设施蔬菜生长环境因子采集装置的制作方法

本实用新型涉及设施蔬菜种植技术领域，具体地说，是一种设施蔬菜生长环境因子采集装置。

背景技术：

随着我国农业技术的发展，城市蔬菜供应都出自大棚、温室等设施种植的，设施蔬菜种植过程的技术要求较高，特别是蔬菜生长环境的把控尤为重要。一旦设施蔬菜的生长环境出现问题，轻则影响蔬菜的质量，重则将会使蔬菜无法生长。

影响设施蔬菜的主要环境因子为光照度、二氧化碳浓度、氧气浓度、温度和湿度，种植过程中对这些环境因子的把控非常严格。传统的设施蔬菜种植空间的环境因子采集方式单一，仅仅靠管理人员手持检测仪器随机抽查，该采集方式受人为因素的干扰严重，并且采集点较少，结果误差较大；另外还有将环境因子采集装置设置在土壤中的某几个固定采集点的方式，该装置虽然采集信息较准确，但采集点少，得到的结果比较片面，不能很好地反映整个大棚的环境情况。

现有技术的缺点在于：对设施蔬菜生长环境的环境因子的采集比较片面且不够精确。

技术实现要素：

针对传统技术设施蔬菜生长环境因子采集结果或片面或不够精确的缺陷，本实用新型提供了一种设施蔬菜生长环境因子采集装置，该装置能在设施蔬菜种植的大棚中行走采集环境因子，并能采集不同高度的环境因子，使环境因子的采集工作变得精准。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种设施蔬菜生长环境因子采集装置，包括行走机构，其关键在于：在所述行走机构上部安装有伸缩机构，该伸缩机构的固定端固定设置在所述行走机构上部，所述伸缩机构的伸缩端端部侧壁上开有检测安装孔，在该检测安装孔内安装有传感器组件。

采用上述方案，行走机构可用于在大棚种植架之间的过道上穿梭行走，改变传感器组的平面坐标，伸缩机构可改变传感器组的高度位置，方便传感器组件采集不同空间坐标上的环境因子，因而使设施蔬菜的生长环境因子的采集变得智能化，不受人为影响而精准。

进一步地描述，所述行走机构包括伸缩安装座和嵌设在所述伸缩安装座底部的一对履带组件，两个所述履带组件对称设置在所述伸缩安装座底部，并且所述伸缩安装座由所述履带组件支撑悬空在地面上；

所述履带组件包括一条闭合的履带链和至少两个履带轮，所有所述履带轮安装在闭合的所述履带链内侧。

采用上述方案，行走机构的伸缩安装座用于固定安装伸缩机构，并对其起到支撑作用；履带组件为行走机构提供履带式行走模式，因大棚内的通道路面平整度不高，或者是泥路，故而履带式行走方式最为适合大棚环境。

进一步地描述，所述伸缩机构分别由下端的固定杆和上端的活动杆组成，所述活动杆的直径小于所述固定杆的直径，所述固定杆为内部中空的杆，该固定杆套装在所述活动杆的外侧。

更进一步地描述，所述活动杆包括覆盖部和外露部，所述检测安装孔位于所述外露部上，且所述活动杆覆盖部的长度值大于等于所述固定杆的长度值。

采用上述方案，因大棚蔬菜基地本身高度不高，伸缩机构采用固定杆和活动杆两部分已经完全能满足高度需求，固定杆和活动杆经过套装的方式进行收缩，收缩方式简单。

更进一步的描述，在所述活动杆的覆盖部套设在所述固定杆内，所述活动杆可在所述固定杆中上下移动，且所述固定杆与所述伸缩安装座一体成型。

采用上述方案，在活动杆的底端与驱动电机丝杆螺母连接，当电机正转或反转时，活动杆伸出或者回落。活动杆底端封闭仅留有数据线过孔，并将所有传感器的数据线绑定在一起，合成一根数据线通过数据线过孔。

