基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置

1.本发明涉及果树种植技术领域，具体为基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置。


背景技术：

2.柑橘树在种植过程中，需要按照生长周期定期施不同种不同量的药物，常见的植物种植中施药通常采用直接喷洒的方式，但是对于柑橘之类食用时不会清洗的果树来说，直接喷洒表面会有较多的农药残留，不够安全，因此常采用根部浇灌药水的方式施药，通常是工人手持施药枪插进树下土壤内添加药水，药水大量集中在一处，不能较快较好的分散，可能会影响局部的根系，而对于大面积种植来说，也有配合滴灌装置进行施药的，但是其滴灌管从地下穿行，长久使用容易因鼠蚁等啃坏，或老化破损，导致药水中途泄漏的问题，进而不能针对性的传输到果树处，有些滴灌管还会因梗系挤压变形导致流量的减小，因而不能保证所有果树均可充分的施药。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置，解决了工人手持施药枪单点施药不够均匀，而采用滴灌管施药，容易因管道破损导致泄漏，或管道被挤压变形导致流量变小等原因，影响正常的施药的问题。
4.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于物联网和大数据的柑橘精准施药装置，包括施药总端以及若干分布于柑橘树根处的施药子端，所述施药总端通过管路将药水输送至若干施药子端，所述施药子端包括围绕树干埋入地下的分流滴灌结构，所述分流滴灌结构的中间位置插接有定位插杆，管路通过定位插杆间接连接分流滴灌结构；
5.所述定位插杆包括竖管，所述竖管的顶端通过螺纹套螺纹连接有信号发射器，所述信号发射器的顶部固定连接有电子流量计，所述电子流量计的两端分别通过进水管和出水管连通竖管两侧的顶端，所述竖管位于进水管一侧的底部连通有供水支管，所述竖管的内部固定连接有将进水管和供水支管单独隔开的分隔条，所述竖管底端且位于插入分流滴灌结构内部的部分侧面开设有出水口。
6.优选的，所述电子流量计将读数通过信号发射器和网络发送至施药总端，所述电子流量计内置有蓄电池，所述竖管的侧面安装有给蓄电池充电的光伏结构。
7.优选的，所述光伏结构包括光伏板，且光伏板的底部两侧均转动连接有上下两组支架，两个所述支架的一端均通过定位套套设在竖管外部，其中一个所述支架与其上定位套转动连接，另一个所述支架与其上定位套固定连接，两个所述定位套均通过紧固螺栓定位在竖管上。
8.优选的，所述分流滴灌结构包括螺纹套设在竖管外部的连接筒，所述竖管的底端设置有贯穿至连接筒下方的锥杆，所述定位插杆贯穿连接筒的位置设置有密封圈。
9.优选的，所述连接筒的前侧固定连通有轴管，且轴管的外部错位转动套设有两组弧形架，所述弧形架的另一端通过底部合页转动连接有延伸架，两组所述弧形架和延伸架可呈m型折叠，所述轴管的侧面开设有与弧形架连通的通孔，所述弧形架和延伸架的端部内腔之间通过可滑动的软管连通，且弧形架和延伸架的底部均开设有滴灌孔。
10.优选的，所述管路包括一端连接施药总端的主管道，所述主管道表面通过管道接头连通若干供水支管。
11.本发明还公开了基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统，包括施药总端和若干施药子端，且若干施药子端通过网络总线无线连接施药总端，所述施药总端包括中央处理器、网络模块、天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元、施药周期调整模块和柑橘施药管理单元，所述柑橘施药管理单元包括施药量控制模块、施药种类记录模块、施药时间记录模块和施药设备控制模块。
12.优选的，所述网络模块输出端连接中央处理器，所述中央处理器的输出端分别连接天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元、施药周期调整模块和柑橘施药管理单元，所述天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元的输出端均连接施药周期调整模块，所述施药周期调整模块的输出端连接柑橘施药管理单元。
13.有益效果
