專利名稱：一種植物聲波處理設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理農(nóng)業(yè)的聲波處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式 多參數(shù)全自動(dòng)調(diào)頻植物聲波處理設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
物理農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵是應(yīng)用特定的物理方法(聲、波、電、磁、激光、 射線、超聲波、微波、場(chǎng)等)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境 調(diào)控，不僅可以減少化肥、農(nóng)藥的使用量，而且可以提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì) 量和品質(zhì)，促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。植物聲頻控制 技術(shù)是物理農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要方面，它的基本原理是對(duì)植物施加特定頻 率的聲波，與植物自發(fā)聲的頻率相匹配，發(fā)生諧振，以強(qiáng)化植物的一 些生理生化指標(biāo)，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病目的。
在CN 1402964A專利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了 一種植物聲頻處理技術(shù)及 其設(shè)備；在CN 1471808A專利說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了一種植物增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)植 保多功能聲波處理技術(shù)及聲波發(fā)生器；在CN 1732738A專利說(shuō)明書(shū) 中公開(kāi)了一種分體式植物諧振促生器。以上專利存在的主要不足之處 在于1.處理對(duì)象主要為大面積農(nóng)田，而針對(duì)設(shè)施園藝的聲頻控制 技術(shù)的應(yīng)用與研究尚未見(jiàn)諸報(bào)道；2.處理方式主要為集中處理方式， 即在處理農(nóng)田區(qū)域內(nèi)僅釆用一臺(tái)聲頻發(fā)生設(shè)備。這樣必然導(dǎo)致作物接 收聲頻的不均勻性；另外，由于處理面積往往較大，為了彌補(bǔ)上述不 均勻性，必然會(huì)提高聲頻設(shè)備的發(fā)聲強(qiáng)度以彌補(bǔ)其不足，于是不可避 免的引起噪聲污染，給日常生活帶來(lái)不便；3.僅考慮單種環(huán)境因素 對(duì)聲頻裝置進(jìn)行調(diào)控，比如僅針對(duì)光照因素，實(shí)現(xiàn)光照的自動(dòng)控制。 但是植物自發(fā)聲頻率取決與整個(gè)環(huán)境的多種因素，所以僅考慮單個(gè)因 素的植物聲頻處理對(duì)于促進(jìn)植物的發(fā)育成長(zhǎng)是欠妥的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種植物聲波處理設(shè)備及方法，以解決現(xiàn)有 技術(shù)類似設(shè)備存在的上述缺陷。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提出一種植物聲波處理設(shè)
備，包括
傳感器組，對(duì)植物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；
單片機(jī)單元，對(duì)采集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，并調(diào)制出對(duì)應(yīng)的聲波
頻率；
功放單元，根據(jù)調(diào)制的聲波頻率輸出音頻信號(hào)；
揚(yáng)聲器組，包括沿溫室縱向橫梁布置的多個(gè)揚(yáng)聲器，對(duì)所述功放 單元輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行播放。
上述的植物聲波處理設(shè)備中的單片機(jī)單元，還包括
顯示接口，用于與顯示器連接，向其輸出環(huán)境參數(shù)及由所述單片 機(jī)反饋的聲波頻率信息；
輸入單元，用于使用者對(duì)聲波頻率及聲強(qiáng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
上述的植物聲波處理設(shè)備中，還包括
時(shí)間設(shè)定單元，用于設(shè)定設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間及特定頻率對(duì)應(yīng)的特定
時(shí)間段；
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于保存環(huán)境參數(shù)的歷史信息，以供統(tǒng)計(jì)分析。 上述的植物聲波處理設(shè)備中，還包括太陽(yáng)能電池單元，利用太
陽(yáng)能產(chǎn)生電能供整個(gè)設(shè)備使用。
上述的植物聲波處理設(shè)備中，所述環(huán)境參數(shù)包括以下若干項(xiàng)溫 度、濕度、光照、C02濃度、土壤水分含量。
上述的植物聲波處理設(shè)備中，還包括可移動(dòng)式讀卡器接口，用 于插入不同植物的聲頻軟件。