更进一步的描述，所述固定杆和活动杆形成气缸，在所述活动杆的底部固定安装有活塞，该活塞的直径与所述固定杆的内径相等。

采用上述方案，活动杆与固定杆的通过气缸方式伸出或者回落，活塞与固定杆的下部分形成一个封闭的气缸，当往气缸内进气时，活塞上移，使活动杆伸出，当气缸内出气时活塞下移，活动杆回落。活塞与固定杆之间存在有润滑物质，使其在保证封闭的同时还能上下滑动。

进一步地描述，所述传感器组件包括光照度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和氧气浓度传感器；

在所述检测安装孔内设置有光照度传感器安装位、二氧化碳浓度传感器安装位、温度传感器安装位、湿度传感器安装位和氧气浓度传感器安装位；

在所述伸缩机构内设置有传感器的传输线路和电源线路。

采用上述方案，每个传感器对应采集一种环境因子值，检测安装孔为伸缩机构上内凹的孔，孔中设有各个传感器的安装位，并且每个安装位上都设有数据线和电源线过孔，用于支持传感器工作和使传感器采集到的数据传输到存储模块。

更进一步地描述，所述行走机构为行走机器人，该行走机器人的控制模块设置在所述行走机构的伸缩安装座内，所述控制模块的伸缩控制端连接伸缩驱动机构；

若伸缩驱动机构为气缸，所述控制模块的伸缩控制端连接所述气缸的气源控制阀；气源控制阀控制气缸中气体的多少，从而使活动塞上下运动；

若伸缩驱动机构为驱动电机，所述控制模块的伸缩控制端连接所述驱动电机的驱动端，所述驱动电机的输出轴与所述活动杆为丝杆螺母连接；

所述控制模块的行走控制端连接行走电机，该行走电机的输出轴连接所述履带轮的旋转轴。

采用上述方案，行走机器人具有障碍报警和路线规划的功能，管理员可实现在行走机器人中植入路径图，使其按路径图行走，也可使其在行走过程中不断学习，自行形成路径图，根据形成的路径图规划路线行走。行走电机的输出轴带动履带轮的旋转轴旋转，从而实现履带链的前进和后退。

更进一步的描述，所述伸缩安装座内还设有存储模块，该存储模块与所述控制模块寄存端连接，用于存储传感器组件采集的数据信息；

所述伸缩安装座内还设有通信模块，该通信模块与所述控制模块无线通信端连接，用于对获取到的数据信息进行无线发送。

采用上述方案，存储模块设有每个传感器的输入端口，用于接收传感器传入的数据值并进行存储，控制模块每隔一个时间点对通信模块发出信号，使通信模块获取存储模块中的数据信息传送给上位机。

更进一步地描述，所述伸缩安装座内还设有电池，该电池为所述控制模块、伸缩驱动机构、行走电机、通信模块、传感器组件以及存储模块供电。

上述方案中，所述电池为可充电电池，当行走机器人不工作的时候，可在外部接入电源对电池充电。在所述伸缩安装座上还设置有电源连接座；该电源连接座为无线充电座或者有线插座；电源连接座用于对电池充电。

有益效果：本实用新型采用各类传感器实时对设施蔬菜生长环境因子数据进行采集，利用行走机器人的平面移动性和伸缩杆的空间移动，使所有传感器采集到的数据全面并且具有可观性和精确性。

附图说明

图1为本实用新型的主视图；

图2为伸缩安装座内部电路框图；

图3为伸缩机构伸缩方式实施例1；

图4为伸缩机构伸缩方式实施例2。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述；

如图1所示，一种设施蔬菜生长环境因子采集装置，包括行走机构1，其特征在于：在所述行走机构1上部安装有伸缩机构2，该伸缩机构2的固定端固定设置在所述行走机构1上部，所述伸缩机构2分别由下端的固定杆21和上端的活动杆22组成，所述活动杆22的直径小于所述固定杆21的直径，所述固定杆21为内部中空的杆，该固定杆21套装在所述活动杆22的外侧。所述活动杆22包括覆盖部和外露部，所述检测安装孔位于所述外露部上，且所述活动杆22覆盖部的长度值大于等于所述固定杆21的长度值。

