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智慧火龙果园监控系统

花匠小妙招
2025-06-18 13:53

本发明属于果园生态监测，具体是智慧火龙果园监控系统。

背景技术：

1、火龙果是仙人掌科、量天尺属量天尺的栽培品种，攀援肉质灌木，具气根，分枝多数，延伸，叶片棱常翅状，边缘波状或圆齿状，深绿色至淡蓝绿色，骨质；花漏斗状，于夜间开放，鳞片卵状披针形至披针形，萼状花被片黄绿色，线形至线状披针形，瓣状花被片白色，长圆状倒披针形，花丝黄白色，花柱黄白色，浆果红色，长球形，果脐小，果肉白色、红色，种子倒卵形，黑色，种脐小，7-12月开花结果。

2、火龙果是我们日常生活中非常常见的一种水果，它又被做叫做为红龙果等，受到了广大人民群众的喜爱，它的果肉还有汁都是特别丰富的，不但可以直接吃还可以拿来制作果酱榨成果汁，火龙果树的生长发育受微气象、土壤墒、水肥灌溉等因素的影响，因此在火龙果树生长发育过程中配合监测系统对环境因素及或火龙果树生长状况进行监测，减少果树的影响因素使果树更好的发育生长。

3、例如中国专利，公告号为cn107205213b的专利公开了一种基于无人机的果园监测系统，包括果园环境监测模块、计算机监测中心和智能终端，所述的果园环境监测模块、智能终端分别与计算机监测中心通信连接；所述的果园环境监测模块用于通过无线传感器网络采集果园环境监测数据，并将果园环境监测数据发送至计算机监测中心；所述的计算机监测中心用于存储果园环境监测数据和其他果园信息数据，并用于对果园环境监测数据进行分析处理；所述果园环境监测模块包括一个移动汇聚节点和多个环境监测固定节点，移动汇聚节点设置于无人机上，环境监测固定节点固定部署于设定的果园环境监测区域中，移动汇聚节点随着无人机的运动，在每一轮的数据收集时，从起始位置出发，陆续收集环境监测固定节点的果园环境监测数据后返回起始位置，准备下一轮数据收集。

4、该专利通过将移动汇聚节点设置于无人机上，环境监测固定节点固定部署于设定的果园环境监测区域中，利用无线传感器网络技术，使得用户能够实时获取果园的相关信息，但是由于无人机飞行高度受限，无法监测苗情发育状态及土壤墒情，因此，我们提出了智慧火龙果园监控系统。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中由于无人机飞行高度受限，无法监测苗情发育状态及土壤墒情的问题，本发明的目的是提供智慧火龙果园监控系统。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：智慧火龙果园监控系统，包括监控终端和监控装置，监控终端包括显示屏、存储器和服务器，监控装置包括可移动监控小车和若干套环，套环套设在火龙果树上部，套环内设有rfid标签，可移动监控小车沿长度方向依次安装有补水装置、土壤墒情监测装置和气象监测装置，土壤墒情监测装置侧壁上部安装有气象监测装置，土壤墒情监测装置、气象监测装置、苗情监测装置和补水装置均与服务器信号连接，可移动监控小车顶部中心开有第一螺纹孔，土壤墒情监测装置的检测端能够与第一螺纹孔螺纹配合；

3、苗情监测装置包括光束角度调节器，光束角度调节器内设有红外光源激发器、光源接收器和rfid写读器，红外光源激发器和rfid写读器之间设有常开型电源开关，红外光源激发器靠近测距目标一侧设有会聚透镜，光源接收器靠近测距目标一侧设有计时器和接收透镜。

4、本方案的原理：本方案采用信号连接的监控终端与可移动监控小车实现远程监控，可移动监控小车上安装有土壤墒情监测装置、气象监测装置、苗情监测装置和补水装置，可移动监控小车移动至火龙果树苗时，利用内设rfid标签的套环与苗情监测装置中的rfid写读器进行rfid射频信号连接，启动红外光源激发器与rfid写读器之间的电源，红外光源激发器朝rfid标签方向发射红外光源，同时计时器启动，红外光源经会聚透镜聚光后，光波到达rfid标签，再反射穿过接收透镜到达光源接收器，根据三角法计算出rfid标签与苗情监测装置的距离，再根据红外光源的发射角度和勾股定理，计算出火龙果树苗的高度；

5、土壤墒情监测装置用于检测火龙果园土壤湿度的情况；

6、气象监测装置用于检测火龙果园中空气温湿度、光照、风向等影响因素；

7、补水装置用于土壤墒情检测和气象检测后环境中湿度较低时进行补水。

8、监测人员按照火龙果的生长周期定时操控可移动监控小车进行火龙果树生长高度和火龙果园环境的监测，根据环境的数据以及生长高度的变化可以更直观的分析火龙果树的生长环境，及时调节火龙果园的生长环境。