本發(fā)明還提出一種應(yīng)用如上所述設(shè)備的植物聲波處理方法，包括 以下步驟利用所述傳感器組對(duì)植物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)釆集； 利用所述單片機(jī)對(duì)釆集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，并調(diào)制出對(duì)應(yīng)的聲 波頻率；
利用所述功放單元根據(jù)調(diào)制的聲波頻率輸出音頻信號(hào)；
利用沿溫室縱向橫梁布置的多個(gè)揚(yáng)聲器，對(duì)輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行 播放。
上述的植物聲波處理方法中，還包括以下步驟 在顯示器上對(duì)實(shí)時(shí)的環(huán)境參數(shù)及由所述單片機(jī)反饋的聲波頻率
進(jìn)行顯示；
在可移動(dòng)式讀卡器中插入滿足不同植物需求的聲頻軟件。 本發(fā)明技術(shù)方案的植物聲波處理設(shè)備及方法，釆用分布式布置方 式，使設(shè)施內(nèi)大部分面積的植物均能得到聲波處理，并且結(jié)合多種環(huán) 境因素(溫度、濕度、光照、C02濃度、土壤水分含量等)對(duì)植物聲 頻發(fā)生裝置進(jìn)行自動(dòng)化控制，使聲波處理技術(shù)對(duì)植物的作用更加有 效；另外，整個(gè)裝置采用太陽(yáng)能供電模式，從而能夠節(jié)約能源。


圖1為本發(fā)明植物聲波處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為應(yīng)用本發(fā)明設(shè)備實(shí)施例的揚(yáng)聲器布置示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。 圖l為本發(fā)明植物聲波處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該設(shè) 備包括傳感器組，傳感器組對(duì)植物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)釆集， 所述的環(huán)境參數(shù)包括溫度、濕度、光照、C02濃度、土壤水分含量等； 單片機(jī)單元，其包括一與傳感器組連接的A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器 將傳感器組釆集的環(huán)境參數(shù)信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳遞 給CPU， CPU通過(guò)對(duì)釆集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的聲波 頻率，并向頻率發(fā)生器發(fā)出該聲波頻率指令信息，頻率發(fā)生器調(diào)制出對(duì)應(yīng)的聲波頻率數(shù)字信號(hào)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器，將頻率信號(hào)發(fā)送給功放 單元，功放單元根據(jù)調(diào)制的聲波頻率輸出音頻信號(hào)，并通過(guò)沿溫室縱 向橫梁布置的多個(gè)揚(yáng)聲器播放音頻信息。
上述的植物聲波處理設(shè)備中，功放的音量可根據(jù)植物的需求聲強(qiáng) 調(diào)節(jié)，同時(shí)，單片機(jī)單元中的可移動(dòng)式讀卡器接口可插入適用于不同
植物的聲頻軟件(u盤)，保證聲波處理對(duì)植物的特定性。
上述的植物聲波處理設(shè)備中，單片機(jī)單元還設(shè)置有一顯示接口， 可與顯示器相連，對(duì)實(shí)時(shí)的環(huán)境參數(shù)、聲強(qiáng)及由單片機(jī)單元反饋的聲
波頻率進(jìn)行顯示；還設(shè)有一輸入單元(可以是鍵盤或觸摸屏等)，其 用于使用者對(duì)聲波頻率及聲強(qiáng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以及一時(shí)間設(shè)定單元，用于 設(shè)定設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間及特定頻率對(duì)應(yīng)的特定時(shí)間段；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元， 用于保存環(huán)境參數(shù)的歷史信息，以供統(tǒng)計(jì)分析；太陽(yáng)能電池單元與單 片機(jī)單元的電源接口連接，以利用太陽(yáng)能產(chǎn)生電能供整個(gè)設(shè)備使用。 本發(fā)明還對(duì)應(yīng)提出一種應(yīng)用上述設(shè)備的植物聲波處理方法，包括 以下步驟
5201、 利用傳感器組對(duì)植物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)釆集；
5202、 利用單片機(jī)單元對(duì)釆集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，并調(diào)制出對(duì) 應(yīng)的聲波頻率；
5203、 利用功放單元根據(jù)調(diào)制的聲波頻率輸出音頻信號(hào)；
5204、 利用沿溫室縱向橫梁布置的多個(gè)揚(yáng)聲器，對(duì)輸出的音頻信
號(hào)進(jìn)行播放；
