CN103344276A - 一种种植用监控系统及相机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种种植用监控系统及相机，前者包括专家数据库模块，其根据被监测植物的生长发育周期的各时期，分不同存储区存储符合各时期自然生长规律的原始样本图像、pH值和温湿度值参考数据，及不符合各时期自然生长规律的错误类型样本图像；分析模块根据接收到的时期信息将采集到的当前植物图像、pH值及温湿度值与从专家数据库模块中读取的对应时期的图像及参考数据进行比对，并根据不同情况发出各类报警信息；通信模块将接收到的第一至第五报警信息发送给监控中心。本发明可根据采集到的信息自动分析植物的生长情况，并实时将生长状况报告给监控中心，使种植户不用经常跑到种植现场也可了解种植情况，节约工时和人力。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控相机及监控系统，尤其涉及一种应用于种植领域内的监控相机及系统。
背景技术
目前，均是通过人工观察的方式进行植物种植，而且基本是以时间点为单位进行记录观察，两个时间点中间的时段则无法进行追溯，该种人工观察的种植方式非常不方便，无法做到实时查看植物的生长过程，致使经常错过一些重要的例如是发芽破土、开花、结果等观察节点，而且也无法对植物的各个阶段的状态进行追溯。另外，该种传统的种植方式在预警方面非常落后，不能实时反映例如是突然的虫病、迟到的开花期等问题，致使种植者无法针对各种可能出现的问题做出及时有效的处理，影响植物的生长。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可自动监控、追溯植物的生长过程的种植用监控系统。
本发明采用的技术方案为：一种种植用监控系统，包括：
第一专家数据库模块，根据被监测植物的生长发育周期的各时期，分不同存储区存储符合各时期自然生长规律的原始样本图像；
第二专家数据库模块，根据被监测植物的生长发育周期的各时期，分不同存储区存储不符合各时期自然生长规律的错误类型样本图像；
第三专家数据库模块，根据被监测植物的生长发育周期的各时期，分不同存储区存储符合各时期自然生产规律的PH值参考数据；
第四专家数据库模块，根据被监测植物的生长发育周期的各时期，分不同存储区存储符合各时期自然生产规律的温度和湿度参考数据；
时期分析模块，根据预设的各时期的时间节点判断当前采集所属的时期，并向第一、第三和第四分析模块发送当前采集的时期信息；
第一分析模块，根据接收到的时期信息，将经图像采集模块采集到的当前植物图像与从第一专家数据库模块中读取的对应时期的原始样本图像进行比对，如果当前植物图像与对应时期的原始样本图像不符，则将当前植物图像及接收到的时期信息一同传送至第二分析模块；
第二分析模块，根据接收到的时期信息，将接收到的当前植物图像与从第二专家数据库模块中读取的对应时期的错误类型样本图像进行比对，如果存在相符的错误类型样本图像，则向通信模块输出用于告知监控中心当前采集所属的时期、植物生长出现错误及对应的错误类型的第一报警信息；如果不存在相符的错误类型样本图像，则向通信模块输出用于告知监控中心植物生长在当前植物图像所属的时期、植物生长出现错误及当前植物图像的第二报警信息；
第三分析模块，根据接收的时期信息，将经PH值采集模块采集到的当前PH值与从第三专家数据库模块中读取的对应时期的PH值参考数据进行比对，如果当前PH值与对应时期的PH值参考数据不符，则向通信模块输出用于告知监控中心当前PH值及对应的时期的第三报警信息；
第四分析模块，根据接收的时期信息，将经温湿度采集模块采集到的当前温度及湿度值与从第四专家数据库模块中读取的对应时期的温度及湿度参考数据分别进行比对，如果当前温度值与对应时期的温度参考数据不符，则向通信模块输出用于告知监控中心当前温度值及对应的时期的第四报警信息，如果当前湿度值与对应时期的湿度参考数据不符，则向通信模块输出用于告知监控中心当前湿度值及对应的时期的第五报警信息；以及，