9、采用上述方案后实现了以下有益效果：

10、1.本方案将内设rfid写读器的苗情监测装置和土壤墒情监测装置集成在可移动监控小车上，将rfid标签集成于套环上，套环套设在火龙果树苗上部，利用rfid射频将可移动监控小车与火龙果树苗信号连接，从而激发红外光源射向rfid标签，通过三角法计算出火龙果树苗高度，相比现有技术由于无人机飞行高度受限，无法监测苗情发育状态，本方案可以精确监测到每一棵火龙果树苗的发育状态；

11、2.相较于现有专利通过无人机实现移动监测导致成本较高，且无人机飞行高度受限无法有效监测土壤墒情，本方案采用可移动监控小车不仅降低了检测成本，且可移动监控小车上的土壤墒情装置提高了土壤湿度监测数据的准确性，进而提高了火龙果园的管理水平。

12、进一步，套环由弹性材料制成。

13、有益效果：由于火龙果树苗在长高的同时，树的直径也会变化，弹性材料制成的套环可以避免套环过紧影响火龙果树苗的生长。

14、进一步，rfid标签与rfid写读器的有效距离为a，火龙果行列间距为b，且b≥2a。

15、有益效果：相邻火龙果树的间距大于rfid标签与rfid写读器的有效距离，避免可移动监控小车移动至拟测量火龙果树时受相邻火龙果树上rfid标签的影响，影响测量结果。

16、进一步，土壤墒情监测装置包括固定连接在放置台顶部的壳体，壳体顶部固定连接有支撑座，支撑座侧壁固定连接有电机，电机的输出端同轴固定连接有涡轮，涡轮啮合有蜗杆，蜗杆底部呈锥形，壳体顶部开有第二螺纹孔，蜗杆与第二螺纹孔螺纹连接，蜗杆顶部同轴开有放置孔，放置孔内安装有若干湿度探测单元，湿度探测单元沿放置孔内侧壁纵向间隔布置，湿度探测单元并联后与探测开关串联，探测开关与服务器信号连接，湿度探测单元包括串联的探测波发射器、温度传感器和探测波接收器，蜗杆侧壁沿纵向开有若干探测孔，探测孔上粘接有防尘膜，温度传感器放置在探测孔内。

17、有益效果：本方案将探测单元集成在蜗杆内，在蜗杆侧壁开设探测孔，在蜗杆钻入土壤后，利用服务器远程控制探测开关的开合，控制探测单元与土壤无接触进行监测土壤的温度情况，由于同一气压下，温度与湿度呈负相关，根据温度传感器检测到的温度计算出土壤中的湿度情况，便于管理人员及时调整园内环境，同时无接触的土壤湿度监测减少了对园区内土壤的破坏。

18、进一步，蜗杆顶部可拆卸连接有电路防护帽。

19、有益效果：蜗杆顶部设置电路防护帽，避免蜗杆钻土时土壤飞溅进放置孔内影响电路运行。

20、进一步，气象监测装置包括安装在壳体侧壁上部的空气温湿度传感器、光照传感器、风速传感器、风向传感器、大气压力传感器、二氧化碳传感器和雨量传感器。

21、有益效果：将空气温湿度传感器、光照传感器、风速传感器、风向传感器、大气压力传感器、二氧化碳传感器和雨量传感器安装在壳体侧壁上部，便于服务器远程操控可移动小车在移动过程中实时监测园区内环境。

22、进一步，补水装置包括蓄水箱，蓄水箱的顶部贯穿有输水管，输水管底部连通有抽水泵，输水管中部套设有电磁阀，电磁阀与服务器信号连接，输水管顶部连通有环形输水管，环形输水管沿环形输水管外侧壁连通有若干雾化喷头。

23、有益效果：抽水泵将水沿着输水管输送至环形输水管，绕环形输水管外侧壁连通的雾化喷头可以增大喷水面积。

24、进一步，服务器的逻辑判断中对气象监测装置及土壤墒情监测装置传递回的湿度值设有调节阈值区间：

25、当气象监测装置或土壤墒情监测装置传递回的湿度值任意一项处于调节阈值区间时，补水装置自启动进行补水处理。

26、有益效果：通过在服务器的逻辑判断中对气象监测装置及土壤墒情监测装置传递回的湿度值设置调节阈值区间，可以使可移动监控小车监测到环境湿度较低时自行进行补水处理，减少了人力成本。