在实际应用中，可以设置多级伸缩杆，实现长距离伸缩。

在本实施例中，为了保证行走机构1和伸缩机构2行走协调性，伸缩机构2采用超轻材料制作而成，使行走机构1重量远远高于伸缩机构2，防止伸缩机构2过重，行走时发生倾倒。

本实施例中，所述行走机构1包括伸缩安装座和嵌设在所述伸缩安装座底部的一对履带组件4，两个所述履带组件4对称设置在所述伸缩安装座底部，并且所述伸缩安装座由所述履带组件4支撑悬空在地面上；在本实施例中，悬空高度为3cm。所述履带组件4包括两条履带链和四个齿轮，每个齿轮与履带链相啮合，两条履带链分别由两个电机驱动，根据两个电机的不同转速控制其左、右转向，当两个电机转速相同则直线行走。

伸缩机构2的伸缩方式实施例1：如图3所示，在所述活动杆22的覆盖部套设在所述固定杆21内，所述活动杆22可在所述固定杆21中上下移动，且所述固定杆21与所述伸缩安装座一体成型。本实施例中，所述活动杆22为四棱柱，所述固定杆21中心留有与活动杆相同大小的四棱柱空间，将活动杆22套装在四棱柱空间内。所述驱动电机的输出轴与所述活动杆22为丝杆螺母连接，活动杆22底端封闭仅留有数据线过孔。

伸缩机构2的伸缩方式实施例2：如图4所示，所述固定杆21和活动杆22形成气缸，在所述活动杆22的底部固定安装有活塞，该活塞的直径与所述固定杆21的内径相等。本实施例中，活塞与固定杆之间存在有润滑物质，使其在保证封闭的同时还能上下滑动。

如图1所示，所述伸缩机构2的伸缩端端部侧壁上开有检测安装孔，在该检测安装孔内安装有传感器组件3。在所述检测安装孔内设置有光照度传感器安装位、二氧化碳浓度传感器安装位、温度传感器安装位、湿度传感器安装位和氧气浓度传感器安装位；在所述伸缩机构2内设置有传感器的传输线路和电源线路。本实施例中，所述传感器组件3包括光照度传感器、二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器和氧气浓度传感器。

如图2所示，所述行走机构1为行走机器人，该行走机器人的控制模块设置在所述行走机构1的伸缩安装座内，所述控制模块的伸缩控制端连接伸缩驱动机构；所述控制模块的行走控制端连接行走电机，该行走电机的输出轴连接所述履带轮的旋转轴。所述伸缩安装座内还设有存储模块，该存储模块与所述控制模块寄存端连接，用于存储传感器组件3采集的数据信息；所述伸缩安装座内还设有通信模块，该通信模块与所述控制模块无线通信端连接，用于对获取到的数据信息进行无线发送。存储模块设有每个传感器的输入端口，用于接收传感器传入的数据值并进行存储。

本实施例中，所述伸缩安装座内还设有电池，该电池为所述控制模块、伸缩驱动机构、行走电机、传感器组件3、通信模块以及存储模块供电。在所述伸缩安装座上还设置有电源连接座；该电源连接座为无线充电座或者有线插座；电源连接座用于对电池充电。

作为优选，所述控制模块可采用s3c2440、s5pv210、de1-soc等型号，存储模块为SD卡、EEPROM或者工业级固态硬盘，通信模块为wifi无线通信，具体型号为esp8266。

实施例1中，伸缩驱动机构为驱动电机，所述控制模块的伸缩控制端连接所述驱动电机的驱动端，所述驱动电机的输出轴与所述活动杆22丝杆螺纹连接。

实施例2中，伸缩驱动机构为气缸，所述控制模块的伸缩控制端连接所述气缸的气源控制阀。

工作原理：大棚管理人员根据蔬菜种植区域的分布，将地图预先植入行走机构的控制模块中，控制模块根据地图的最佳路线控制行走机器人，实时改变传感器组件的平面位置，同时通过伸缩机构控制传感器组件的高度位置，使传感器组件能实时采集空间中的环境因子数据信息；采集到的所有环境因子的数据值由通信模块无线传输到上位机，使管理人员不用到现场也能掌握蔬菜的生长环境数据。