14.本发明提供了基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置。与现有技术相比具备以下有益效果：
15.1、该基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置，通过在供水管路的直流上设置突出地面的定位插杆，通过定位插杆将药水间接导入埋入地下分流滴灌结构，可在流程中添加电子流量计进行监控，且电子流量计位于地上，方便维修管理，低开地面后也可降低损坏几率，同时架高的设置也使得信号发射器可以更好的远程发射监测数据，对于管路中出现破损导致泄漏，或管路被挤压，进而导致水流量局部减小的情况，便于及时查找到故障处，方便维护，保证了所有树木的均衡生长。
16.2、该基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置，每棵树对应一组定位插杆，而通过在其上设置光伏结构，可为自身供电，无需远距离接较长的导线供电，降低了成本，同时光伏结构通过定位套安装，不仅可灵活的改变朝向方位，还能通过调整两个定位套的间距来调整光伏板的俯仰角度，在不同季节均可较好的收集光能。
17.3、该基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置，通过将分流滴灌结构设置成可折叠的多个结构，在使用前安装运输时方便进行存放，且可折叠的性质，使其套设在较粗的树干周围时也可通过折叠变形的方式进行较好的套设，且环向布局在果树周围进行滴灌，药水分布均匀，便于果树快速吸收，还可避免局部施药过多影响树根生长的问题。
18.4、该基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置，通过设置天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元，可采集网络大数据，依据天气情况对施药的时间进行更灵活的调整，还可依据网络大数据得到的经验，对不同周期、不同时间季节的果树进行用药种类、用量、时间等更准确的把控，保证果树更好的生长。
附图说明
19.图1为本发明施药装置的俯视图；
20.图2为本发明分流滴灌结构与定位插杆分离示意图；
21.图3为本发明竖管的剖视图；
22.图4为本发明分流滴灌结构的仰视图；
23.图5为本发明管理系统的原理框图。
24.图中：1-分流滴灌结构、11-连接筒、213-锥杆、13-轴管、14-弧形架、15-延伸架、2-定位插杆、21-竖管、22-螺纹套、23-信号发射器、24-电子流量计、25-进水管、26-出水管、27-分隔条、28-出水口、29-光伏板、210-支架、211-定位套、212-紧固螺栓、3-供水支管、4-主管道、5-管道接头。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
26.本发明提供基于物联网和大数据的柑橘精准施药装置，公开了以下三种技术方案：
27.图1-3示出了第一实施方式：包括施药总端以及若干分布于柑橘树根处的施药子端，施药总端通过管路将药水输送至若干施药子端，施药子端包括围绕树干埋入地下的分流滴灌结构1，分流滴灌结构1的中间位置插接有定位插杆2，管路通过定位插杆2间接连接分流滴灌结构1；
28.定位插杆2包括竖管21，竖管21的顶端通过螺纹套22螺纹连接有信号发射器23，信号发射器23的顶部固定连接有电子流量计24，电子流量计24的两端分别通过进水管25和出水管26连通竖管21两侧的顶端，竖管21位于进水管25一侧的底部连通有供水支管3，竖管21的内部固定连接有将进水管25和供水支管3单独隔开的分隔条27，竖管21底端且位于插入分流滴灌结构1内部的部分侧面开设有出水口28。
29.通过在供水管路的直流上设置突出地面的定位插杆2，通过定位插杆2将药水间接导入埋入地下分流滴灌结构1，可在流程中添加电子流量计24进行监控，且电子流量计24位于地上，方便维修管理，低开地面后也可降低损坏几率，同时架高的设置也使得信号发射器23可以更好的远程发射监测数据，对于管路中出现破损导致泄漏，或管路被挤压，进而导致水流量局部减小的情况，便于及时查找到故障处，方便维护，保证了所有树木的均衡生长。