5205、 在顯示器上對(duì)實(shí)時(shí)的環(huán)境參數(shù)、測(cè)得的聲強(qiáng)及由單片機(jī)單 元反饋的聲波頻率進(jìn)行顯示。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可知，聲波處理時(shí)間最好在早晨太陽(yáng)出來(lái)以后植物 開(kāi)始進(jìn)行光合作用時(shí)開(kāi)始，聲波頻率的選取原則是根據(jù)植物和氣候環(huán) 境條件選定。上述本發(fā)明植物聲波處理設(shè)備及方法的實(shí)施例依據(jù)植物 生理學(xué)確定最適宜植物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)范圍，用不同的傳感器對(duì)溫
7度、濕度、光照、C02濃度、土壤水分含量等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)釆集， 并將釆集到的信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)，由程序自動(dòng)分析該時(shí)間段內(nèi)植物生 長(zhǎng)的環(huán)境范圍，并與聲波頻率進(jìn)行對(duì)應(yīng)，即特定的環(huán)境參數(shù)對(duì)應(yīng)特定 的波段。然后，通過(guò)功放單元將音頻信號(hào)輸出，同時(shí)在顯示器上自動(dòng) 顯示出該時(shí)間段內(nèi)在特定溫室環(huán)境下的相應(yīng)波段，并自動(dòng)發(fā)出命令驅(qū) 動(dòng)功放系統(tǒng)及揚(yáng)聲器組按時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間也由程序自動(dòng)計(jì)算得出。 所有工作均由單片機(jī)自動(dòng)完成，無(wú)需人工操作。
試驗(yàn)例一
本實(shí)驗(yàn)例是上述設(shè)備及方法在北京小湯山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園
日光溫室中的應(yīng)用。試驗(yàn)區(qū)日光溫室的規(guī)格為長(zhǎng)60m，寬8m。種植 植物為草莓。首先布置揚(yáng)聲器，沿溫室縱向橫梁上安裝7個(gè)揚(yáng)聲器。 揚(yáng)聲器的規(guī)格選擇依據(jù)兩點(diǎn)， 一是其擴(kuò)散半徑要在溫室內(nèi)且不影響溫 室外環(huán)境；二是根據(jù)已有技術(shù)，植物發(fā)聲在低頻范圍，故選擇低頻揚(yáng) 聲器(20Hz-2000Hz)。具體布置如圖2所示。將植物聲波處理設(shè)備的 主控單片機(jī)安裝于控制室。裝置安裝完成后，單片機(jī)開(kāi)始采集環(huán)境參 數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)程序調(diào)出該環(huán)境參數(shù)所對(duì)應(yīng)的頻率，函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生信 號(hào)電路，輸出至單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)頻，并把頻率值回顯于 LED顯示器；通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)，將音頻信號(hào)輸出至功放單元， 驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行播放。選擇即插即用(U盤形式)的草莓的聲頻軟件 對(duì)其進(jìn)行聲波處理，并與周邊沒(méi)有接收到聲波處理的溫室進(jìn)行對(duì)比試 驗(yàn)。
試驗(yàn)例二
本實(shí)施例是上述設(shè)備及方法在北京小湯山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園 連棟溫室中的應(yīng)用。種植植物為番茄。首先布置揚(yáng)聲器，沿溫室縱向 橫梁上安裝揚(yáng)聲器，依據(jù)擴(kuò)散半徑和低頻進(jìn)行揚(yáng)聲器規(guī)格的選擇。將 設(shè)備的主控單片機(jī)安裝于控制室。裝置安裝完成后，單片機(jī)開(kāi)始釆集 數(shù)據(jù)，通過(guò)程序調(diào)出該環(huán)境參數(shù)所對(duì)應(yīng)的頻率，函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)電路，輸出至單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)頻，并把頻率值回顯于
LED顯示器；通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)，將音頻信號(hào)輸出至功放單元， 驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行播放。選擇即插即用(U盤形式)的番茄作物的聲頻 軟件對(duì)其進(jìn)行聲波處理，并與周邊沒(méi)有接收到聲波處理的溫室進(jìn)行對(duì) 比試驗(yàn)。
綜合以上實(shí)施例所述可知，本發(fā)明植物聲波處理設(shè)備及方法具有 如下優(yōu)點(diǎn)
1、 分布式布置揚(yáng)聲器，使設(shè)施內(nèi)大部分植物均能受到聲波處理,
并使植物接受聲波處理的程度達(dá)到較均勻；
2、 現(xiàn)有技術(shù)聲波發(fā)生器運(yùn)行時(shí)聲音很大且影響工作人員的健康，
而本設(shè)備釆用低頻揚(yáng)聲器，噪音小，不影響人員工作；
3、 本設(shè)備與環(huán)境調(diào)控相結(jié)合，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)，更加保證植
物聲波處理的及時(shí)性；
4、 本設(shè)備開(kāi)發(fā)針對(duì)不同植物即插即用(如U盤形式)的聲頻軟 件，保證聲波處理對(duì)植物的特定性；
5、 本設(shè)備釆用的揚(yáng)聲器功率小，故可以降低能耗;