通信模块，将接收到的第一至第五报警信息发送给监控中心。
优选的是，所述种植用监控系统还包括定时模块，所述定时模块控制第一、第二及第四分析模块进行采集的时间及频率，并告知时期分析模块进行当前采集的时间。
优选的是，所述种植用监控系统还包括输入模块，通过所述输入模块向第一至第四专家数据库模块输入各类图像及参考数据。
优选的是，所述种植用监控系统还包括显示模块，通过所述显示模块显示第一至第四专家数据库模块中存储的各类图像及参考数据。
优选的是，所述第一分析模块还将当前植物图像与原始样本图像间不相符的比对对象一同传送至第二分析模块，所述第二分析模块仅针对接收到的不相符的比对对象进行所述当前植物图像与错误类型样本图像间的比对。
优选的是，对于所述当前植物图像与原始样本图像及错误类型样本图像间的比对，如果各预设的比对对象的误差在设定的误差范围内则视为符合。
本发明的另一个目的是提供一种可自动监控、追溯植物的生长过程的的种植用监控相机，该种植用监控相机可配置上述种植用监控系统。
本发明采用的技术方案为：一种种植用监控相机，包括中央处理器、图像采集模块、温湿度采集模块、PH值采集模块、存储模块、通信模块及为中央处理器和各模块提供相适配的工作电压的电源模块；受控于中央处理器的图像采集模块包括光学镜头、用于经光学镜头采集植物图像的图像传感器及用于对图像传感器采集到的植物图像进行模数转换的图像处理器，所述图像传感器的模拟信号输出端与图像处理器的模拟信号输入端电连接，图像处理器的数字信号输出端与中央处理器的图像数据输入端口电连接；所述PH值采集模块的PH数据输出端与中央处理器的PH数据输入端口电连接；所述温湿度采集模块的温湿度数据输出端与中央处理器的温湿度数据输入端口电连接；
所述存储模块内存储有专家数据库，所述专家数据库中按照被监测植物的生长发育周期的各时期分不同存储区存储符合各时期自然生长规律的原始样本图像、不符合各时期自然生长规律的错误类型样本图像、符合各时期自然生产规律的PH值参考数据及温、湿度参考数据；
所述中央处理器用于根据扫描图像数据、PH数据、温湿度数据输入端口的时间判断当前采集所属的时期；所属中央处理器用于将经图像数据输入端口接收到的当前植物图像与从专家数据库中读取的对应时期的原始样本图像及错误类型样本图像进行比对，如果当前植物图像与对应时期的原始样本图像不符，则通过通信模块将当前采集所属的时期、植物生长出现错误及错误类型报告给监控中心，如接收到的植物图像中反应的错误类型与对应时期的错误类型样本图像均不一致，则通过通信模块将当前采集所属的时期、植物生长出现错误及相对应的植物图像发送给监控中心；所述中央处理器用于将经PH数据输入端口接收到的当前PH值与从专家数据库中读取的对应时期的PH值参考数据进行比对，如果当前PH值与对应时期的PH值参考数据不符，则通过通信模块将当前采集所属的时期及当前PH值发送给监控中心；所述中央处理器用于将经温湿度数据输入端口接收到的当前温、湿度值分别与从专家数据库中读取的对应时期的温、湿度参考数据进行比对，如果当前温度值与对应时期的温度参考数据不符，则通过通信模块将当前采集的时期及当前温度值发送给监控中心，如果当前湿度值与对应时期的湿度参考数据不符，则通过通信模块将当前采集所属的时期及当前湿度值发送给监控中心。
优选的是，所述存储模块包括分别与所述中央处理器的第一、第二读写端口对应通讯连接的SDRAM和NAND FLASH。
优选的是，所述存储模块还包括扩展存储模块，所述扩展存储模块包括USB接口和SD卡接口，其中，中央处理器通过第一组数据输入输出端口经USB驱动电路与USB接口通讯连接，通过第二组数据输入输出端口经SD卡驱动电路与SD卡接口通讯连接。
本发明的有益效果为：本发明的种植用监控相机及监控系统可根据利用外围传感器采集到的图像、PH值及温湿度值自动分析植物的生长情况，并实时将植物的生长状况报告给监控中心，这样，种植户可以随时在家中的控制中心实时了解各个基地的植物种植情况，不用实时跑到种植现场，节约工时和人力，本发明适合于各类花圃、苗圃、农作物等的智能种植，利用本发明可以提升工作效率和种植成功率。