30.图1-2和4示出了第二种实施方式，与第实施方式的主要区别在于：电子流量计24将读数通过信号发射器23和网络发送至施药总端，电子流量计24内置有蓄电池，竖管21的侧面安装有给蓄电池充电的光伏结构。
31.光伏结构包括光伏板29，且光伏板29的底部两侧均转动连接有上下两组支架210，两个支架210的一端均通过定位套211套设在竖管21外部，其中一个支架210与其上定位套211转动连接，另一个支架210与其上定位套211固定连接，两个定位套211均通过紧固螺栓212定位在竖管21上。
32.每棵树对应一组定位插杆2，而通过在其上设置光伏结构，可为自身供电，无需远距离接较长的导线供电，降低了成本，同时光伏结构通过定位套211安装，不仅可灵活的改
变朝向方位，还能通过调整两个定位套211的间距来调整光伏板29的俯仰角度，在不同季节均可较好的收集光能。
33.图1-2和4示出了第三种实施方式，与第二种实施方式的主要区别在于：分流滴灌结构1包括螺纹套设在竖管21外部的连接筒11，竖管21的底端设置有贯穿至连接筒11下方的锥杆213，定位插杆2贯穿连接筒11的位置设置有密封圈。
34.连接筒11的前侧固定连通有轴管13，且轴管13的外部错位转动套设有两组弧形架14，弧形架14的另一端通过底部合页转动连接有延伸架15，两组弧形架14和延伸架15可呈m型折叠，轴管13的侧面开设有与弧形架14连通的通孔，弧形架14和延伸架15的端部内腔之间通过可滑动的软管连通，且弧形架14和延伸架15的底部均开设有滴灌孔。
35.管路包括一端连接施药总端的主管道4，主管道4表面通过管道接头5连通若干供水支管3。
36.通过将分流滴灌结构1设置成可折叠的多个结构，在使用前安装运输时方便进行存放，且可折叠的性质，使其套设在较粗的树干周围时也可通过折叠变形的方式进行较好的套设，且环向布局在果树周围进行滴灌，药水分布均匀，便于果树快速吸收，还可避免局部施药过多影响树根生长的问题。
37.本发明还公开了基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统，包括施药总端和若干施药子端，且若干施药子端通过网络总线无线连接施药总端，施药总端包括中央处理器、网络模块、天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元、施药周期调整模块和柑橘施药管理单元，柑橘施药管理单元包括施药量控制模块、施药种类记录模块、施药时间记录模块和施药设备控制模块，网络模块输出端连接中央处理器，中央处理器的输出端分别连接天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元、施药周期调整模块和柑橘施药管理单元，天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元的输出端均连接施药周期调整模块，施药周期调整模块的输出端连接柑橘施药管理单元。
38.通过设置天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元，可采集网络大数据，依据天气情况对施药的时间进行更灵活的调整，还可依据网络大数据得到的经验，对不同周期、不同时间季节的果树进行用药种类、用量、时间等更准确的把控，保证果树更好的生长。
39.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术，且各电器的型号参数不作具体限定，使用常规设备即可。
40.安装时，先在树下环向挖出10厘米槽，将分流滴灌结构1边展开边套设在树干外，然后将定位插杆2插进并穿过连接筒11，同时旋紧，然后将分流滴灌结构1放入地面槽中，并将定位插杆2底端插入地下，之后在分流滴灌结构1上覆盖土壤即可。
41.使用时，施药总端依据天气、果树生长周期等因素，输出适量的药水(经过谁稀释后)，然后通过主管道4、管道接头5和供水支管3排到定位插杆2的竖管21内，然后通过进水管25流经电子流量计24计量流量，再通过出水管26流回到竖管21内，然后通过出水口28排到连接筒11中，再通过轴管13排到弧形架14、延伸架15内，从底部滴灌孔排出进行施药。