6、 特別適用于設(shè)施園藝，移動(dòng)方便，操作簡(jiǎn)單。 以上為本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容，本領(lǐng)域
的普通技術(shù)人員能夠顯而易見(jiàn)地想到一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入 本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1、一種植物聲波處理設(shè)備，其特征在于，包括傳感器組，對(duì)植物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；單片機(jī)單元，對(duì)采集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，并調(diào)制出對(duì)應(yīng)的聲波頻率；功放單元，根據(jù)調(diào)制的聲波頻率輸出音頻信號(hào)；揚(yáng)聲器組，包括沿溫室縱向橫梁布置的多個(gè)揚(yáng)聲器，對(duì)所述功放單元輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行播放，并根據(jù)植物的需求聲強(qiáng)調(diào)節(jié)音量。
2、 如權(quán)利要求l所述的植物聲波處理設(shè)備，其特征在于，所述 單片機(jī)單元還包括顯示接口，用于與顯示器連接，向其輸出環(huán)境參數(shù)及由所述單片 機(jī)反饋的聲波頻率信息；輸入單元，用于使用者對(duì)聲波頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3、 如權(quán)利要求2所述的植物聲波處理設(shè)備，其特征在于，還包括時(shí)間設(shè)定單元，用于設(shè)定設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間及特定頻率對(duì)應(yīng)的特定 時(shí)間段;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于保存環(huán)境參數(shù)的歷史信息，以供統(tǒng)計(jì)分析。
4、 如權(quán)利要求1所述的植物聲波處理設(shè)備，其特征在于，還包 括太陽(yáng)能電池單元。
5、 如權(quán)利要求l任一項(xiàng)所述的植物聲波處理設(shè)備，其特征在于， 所述環(huán)境參數(shù)包括以下若干項(xiàng)溫度、濕度、光照、C02濃度、土壤 水分含量。
6、 如權(quán)利要求1 5之任一項(xiàng)所述的植物聲波處理設(shè)備，其特征 在于，上述的植物聲波處理設(shè)備中，還包括可移動(dòng)式讀卡器接口， 用于插入不同植物的聲頻軟件。
7、 一種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述設(shè)備的植物聲波處理方法，其特征在于，包括以下步驟利用所述傳感器組對(duì)植物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)釆集； 利用所述單片機(jī)對(duì)釆集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，并調(diào)制出對(duì)應(yīng)的聲波頻率；利用所述功放單元根據(jù)調(diào)制的聲波頻率輸出音頻信號(hào)； 利用沿溫室縱向橫梁布置的多個(gè)揚(yáng)聲器，對(duì)輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行 播放。
8、如權(quán)利要求7所述的植物聲波處理方法，其特征在于，還包括以下步驟在顯示器上對(duì)實(shí)時(shí)的環(huán)境參數(shù)及由所述單片機(jī)反饋的聲波頻率 進(jìn)行顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種植物聲波處理設(shè)備，包括傳感器組，對(duì)植物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；單片機(jī)單元，對(duì)采集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析，并調(diào)制出對(duì)應(yīng)的聲波頻率；功放單元，根據(jù)調(diào)制的聲波頻率輸出音頻信號(hào)；揚(yáng)聲器組，包括沿溫室縱向橫梁布置的多個(gè)揚(yáng)聲器，對(duì)所述功放單元輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行播放，并根據(jù)植物的需求聲強(qiáng)調(diào)節(jié)音量。本發(fā)明采用分布式布置方式，使設(shè)施內(nèi)大部分面積的植物均能得到聲波處理，并且結(jié)合多種環(huán)境因素對(duì)植物聲頻發(fā)生裝置進(jìn)行自動(dòng)化控制，使聲波處理技術(shù)對(duì)植物的作用更加有效；本設(shè)備開(kāi)發(fā)針對(duì)不同植物即插即用(如U盤形式)的聲頻軟件，保證聲波處理對(duì)植物的特定性；另外，整個(gè)裝置采用太陽(yáng)能供電模式，從而能夠節(jié)約能源。
文檔編號(hào)A01G7/00GK101491198SQ20091007975
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者侯天偵, 彭宗陽(yáng), 李保明, 滕光輝, 祁麗榮, 譚季姝 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)