附图说明
图1示出了根据本发明所述的种植用监控相机的方框原理图；
图2示出了根据本发明所述的种植用监控系统的方框原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
如图1所示，本发明的种植用监控相机包括中央处理器1、图像采集模块4、温湿度采集模块7、PH值采集模块5、存储模块3、通信模块2及为中央处理器和各模块提供相适配的工作电压的电源模块5。中央处理器1可采用ARM+DSP双核处理器，以提高了整个系统的运行速度。
该图像采集模块4包括例如是大视场的光学镜头41、受控于中央处理器1的CMOS或CCD图像传感器42和图像处理器43，CMOS图像传感器42经图像处理器43与中央处理器1通讯连接，另外，CMOS图像传感器42的启动受控于该中央处理器1。图像采集模块4通过大视场光学镜头41取景，并通过CMOS图像传感器42成像，CMOS图像传感器42将采集到的图像传输至图像处理器43进行模/数转换，图像处理器43将转换得到的数字量的植物图像传递给中央处理器1（具体为传递给DSP部分进行图像处理及存储），以进行植物图像的分析。
该PH值采集模块5用于采集种植植物的土壤的酸碱度；该温湿度采集模块7用于采集植物所处环境的温度和湿度值。
所述存储模块3用于存储各种专家数据库，该存储模块可包括分别与中央处理器1的第一、第二读写端口对应通讯连接的SDRAM和NAND FLASH；还可包括扩展存储模块，扩展存储模块包括USB接口和SD卡接口，即专家数据库也可存储于插入USB接口或SD卡接口中的硬件设备中。
以下以玫瑰种植为例说明本发明的种植用监控系统，玫瑰的生长发育周期包括破土发芽、嫩叶、花蕾和绽放四个时期，根据种植玫瑰的种植经验，玫瑰在发芽时期经常出现的错误生长类型为：芽长高度不够、芽颜色不对等，在嫩叶时期经常出现的错误生长类型为：叶枯萎、虫叶及黄叶等，在花蕾时期经常出现的错误生长类型为：未长出花蕾、花蕾颜色不对、叶枯萎、虫叶及黄叶等，在绽放时期经常出现的错误生长类型为：未绽放、花朵尺寸过小、花瓣枯萎、叶枯萎、虫叶及黄叶常见的霜霉病、灰霉病及白粉病以及红蜘蛛等害类等。根据以上种植经验，针对玫瑰的种植用监控系统的结构为：
第一专家数据库模块11，根据玫瑰的生长发育周期的四个时期，分不同存储区存储符合四个时期自然生长规律的原始样本图像；
第二专家数据库模块12，根据玫瑰的生长发育周期的四个时期，分不同存储区存储不符合四个时期自然生长规律的错误类型样本图像；
第三专家数据库模块13，根据玫瑰的生长发育周期的四个时期，分不同存储区存储符合四个时期自然生产规律的PH值参考数据（土壤的PH值参考数据），该参考数据通常为符合生长要求的一个范围，玫瑰在四个时期的PH值参考数据均为6.2～6.8；
第四专家数据库模块14，根据玫瑰的生长发育周期的四个时期，分不同存储区存储符合四个时期自然生产规律的温度和湿度参考数据，该参考数据通常为符合生长要求的一个范围，玫瑰在四个时期的温度参考数据均为15℃～24℃，湿度参考数据均为65%～75%；
以上各专家数据库模块中的图像及参考数据可由种植者根据种植经验及要求通过输入模块输入。
时期分析模块15，根据预设的各时期的时间节点判断当前采集所属的时期，并向第一、第三和第四分析模块16a、17、18发送当前采集的时期信息；其中，各时期的时间节点可由种植户通过输入模块输入；
第一分析模块16a，根据接收到的时期信息，将经图像采集模块采集到的当前植物图像与从第一专家数据库模块11中读取的对应时期的原始样本图像进行比对，如果当前植物图像与对应时期的原始样本图像不符，则将当前植物图像及接收到的时期信息一同传送至第二分析模块16b；
第二分析模块16b，根据接收到的时期信息，将接收到的当前植物图像与从第二专家数据库模块12中读取的对应时期的错误类型样本图像进行比对，如果存在相符的错误类型样本图像，则向通信模块2输出用于告知监控中心当前采集所属的时期、植物生长出现错误及对应的错误类型的第一报警信息；如果不存在相符的错误类型样本图像，则向通信模块2输出用于告知监控中心植物生长在当前植物图像所属的时期、植物生长出现错误及当前植物图像的第二报警信息；
