本实用新型专利技术公开了一种基于GPS、GIS和传感网技术的茶园精确管理系统，通过GPS、GIS和传感网技术对茶园内茶叶生长环境信息、茶园作业机械、防霜（冻）风扇以及作业生产状况进行实时精准定位管理。使用全球定位系统和地理信息系统采集茶园地块轮廓属性，采用地理信息系统管理茶园内的土壤养分、温度与茶叶产量信息，根据土壤养分信息和茶叶长势需求进行变量施肥作业；根据茶园内病虫草害分布情况，进行变量喷药作业；应用由温度传感器、无线传输模块组成的茶园温度监测网络实时监测茶园内环境温度，根据逆温条件产生，实时控制防霜（冻）风扇工作，预防控制茶园冻害产生，保障茶叶质量和产量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术属于农业领域，涉及ー种应用GPS、GIS和无线传输技术的茶园环境与作业的精准管理装置。
技术介绍
随着人们物质生活水平的不断提高，茶叶消费向高档、名优化趋势发展，茶叶的品质则成为最大的关注点。目前，在茶树栽植与生长过程中，对茶园的施肥、施药、采摘等作业主要依靠茶农的经验进行，而且施肥和喷药量使用也是采用均匀施肥作业和常量喷药，缺乏切实可行的精准管理与科学指导。由于茶园内各处土壤养分、病虫害受害程度存在差异性，造成了茶园部分区域内化肥与农药等化学品的过度使用，出现茶叶品质下降，在市场上失去竞争カ等问题。同时，名优茶生产，力求早上市，卖好价，但名优茶以“早”为贵的商品特点与山区茶园易受冻害的情况存在着矛盾。由于茶树物候期提前，加上早生、特早生无性 (冻)害，不但损失产量，更重要的是降低茶叶的品质，给茶农造成很大的经济损失。为保证获得茶叶的高品质、高产量，需要有针对性的科学施肥、用药，提高茶叶的品质，降低生产投入成本的同时减少对环境的污染；通过实时监测茶园温度，掌握茶树霜(冻)害发生的原因及发生规律，及时控制防霜(冻)风扇或采取相应的预防与补救措施，防止和減少霜(冻)害的发生，保障茶叶质量和产量是茶园管理的ー项重要技术，也是提高种茶业种植效益的有效途径。在茶园进行温度监测方面，江苏大学戴青玲等人选择PC机作为主控単元，通过RS-485总线通信对各节点进行监控。分别对上位机操作界面、通信接口和终端节点的各个功能模块进行设计。使用有线数据传输，成本高，日后维修较困难。茶园防霜风扇是近年来从日本引进的技术，该技术是每个风扇内含有一个控制器，各个控制器控制各自的风扇。该方式投入较高，而且没有实现集中控制、集中管理的效果O
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的是提供一种基于GPS、GIS和传感器网络的茶园管理装置，该装置是通过GPS (全球定位系统)、GIS (地理信息系统)和传感器网络技术对茶园内茶叶生长环境，包括茶园土壤养分、环境温度、病虫害信息、茶园作业机械、防霜(冻)风扇以及作业生产状况进行实时定位精准管理，及时控制防霜(冻)风扇，并采取相应的预防与补救措施，防止和減少霜(冻)害的发生，保障茶叶质量和产量。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种基于GPS、GIS和传感器网络的茶园管理装置，其特征在于该装置包括田间控制模块、田间作业模块、田间管理模块和中央控制模块；在中央控制模块内设有地理信息系统；所述田间控制模块包括田间GPS和田间作业控制器；田间作业模块包括变量施肥机和变量喷药机；变量施肥机和变量喷药机与田间GPS和田间作业控制器连接；田间作业控制器通过Z-BEE数据采集与无线传输设备与中央控制模块连接，并将中央控制模块给出的施肥处方数据和田间GPS提供的位置信息传送给变量施肥机，通过变量施肥机实现变量施肥作业；将中央控制模块给出的喷药处方数据和田间GPS提供的位置信息传送给变量喷药机实现变量喷药作业；田间管理模块包括温度传感器和防霜冻风扇，温度传感器实时测量茶园内温度变化信息并将信息通过Z-BEE数据采集与无线传输设备传送给中央控制模块，中央控制模块实时发出指令控制防霜冻风扇工作。本技术的工作原理是使用全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)采集茶园地块轮廓属性，采用地理信息系统(GIS)管理茶园内的土壤养分、温度与茶叶产量信息，通过编程实现茶园地图绘制与管理、茶园土壤、茶叶采摘与茶叶产量信息管理；根据土壤养分信息和茶叶长势需求进行变量施肥作业；根据茶园内病虫草害分布情況，进行变量喷药作业；应用由温度传感器、无线传输模块组成的茶园温度监测网络实时监测茶园内环境温度，当逆温条件产生吋，实时控制防霜(冻)风扇工作，预防控制茶园冻害发生。从而 保障茶叶生产的品质与产量。本技术可对茶园进行实时温度监测防霜冻作业与管理。位于4米和茶树叶冠层高度的2个温度传感器被设置成省电工作模式，每隔10分钟测得该处的温度，并将数据通过Z-BEE数据采集与无线传输设备发送到田间作业控制器，使用的Z-BEE数据采集与无线传输设备传输距离是2000米，对于较远处的中央计算机，使用中间结转数据采集与无线传输设备。由温度传感器、Z-BEE数据采集与无线传输设备、防霜风扇和中央计算机组成的无线温度监测与防霜网络，实时測量茶园内温度变化，当逆温形成后，中央计算机根据逆温产生条件，实时发出指令控制防霜(冻)风扇工作，防霜(冻)风扇的启动可由田间作业控制器控制，也可由位于风扇附近的Z-BEE数据采集与无线传输设备接收启动指令后，控制风扇工作。