有培养箱2、第一滚轮3和气缸4，培养箱2左壁和右壁均匀开有小孔5，培养箱2右侧设有第一压块6，第一压块6右侧连接有第一弹簧7，第一弹簧7右侧连接有第二压块8，第二压块8右侧连接有第一拉线11，第一拉线11绕过第一滚轮3，气缸4上端连接有齿条12，第一拉线11右端与齿条12底部连接，培养箱2内右壁设有喷头9，喷头9右侧连接有软管10，软管10位于第一压块6和第二压块8之间，培养箱2顶部设有玻璃盖13，监控箱1顶部设有连杆14，连杆14底部左右两侧对称设有轴承座15，轴承座15上安装有丝杆16，丝杆16上设有螺母17，螺母17底部连接有摄像头18，丝杆16右端连接有齿轮19，齿轮19位于齿条12后侧，齿轮19与齿条12啮合。

实施例2

一种物联网水稻生长监控装置，如图1-5所示，包括有监控箱1、培养箱2、第一滚轮3、气缸4、第一压块6、第一弹簧7、第二压块8、喷头9、软管10、第一拉线11、齿条12、玻璃盖13、连杆14、轴承座15、丝杆16、螺母17、摄像头18和齿轮19；监控箱1内底部从左至右依次设有培养箱2、第一滚轮3和气缸4，培养箱2左壁和右壁均匀开有小孔5，培养箱2右侧设有第一压块6，第一压块6右侧连接有第一弹簧7，第一弹簧7右侧连接有第二压块8，第二压块8右侧连接有第一拉线11，第一拉线11绕过第一滚轮3，气缸4上端连接有齿条12，第一拉线11右端与齿条12底部连接，培养箱2内右壁设有喷头9，喷头9右侧连接有软管10，软管10位于第一压块6和第二压块8之间，培养箱2顶部设有玻璃盖13，监控箱1顶部设有连杆14，连杆14底部左右两侧对称设有轴承座15，轴承座15上安装有丝杆16，丝杆16上设有螺母17，螺母17底部连接有摄像头18，丝杆16右端连接有齿轮19，齿轮19位于齿条12后侧，齿轮19与齿条12啮合。

还包括有绕线轮20、第二拉线21、第二弹簧22、转杆23和叶片24，丝杆16左端连接有绕线轮20，绕线轮20上绕有第二拉线21，监控箱1内左壁下部设有第二弹簧22，第二弹簧22上端连接有转杆23，转杆23右端连接有叶片24，第二拉线21下端与转杆23连接。

实施例3

一种物联网水稻生长监控装置，如图1-5所示，包括有监控箱1、培养箱2、第一滚轮3、气缸4、第一压块6、第一弹簧7、第二压块8、喷头9、软管10、第一拉线11、齿条12、玻璃盖13、连杆14、轴承座15、丝杆16、螺母17、摄像头18和齿轮19；监控箱1内底部从左至右依次设有培养箱2、第一滚轮3和气缸4，培养箱2左壁和右壁均匀开有小孔5，培养箱2右侧设有第一压块6，第一压块6右侧连接有第一弹簧7，第一弹簧7右侧连接有第二压块8，第二压块8右侧连接有第一拉线11，第一拉线11绕过第一滚轮3，气缸4上端连接有齿条12，第一拉线11右端与齿条12底部连接，培养箱2内右壁设有喷头9，喷头9右侧连接有软管10，软管10位于第一压块6和第二压块8之间，培养箱2顶部设有玻璃盖13，监控箱1顶部设有连杆14，连杆14底部左右两侧对称设有轴承座15，轴承座15上安装有丝杆16，丝杆16上设有螺母17，螺母17底部连接有摄像头18，丝杆16右端连接有齿轮19，齿轮19位于齿条12后侧，齿轮19与齿条12啮合。

还包括有绕线轮20、第二拉线21、第二弹簧22、转杆23和叶片24，丝杆16左端连接有绕线轮20，绕线轮20上绕有第二拉线21，监控箱1内左壁下部设有第二弹簧22，第二弹簧22上端连接有转杆23，转杆23右端连接有叶片24，第二拉线21下端与转杆23连接。

还包括有第二滚轮25，转杆23左端连接有第二滚轮25，第二滚轮25与监控箱1内左壁接触。

还包括有湿度传感器26和控制器27，玻璃盖13底部设有湿度传感器26，连杆14顶部左侧设有控制器27，气缸4和湿度传感器26均与控制器27连接。

轴承座15设置在连杆14的底部，两个轴承座15之间的距离为140-150厘米，轴承座15与连杆14为焊接连接，两个轴承座15与培养箱2左右两端的距离相等，且轴承座15为深沟球轴承。

气缸4为竖直设置，气缸4的下端面与监控箱1底部焊接连接，气缸4的行程为40-50厘米，气缸4与监控箱1内右壁之间的距离为10-20厘米，气缸4外壳材质为耐腐蚀材料。

监控箱1形状为长方体，监控箱1的长度为2-2.5米，监控箱1的宽度为1-1.5米，监控箱1的高度为80-90厘米，监控箱1的材质为Q235钢，监控箱1内壁光滑，摩擦系数为0.1-0.12。

连杆14为水平设置，连杆14长度与监控箱1的长度一致，连杆14左端面与监控箱1内左壁焊接连接，连杆14右端与监控箱1内右壁焊接连接，连杆14材质为Q235钢，连杆14的横截面为正方形。

叶片24形状为半圆形，叶片24数量为2片，叶片24的材质为PVC，叶片24与转杆23为固定连接，两片叶片24之间的角度为90度到120度，叶片24的表面积为300平方厘米到400平方厘米。

