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一种基于物联网的智能烟草育苗棚及使用方法与流程

来源：花匠小妙招时间：2025-01-18 12:53

1.本发明涉及种植棚领域，尤其涉及一种基于物联网的智能烟草育苗棚及使用方法。

背景技术：

2.传统露天育苗的方式，不但烟草幼苗的可用性差，而且烟草幼苗的生长温度不便于控制，不利于开展大规模的育苗。随着烟草规范化生产的水平进一步完善，集约化生产、规模化经营、机械化生产的呼声日益高涨，散户育苗的方式已不适应烟叶生产的发展。烟草的基质育苗占据了很大比例，基质育苗的技术门槛相对较低，配套技术设备的投入也要比智能育苗少，因此深受广大烟农喜欢。烟草育苗逐步朝着规模化、集中化和节约化的方向发展，采用各种先进的栽培技术提高烟叶育苗的质量，实现烟叶外观和成分两方面质量同时提高。烟草育苗是烟草生成中最基础以及最关键的一步，壮苗是幼稚烟草生产的必要前提，而烟草的抵抗力在苗期最为柔弱，对育苗工厂的卫生条件极其严格，育苗期间的施肥、喷洒农药、蓄水、切根、剪叶等措施需要大量、频繁的人工参与，切根对烟草根系生长及其化学成分合成有重要影响，烟叶根系具有较强的补偿生长功能，当一部分根系生长受到限制、物理损坏或出现不利的生长环境时，根部的剩余健康部分会长出新的根系加以补偿，但是如今的技术中大多数因为开放的环境和人为的活动(如剪切烟草根部、剪切腋芽、人工施肥等情况)是苗床病毒侵染和传播的主要因素。因此，就此类问题进行展开论述。

技术实现要素：

3.本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于物联网的智能烟草育苗棚及使用方法。
4.为达上述目的，本发明采用的技术方案为：
5.本发明第一方面提供了一种基于物联网的智能烟草育苗棚，包括棚体、剪切机构、供药机构；
6.所述棚体顶部一端设置有顶板，另一端连接剪切机构，所述顶板设置有若干遮网，所述遮网通过驱动电机控制遮网的密度；
7.所述剪切机构包括导轨滑块，所述导轨滑块连接固定块的两侧，所述固定块一端连接气缸，另一端上设置有机械臂与喷头系统；
8.所述供药机构包括供药箱，所述供药箱上设置若干管道，所述管道均连接喷头系统。
9.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述供药箱分为多个区域，所述每个区域均设置控制阀门，所述控制阀门连接管道。
10.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述机械臂的末端设置有气动剪刀，所述气动剪刀的剪切对应位置上设置有吸附管，所述吸附管最终通往收集箱。
11.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述喷头系统均与管道进行连接，且所述
喷头系统包括增压器，所述增压器上方连接管道，下方设置有电机固定块，所述电机固定块上设置有电机。
12.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述电机固定块与喷头进行铰接连接，且连接处位置由电机驱动旋转。
13.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述顶板上方还设置有冷气输送箱，所述冷气输送箱上设有气体入口和气体出口，气体入口处设置有温湿度传感器，温湿度传感器与温湿度调节器连接，气体出口处设置有风扇。
14.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述温湿度传感器采集棚内周围气体温湿度数据，该数据高于或低于设定的温湿度阈值时，所述温湿度调节器启动或停止所述风扇，风扇的转速随温湿度传感器采集数据的变化而变化。
15.本发明第二方面提供了一种基于物联网的智能烟草育苗棚的使用方法，应用于所述的基于物联网的智能烟草育苗棚，具体包括以下步骤：
16.获取育苗棚内的信息；
17.通过分析所述育苗棚内的信息，确定烟草育苗的生长阶段，并提取烟草育苗的根部所处位置，得出位置信息；
18.根据所述的位置信息确定机械臂的运行路线，所述机械臂按照所述的运行路线进行运动进行剪切育苗根部；
19.实时监控剪切效果，并分析剪切效果，完成一次剪切作业；
20.判断剪切作业是否合格；
21.若不合格，则进行重新剪切。
22.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，判断剪切作业是否合格，包括以下步骤：
23.判断育苗根部是否被气动剪刀剪断；
24.若是，则为剪切作业完成，育苗根部被吸附管吸收；