本技术将空间信息技术、传感器检测技术、传感网技术与自动控制技术相结合，实现对茶园环境温度信息的自动采集、无线传输、实时监测和精准作业与管理。在不同季节，根据茶园内茶叶生长环境温度、土壤养分、病虫害信息，应用空间信息技术和传感网技术对茶园温度进行不间断实时监测，通过茶园管理专家系统得出合理的管理指令，通过GPS和变量施肥机或变量喷药机实现按茶叶生长营养需求、或受害控制进行变量施肥和喷药，达到減少投入、提高效益和保障茶叶品质的目的。解决在茶园养分空间分布不均匀，或病虫害程度不同的情况下，以均衡常量的作业方式施肥、喷药所造成的化肥、农药使用过度的问题。通过实时精准的空间管理，进行实时有针对性的精准调控，节省人力、物力，降低生产成本，降低损失，提高茶品质量和产量。附图说明图I为本技术的总体框图。图2为本技术的连接示意图。具体实施方式本技术所述的基于GPS、GIS和传感器网络的茶园管理装置，见图I和图2。该装置包括田间控制模块I、田间作业模块2、田间管理模块3和中央控制模块4 ;中央控制模块4是中央计算机。在中央计算机内设有地理信息系统41 ;田间控制模块I包括田间GPSll和田间作业控制器12 ;田间作业控制器12可以是田间计算机。田间作业模块2包括变量施肥机21和变量喷药机22 ;变量施肥机21和变量喷药机22与田间GPSll和田间作业控制器12连接；田间作业控制器12通过Z-BEE数据采集与无线传输设备5与中央控制模块4连接，并将中央控制模块4给出的施肥处方数据和田间GPSll提供的位置信息传送给变量施肥机21，通过变量施肥机21实现变量施肥作业；将中央控制模块4给出的喷药处方数据和田间GPSll提供的位置信息传送给变量喷药机22实现变量喷药作业；田间管理模块3包括温度传感器31和防霜冻风扇32，温度传感器31实时测量茶园内温度变化信息并将信息通过Z-BEE数据采集与无线传输设备5传送给中央控制模块4，中央控制模块4实时发出指令控制防霜(冻)风扇32工作。本技术中央控制模块4为中央计算机，中央计算机内系统软件包括四个部分第一部分是茶园施肥、施药与防(霜)冻管理；第二部分是作业决策；第三部分是通信与交互控制；第四部分是实时状态显示与记录。田间作业控制器内软件包括三部分第一部分是田间局部信息采集与传输；第二部分是茶园作业位置识别与变量作业控制；第三部分是与中央计算机通讯，获取操作指令数据。在田间作业控制器内嵌茶园作业位置识别与 控制程序。变量施肥机21有两种工作方式自动方式和手动方式。自动工作方式下，根据装配在施肥机上的GPS所提供的位置信息和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于GPS、GIS和传感器网络的茶园管理装置，其特征在于：该系统包括田间控制模块（1）、田间作业模块（2）、田间管理模块（3）和中央控制模块（4）；在中央控制模块（4）内设有地理信息系统（41）；所述田间控制模块（1）包括田间GPS（11）和田间作业控制器（12）；田间作业模块（2）包括变量施肥机（21）和变量喷药机（22）；变量施肥机（21）和变量喷药机（22）与田间GPS（11）和田间作业控制器（12）连接；田间作业控制器（12）通过Z？BEE数据采集与无线传输设备（5）与中央控制模块（4）连接，并将中央控制模块（4）给出的施肥处方数据和田间GPS（11）提供的位置信息传送给变量施肥机（21）实现变量施肥作业；将中央控制模块（4）给出的喷药处方数据和田间GPS（11）提供的位置信息传送给变量喷药机（22）实现变量喷药作业；田间管理模块（3）包括温度传感器(31)？和防霜冻风扇（32），温度传感器(31)？实时测量茶园内温度变化信息并将信息通过Z？BEE数据采集与无线传输设备（5）传送给中央控制模块（4），中央控制模块（4）控制防霜冻风扇（32）工作。
【技术特征摘要】
1.一种基于GPS、GIS和传感器网络的茶园管理装置，其特征在于该系统包括田间控制模块(I)、田间作业模块(2 )、田间管理模块(3 )和中央控制模块(4 );在中央控制模块(4 )内设有地理信息系统(41);所述田间控制模块(I)包括田间GPS (11)和田间作业控制器(12);田间作业模块(2)包括变量施肥机(21)和变量喷药机(22);变量施肥机(21)和变量喷药机(22)与田间GPS (11)和田间作业控制器(12)连接；田间作业控制器(12)通过Z-BEE数据采集与无线传输设备(5 )与中央控制模块(4 )连接，并将中央控制模块(4 )给出的施肥处方数据和田间GPS (11)提供的位置信息传送给变量施肥机(21)实现变量施肥作业；将中央控制模块(4)给出的喷药处方数据和田间GPS (11)提供的位置信息传送给变量喷药机(22)实现变量喷药作业；田间管理模块(3)包括温度传感器(31)和防霜冻风扇(32)，温度传感器(31)实时测量茶园内温度变化信息并将信息通过Z-BEE数据采集与无线传输设备(5)传送给中央控制模块(4)，中央控制模块(4)控...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏，张书慧，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：实用新型
国别省市：
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