小孔5均匀分布在培养箱2左右两壁，小孔5的数量为6-8个，小孔5的横截面形状为圆形，小孔5的直径为5-10厘米，水平位置最高的小孔5距离培养箱2顶部的距离为10厘米。

工作原理：现在种植水稻新种时，通常需要到培养箱2内进行试种，以便观察水稻新种的生长情况。当要观察培养箱2内水稻生长的情况时，人工控制气缸4缩短并且开启摄像头18，齿条12向下运动，齿轮19逆时针旋转，丝杆16逆时针旋转，螺母17在丝杆16上向右运动，摄像头18向右运动，摄像头18向右运动记录培养箱2内的情况。当气缸4缩短一定距离后控制气缸4伸长，齿条12向上运动，齿轮19顺时针旋转，丝杆16顺时针旋转，螺母17在丝杆16上向左运动，摄像头18向左运动，摄像头18向左运动记录培养箱2内的情况。当气缸4回到初始位置后再次控制气缸4缩短，重复操作，这样就可以通过摄像头18观察到培养箱2内水稻生长的情况。当发现培养箱2内水稻缺少水分时，人工控制气缸4伸长，第一拉线11右端向上运动，第一拉线11左端向右运动，第二压块8向右运动，软管10不再被挤压，同时往软管10内通入水，水通过喷头9喷到培养箱2内。当气缸4伸长一定距离后控制气缸4缩短，当气缸4回到初始位置后再次控制气缸4伸长，重复操作，这样就既可以使摄像头18左右运动，又能够使第二压块8不断左右运动，从而不断放松软管10给培养箱2提供水分。当培养箱2内水分合适后控制气缸4回到初始位置后静止，并且停止往软管10内通水。培养箱2上的小孔5能够通风，给水稻生长提供足够的空气。

因为还包括有绕线轮20、第二拉线21、第二弹簧22、转杆23和叶片24，丝杆16左端连接有绕线轮20，绕线轮20上绕有第二拉线21，监控箱1内左壁下部设有第二弹簧22，第二弹簧22上端连接有转杆23，转杆23右端连接有叶片24，第二拉线21下端与转杆23连接，丝杆16正反转时带动绕线轮20正反转，绕线轮20不断收放拉线，叶片24上下运动产生风，加快空气的流速，为水稻生长提供了足够的空气。

因为还包括有第二滚轮25，转杆23左端连接有第二滚轮25，第二滚轮25与监控箱1内左壁接触，第二滚轮25能够减小转杆23左端运动的摩擦力，使转杆23和叶片24上升下降的速度更快，产生的风更大。

因为还包括有湿度传感器26和控制器27，玻璃盖13底部设有湿度传感器26，连杆14顶部左侧设有控制器27，气缸4和湿度传感器26均与控制器27连接。当要观察培养箱2内水稻生长的情况时，控制器27控制气缸4缩短并且开启摄像头18，齿条12向下运动，齿轮19逆时针旋转，丝杆16逆时针旋转，螺母17在丝杆16上向右运动，摄像头18向右运动，摄像头18向右运动记录培养箱2内的情况。当气缸4缩短一定距离后控制器27控制气缸4伸长，齿条12向上运动，齿轮19顺时针旋转，丝杆16顺时针旋转，螺母17在丝杆16上向左运动，摄像头18向左运动，摄像头18向左运动记录培养箱2内的情况。当气缸4回到初始位置后再次控制气缸4缩短，重复操作，这样就可以通过摄像头18观察到培养箱2内水稻生长的情况。当培养箱2内的湿度低于湿度传感器26的低预设值时，控制器27控制气缸4伸长，第一拉线11右端向上运动，第一拉线11左端向右运动，第二压块8向右运动，软管10不再被挤压，同时往软管10内通入水，水通过喷头9喷到培养箱2内。当气缸4伸长一定距离后控制器27控制气缸4缩短，当气缸4回到初始位置后再次控制气缸4伸长，重复操作，这样就既可以使摄像头18左右运动，又能够使第二压块8不断左右运动，从而不断放松软管10给培养箱2提供水分。当培养箱2内的湿度高于湿度传感器26的高预设值，控制器27控制气缸4回到初始位置后静止。培养箱2上的小孔5能够通风，给水稻生长提供足够的空气。

控制器27选择厦门海为科技有限公司生产的海为S32S0T型PLC控制器27，主机外部24VDC供电，16路输入，16路输出。

SunYuan无线信号接收发射装置SY无线信号接收发射装置LED6数显表用插头连线接入变送器测量电路中，该表的功能是将0-5V、0-10V、1-5V、0-±200mV、0-20mA、4-20mA等变送信号按设定的范围，线性地、对应地以十进制数字量显示出来。通过各种相关传感器将温度、压力、流量、液位等物理量转化为标准电压电流信号以后，再接入该数显表，将温度、压力、流量、液位等物理量实时显示出来，方便用户进行监测控制。同时，数显表具备报警功能，带两路隔离式开关量输出，通过预先设定好相关的数值，如：高于某一数值或者低于某一数值，可以实现显示、控制与报警。

湿度传感器26连接型号为SYLED6的数显表，设置其两个开关量输出，第一个为高于1200毫米，第二个为低于700毫米，输出信号。

输入输出端口的定义为：X0为启动开关，X1为停止开关，X2为急停开关，X3为连接湿度传感器26的数显表第一开关量，X4为连接湿度传感器26的数显表第二开关量；Y0为用于气缸4伸长的接触器KM0，Y1为用于气缸4缩短的接触器KM1，根据图5所示的电气控制原理图，所属领域的技术人员不需要创造性的劳动，即可通过梯形图编程语言，直观地编写出PLC控制器27按上述工作原理控制各部件进行动作的PLC程序，实现本装置运行的智能化，编程的相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。