25.若否，则重新布置剪切作业。
26.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述育苗棚内的烟草育苗信息包括烟草育苗的生长情况、育苗棚内的温湿度情况、烟草育苗的土壤养分浓度一种或多种以上的组合。
27.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：在烟草育苗的培养中，利用本装置可以使得烟草育苗在生长阶段，减少频繁的人工参与育苗期间的施肥、喷洒农药、蓄水、剪叶等操作，降低了人为活动对苗床病毒侵染的概率，切断主要传播源，降低了烟草发病率的关键途径，从而有效提升了烟草育苗期间的存活率。而且该装置的通过管道和剪切机构上的导轨滑块的直线运动以及喷头的旋转运动实现了施药、施肥等功能，根据烟草育苗知识储备以及专家决策系统进行计算，利用远程平台系统进行控制，实现自动化调节棚内温度、湿度、光照调节等，从而尽可能减少人为参与。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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实施例的附图。
29.图1示出了装置的整体结构示意图；
30.图2示出了剪切机构的结构示意图；
31.图3示出了供药机构的结构示意图；
32.图4示出了收集箱的结构示意图；
33.图5示出了机械臂的结构示意图；
34.图6示出了喷头系统的结构示意图；
35.图7示出了冷气输送箱结构示意图；
36.图8示出了剪切育苗根部的方法流程图；
37.图9示出了判断育苗根部剪切是否合格的方法流程图；
38.图中：
39.1.棚体，2.剪切机构，3.供药机构，101.顶板，102.遮网，103.驱动电机，201.导轨滑块，202.固定块，203.气缸，204.机械臂，205.喷头系统，301.供药箱，302.管道，303.电机固定块，304.电机，305.喷头，1011，冷气输送箱，1012.气体入口，1013，气体出口，1015温湿度调节器，气体出口，1014.风扇，2041.气动剪刀，2042.吸附管，2043.收集箱，3011.控制阀门。
具体实施方式
40.为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
42.在本技术的描述中，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；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.实施例一：
44.如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示；
45.本发明第一方面提供了一种基于物联网的智能烟草育苗棚，包括棚体1、剪切机构2、供药机构3；
46.所述棚体1顶部一端设置有顶板101，另一端连接剪切机构2，所述顶板设置有若干遮网102，所述遮网102通过驱动电机103控制遮网102的密度，白天时，利用顶板101上设置的光照传感器，在光照强度过高时，立即利用驱动电机103带动遮网102的运动，从而改变遮网的密度，为烟草育苗提供一个良好的预设光照调节，避免在光照条件太高的情况下，从而破坏烟草育苗的生物体结构。另一方面，整个棚体均为相对通风条件，能够从外界及时提供
需要的空气，有利于育苗的生长。在夜晚时，内部设置有光源，利用不同育苗的生长阶段提供不同的光照强度，全过程均为自动化控制，降低了人为活动对苗床病毒侵染的概率，切断主要传播源，切断了烟草发病率的关键途径，从而有效提升了烟草育苗期间的存活率。
47.所述剪切机构2包括导轨滑块201，所述导轨滑块201连接固定块202的两侧，所述固定块202一端连接气缸203，另一端上设置有机械臂204与喷头系统205；所述机械臂204的末端设置有气动剪刀2041，所述气动剪刀2041的剪切对应位置上设置有吸附管2042，所述吸附管2042最终通往收集箱2043。所述喷头系统205均与管道302进行连接，且所述喷头系统205包括增压器206，所述增压器206上方连接管道302，下方设置有电机固定块303，所述电机固定块303上设置有电机304。所述电机固定块303与喷头305进行铰接连接，且连接处位置由电机304驱动旋转。首先，棚体内部设置有摄像系统，能够对棚内各个位置进行实施监控。