42.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.基于物联网和大数据的柑橘精准施药装置，包括施药总端以及若干分布于柑橘树根处的施药子端，所述施药总端通过管路将药水输送至若干施药子端，其特征在于：所述施药子端包括围绕树干埋入地下的分流滴灌结构，所述分流滴灌结构的中间位置插接有定位插杆，管路通过定位插杆间接连接分流滴灌结构；所述定位插杆包括竖管，所述竖管的顶端通过螺纹套螺纹连接有信号发射器，所述信号发射器的顶部固定连接有电子流量计，所述电子流量计的两端分别通过进水管和出水管连通竖管两侧的顶端，所述竖管位于进水管一侧的底部连通有供水支管，所述竖管的内部固定连接有将进水管和供水支管单独隔开的分隔条，所述竖管底端且位于插入分流滴灌结构内部的部分侧面开设有出水口。2.根据权利要求1所述的基于物联网和大数据的柑橘精准施药装置，其特征在于：所述电子流量计将读数通过信号发射器和网络发送至施药总端，所述电子流量计内置有蓄电池，所述竖管的侧面安装有给蓄电池充电的光伏结构。3.根据权利要求2所述的基于物联网和大数据的柑橘精准施药装置，其特征在于：所述光伏结构包括光伏板，且光伏板的底部两侧均转动连接有上下两组支架，两个所述支架的一端均通过定位套套设在竖管外部，其中一个所述支架与其上定位套转动连接，另一个所述支架与其上定位套固定连接，两个所述定位套均通过紧固螺栓定位在竖管上。4.根据权利要求1所述的基于物联网和大数据的柑橘精准施药装置，其特征在于：所述分流滴灌结构包括螺纹套设在竖管外部的连接筒，所述竖管的底端设置有贯穿至连接筒下方的锥杆，所述定位插杆贯穿连接筒的位置设置有密封圈。5.根据权利要求4所述的基于物联网和大数据的柑橘精准施药装置，其特征在于：所述连接筒的前侧固定连通有轴管，且轴管的外部错位转动套设有两组弧形架，所述弧形架的另一端通过底部合页转动连接有延伸架，两组所述弧形架和延伸架可呈m型折叠，所述轴管的侧面开设有与弧形架连通的通孔，所述弧形架和延伸架的端部内腔之间通过可滑动的软管连通，且弧形架和延伸架的底部均开设有滴灌孔。6.根据权利要求1所述的基于物联网和大数据的柑橘精准施药装置，其特征在于：所述管路包括一端连接施药总端的主管道，所述主管道表面通过管道接头连通若干供水支管。7.基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统，其特征在于：包括施药总端和若干施药子端，且若干施药子端通过网络总线无线连接施药总端，所述施药总端包括中央处理器、网络模块、天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元、施药周期调整模块和柑橘施药管理单元，所述柑橘施药管理单元包括施药量控制模块、施药种类记录模块、施药时间记录模块和施药设备控制模块。8.根据权利要求7所述的基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统，其特征在于：所述网络模块输出端连接中央处理器，所述中央处理器的输出端分别连接天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元、施药周期调整模块和柑橘施药管理单元，所述天气信息采集模块、柑橘生长期记录单元的输出端均连接施药周期调整模块，所述施药周期调整模块的输出端连接柑橘施药管理单元。

技术总结
本发明公开了基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置，包括施药总端以及若干分布于柑橘树根处的施药子端，所述施药总端通过管路将药水输送至若干施药子端，本发明涉及果树种植技术领域。该基于物联网和大数据的柑橘精准施药管理系统及装置，通过在供水管路的直流上设置突出地面的定位插杆，通过定位插杆将药水间接导入埋入地下分流滴灌结构，可在流程中添加电子流量计进行监控，且电子流量计位于地上，方便维修管理，低开地面后也可降低损坏几率，同时架高的设置也使得信号发射器可以更好的远程发射监测数据，对于管路中出现破损导致泄漏，或管路被挤压，进而导致水流量局部减小的情况，便于及时查找到故障处，方便维护。护。护。


技术研发人员：李湘丽 曹亮 吴仲真 丁文琪 刘双印 陈伟恒 徐龙琴 刘同来 冯大春 刘岳 谢彩健 肖伟 巫宇
受保护的技术使用者：仲恺农业工程学院
技术研发日：2023.08.03
技术公布日：2023/10/7