切根对烟草根系生长及其化学成分合成有重要影响，烟叶根系具有较强的补偿生长功能，当一部分根系生长受到限制、物理损坏或出现不利的生长环境时，根部的剩余健康部分会长出新的根系加以补偿，此时记录下烟草育苗的育苗根部位置，气缸203带动导轨滑块201从而带动固定块202上的机械臂204进行直线运动，运动至育苗根部所在的对应位置范围，利用机械臂204的多自由度效果，机械臂204上的气动剪刀2041进行剪切育苗根部，而且气动剪刀2041的剪切对应位置上设置有吸附管2042，剪切时，吸附管利用增压器206改变收集箱206与棚内的气体压强差，从而将剪切的育苗根部吸附进吸附管2042，避免育苗根部残留于棚体内，从而在长时间积累产生细菌、病毒等危害性物质，从而提供一个良好的生长环境于烟草育苗，而吸附管上2042设置有接近传感器，利用接近传感器可以得知育苗根部是否被吸附进吸附管2042内，若发现剪切后接近传感器并未发出信号显示被吸附进吸附管2042，此时利用摄像系统，进行对剪切的育苗根部的附近范围进行搜索，机械臂204移动到远程控制平台所述判断的位置进行对育苗根部进行吸附，从而始终保持一个优良的环境供育苗生长，保证育苗的生长环境始终在一个卫生条件优秀的环境。而且吸附管2042上设置消毒物质，因此具备消毒功能，避免气动剪刀2041的长期工作时残留的物质产生的细菌、寄生在剪切叶中的病毒等有害物质进入到育苗棚内。本装置通过精准控制、适当断根可以提高根系的吸收活力，增加吸收位点，延缓根系衰老，提高根系的养分吸收量，促使根部营养向烟叶的地上部运输，有利于烟草育苗的生长。
48.所述供药机构3包括供药箱301，所述供药箱301上设置若干管道302，所述管道302均连接喷头系统205。所述供药箱301分为多个区域，所述每个区域均设置控制阀门3011，所述控制阀门3011连接管道302。而且本装置设置有供药系统，供药箱301设置有多个区域，可以根据育苗的实际生长的情况进行自动施药，每个区域都设置有不同的药物，进行施肥时，可以有针对性或者同时喷洒多种药液，如缺乏一种或者多种肥料时，此时打开控制阀门3011，药液通过管道302进入喷头，从而喷头对对应位置的区域的育苗进行施肥。而且机械臂204上设置有浓度探针，可实时或定时对育苗池内的溶液进行浓度探测，当浓度过高或过低时，可以及时调节育苗池内关键养分的浓度，让育苗在一个良好的条件下生长，全过程为自动控制的过程，减少人为因素的影响。喷头系统205设置于固定块上，可以使得气缸推到固定块，从而使得喷头可移动至指定的地点进行对喷洒水、农药、养分等，而且喷头可以在电机的带动下进行多角度的旋转，总体来说喷洒范围更广，而且喷洒头上设置有流量传感器，利用流量传感器设定阈值，从而通过远程控制平台控制喷头喷出的喷洒量，能够使得喷
洒出的药液的量精准，不浪费药液，节约成本。
49.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述顶板101上方还设置有冷气输送箱1011，所述冷气输送箱1011上设有气体入口1012和气体出口1013，气体入口1012处设置有温湿度传感器，温湿度传感器与温湿度调节器1015连接，气体出口1013处设置有风扇1014。所述温湿度传感器采集棚内周围气体温湿度数据，该数据高于或低于设定的温湿度阈值时，所述温湿度调节器启动或停止所述风扇，风扇的转速随温湿度传感器采集数据的变化而变化。当温湿度传感器检测到的数据高于预设的数据值时，此时通过冷气输送箱1011的温湿度调节器1015输送出冷气，冷气从气体入口1012进入棚内，从气体出口1013抽出棚内气体，经过雾化的水汽从喷头中洒出，当达到预设温度、湿度阈值时，此时停止工作，棚内为始终为恒温、恒湿的环境，此温度、湿度可以根据育苗的不同生长阶段来进行远程控制。另一方面，风扇1014的转速与需要调节的温度差有关，当室内的温度高于预设温度阈值时，此时气体出口1013处的风扇加速旋转，当室内的温度低于预设的温度阈值时，风扇1013停止旋转，气体入口1012处通入热气，进行调节温度至预设温度阈值，全过程均为自动化调节，为烟草育苗根据不同阶段提供不同的生长温度。
50.图8示出了剪切育苗根部的方法流程图；
51.本发明第二方面提供了一种基于物联网的智能烟草育苗棚的使用方法，应用于所述的基于物联网的智能烟草育苗棚，具体包括以下步骤：
52.s102:获取育苗棚内的信息；
53.s104:通过分析所述育苗棚内的信息，确定烟草育苗的生长阶段，并提取烟草育苗的育苗根部所处位置，得出位置信息；
54.s106:根据所述的位置信息确定机械臂的运行路线，所述机械臂按照所述的运行路线进行运动进行剪切育苗根部；
55.s108:实时监控剪切效果，并分析剪切效果，完成一次剪切作业；
56.s110:判断剪切作业是否合格；
57.s112:若不合格，则进行重新剪切。
58.需要说明的是，首先利用摄像系统获取育苗棚内的信息，所述育苗棚内的烟草育苗信息至少包括烟草育苗的生长情况、育苗棚内的温湿度情况、烟草育苗的土壤养分浓度一种或多种以上的组合。利用远程控制平台的处理器(处理器存储着烟草育苗任意生长阶段的数据、主要的病害、不同生长阶段的合适的温度与湿度情况等)，进一步利用处理器进行分析所述育苗棚内的信息，确定烟草育苗的生长阶段，并提取烟草育苗的育苗根部所处位置，得出位置信息，在此过程始终以剪切机构的起始点为原点，提取烟草育苗的育苗根部位置，从而根据所述的位置信息确定机械臂的运行路线，所述机械臂按照所述的运行路线进行运动进行剪切育苗根部，此时记录下烟草育苗的育苗根部位置，气缸203带动导轨滑块201从而带动固定块202上的机械臂204进行直线运动，运动至育苗根部所在的对应位置范围，利用机械臂204的多自由度效果，机械臂204上的气动剪刀2041进行剪切育苗根部，而且气动剪刀2041的剪切对应位置上设置有吸附管2042，剪切时，吸附管利用增压器206改变收集箱206与棚内的气体压强差，从而将剪切的育苗根部吸附进吸附管2042，避免育苗根部残留于棚体内，在长时间积累产生细菌、病毒等危害性物质，从而提供一个良好的生长环境于烟草育苗。
59.图9示出了判断育苗根部剪切是否合格的方法流程图。
60.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，判断剪切作业是否合格，包括以下步骤：
61.s202:判断育苗根部是否被气动剪刀剪断；
62.s204:若是，则为剪切作业完成，育苗根部被吸附管吸收；
63.s206:若否，则重新布置剪切作业。
64.需要说明的是，吸附管上2042设置有接近传感器，利用接近传感器可以得知育苗根部是否被吸附进吸附管2042内，若发现剪切后接近传感器并未发出信号显示被吸附进吸附管2042，可理解为剪切的效果差，此时利用摄像系统，进行对剪切的育苗根部的附近范围进行搜索，机械臂204移动到远程控制平台所述判断的位置进行对育苗根部进行吸附，从而始终保持一个优良的环境供育苗生长，保证育苗的生长环境始终在一个卫生条件优秀的环境。而且吸附管2042上具备消毒功能，避免气动剪刀2041的长期工作时残留的物质产生的细菌、寄生在剪切叶中的病毒等有害物质进入到育苗棚内。当检测到未剪切育苗根部时，此时重新采集育苗根部的位置，对育苗根部进行重新剪切。
65.进一步地，本发明的一个较佳实施例中，所述育苗棚内的烟草育苗信息包括烟草育苗的生长情况、育苗棚内的温湿度情况、烟草育苗的土壤养分浓度一种或多种以上的组合。
66.需要说明的是，在烟草育苗的培养中，利用本装置可以使得烟草育苗在生长阶段，减少频繁的人工参与育苗期间的施肥、喷洒农药、蓄水、剪叶等操作，降低了人为活动对苗床病毒侵染的概率，切断主要传播源，降低了烟草发病率的关键途径，从而有效提升了烟草育苗期间的存活率。而且该装置的通过管道和剪切机构上的导轨滑块的直线运动以及喷头的旋转运动实现了施药、施肥等功能，根据烟草育苗知识储备以及专家决策系统进行计算，利用远程平台系统进行控制，实现自动化调节棚内温度、湿度、光照调节等，从而尽可能减少人为参与。
67.此外，收集箱上设置有接近传感器，当育苗根部被吸附进吸附管时，吸附管上的接触传感器第一次检测到育苗根部，而进入到收集箱时，接近传感器能够探测出被剪切的育苗根部，说明育苗根部亦成功被收集箱所收集。利用多重判定，使得被剪切的育苗根部及时从棚内转移至收集箱中，避免被剪切的育苗根部残留于棚内，保持棚内良好的卫生条件。当收集箱的接近传感器为检测到有育苗根部而吸附管上的接近传感器检测到时，此时可以说明育苗根部留存于吸附管中，此时可以增大吸附管的吸附力，将残留于吸附管的育苗根部被吸附进收集箱内。另一方面，利用多重设置传感器，有利于传感器故障时，仍然使得被剪切的育苗根部能够被检测是否吸附进吸附管，从而进入到收集箱内。而且收集箱内设置多个感应区，在育苗根部进入到收集箱时，感应区与远程控制平台直接智能交互，而且收集箱在剪切作业完成后能够智能进行对收集箱的封口。
68.需要说明的是，本装置均为温室智能育苗棚，此外还可在幼苗生长到一定阶段时，一方面育苗的腋芽过多使得整体产量下降，另一方面导致生长周期过长，此时可利用气动剪刀进行对过多的腋芽进行剪切，高清摄像系统实时获取靠近根部腋芽的位置，按照不同烟草生长阶段、生长状况，均设置一个腋芽数量、腋芽面积与营养液养分的阈值，此阈值的范围代表按照不同烟草生长阶段、生长状况的所有腋芽的最适面积，利用此来进行对腋芽进行剪切，使得烟草苗始终与室内环境保持在一个平衡状态，一方面缩短烟草苗的生长周
期，另一方面提高烟草的产量。事实表明，剪叶能协调烟苗根系与地上部分的比例,协调烟苗茎围与高度的比例。
69.以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术。