在此，在进行图像对比时，可将各比对对象限定一个误差范围，在该误差范围内即视为“符合”，种植者可根据对种植结果要求的严苛程度选择该误差范围，例如可将各比对对象的误差范围限定在±10%之间，对于玫瑰，该比对对象可包括叶和花的颜色、叶和花的形状、叶和花的尺寸、叶的破损面积等；另外，可针对不同的比对对象设定不同的误差范围，具体如何设定完全取决于种植要求，本发明的目的并不在于提供如何设计各种比对条件，而是在于提供一种可按照种植要求自动监测种植过程的系统，因此，在此不对各种比对对象及比对方法进行进一步的说明，本领域技术人员可根据各类植物的种植经验选择所需的比对对象及比对方法；另外，第一分析模块16a还可将当前植物图像与原始样本图像间不相符的比对对象一同传送至第二分析模块16b，这样，第二分析模块16b可仅针对接收到的不相符的比对对象在所述当前植物图像与错误类型样本图像间进行比对，减少比对的工作量。
第三分析模块17，根据接收的时期信息，将经PH值采集模块采集到的当前PH值与从第三专家数据库模块中读取的对应时期的PH值参考数据进行比对，如果当前PH值与对应时期的PH值参考数据不符，则向通信模块输出用于告知监控中心当前PH值及对应的时期的第三报警信息。
第四分析模块18，根据接收的时期信息，将经温湿度采集模块采集到的当前温度及湿度值与从第四专家数据库模块中读取的对应时期的温度及湿度参考数据分别进行比对，如果当前温度值与对应时期的温度参考数据不符，则向通信模块输出用于告知监控中心当前温度值及对应的时期的第四报警信息，如果当前湿度值与对应时期的湿度参考数据不符，则向通信模块输出用于告知监控中心当前湿度值及对应的时期的第五报警信息。
通信模块2将接收到的第一至第五报警信息发送给监控中心。如图1所示，以上通信模块2可以是蜂窝通信模块21及/或网络通信模块22，通过蜂窝通信模块21可将各类报警信息发送至手机等移动通信设备中，通过网络通信模块22可将各类报警信息发送至电脑等监控设备中。
以上第一、第二及第四分析模块进行采集的时间及频率，及时期分析模块所需要的当前采集的时间可由一定时模块确定，具体地，种植者可通过输入模块向定时模块输入要求的采集频率，例如从种植户开始播种第一天开始启动本系统，可将采集频率设定为每1小时至每天采集一次，具体的采集频率可根据被监测植物的生长情况设定。
综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。
Claims (9)
1.一种种植用监控系统，其特征在于，包括：
第一专家数据库模块，根据被监测植物的生长发育周期的各时期，分不同存储区存储符合各时期自然生长规律的原始样本图像；
第二专家数据库模块，根据被监测植物的生长发育周期的各时期，分不同存储区存储不符合各时期自然生长规律的错误类型样本图像；
第三专家数据库模块，根据被监测植物的生长发育周期的各时期，分不同存储区存储符合各时期自然生产规律的PH值参考数据；
第四专家数据库模块，根据被监测植物的生长发育周期的各时期，分不同存储区存储符合各时期自然生产规律的温度和湿度参考数据；
时期分析模块，根据预设的各时期的时间节点判断当前采集所属的时期，并向第一、第三和第四分析模块发送当前采集的时期信息；
第一分析模块，根据接收到的时期信息，将经图像采集模块采集到的当前植物图像与从第一专家数据库模块中读取的对应时期的原始样本图像进行比对，如果当前植物图像与对应时期的原始样本图像不符，则将当前植物图像及接收到的时期信息一同传送至第二分析模块；
第二分析模块，根据接收到的时期信息，将接收到的当前植物图像与从第二专家数据库模块中读取的对应时期的错误类型样本图像进行比对，如果存在相符的错误类型样本图像，则向通信模块输出用于告知监控中心当前采集所属的时期、植物生长出现错误及对应的错误类型的第一报警信息；如果不存在相符的错误类型样本图像，则向通信模块输出用于告知监控中心植物生长在当前植物图像所属的时期、植物生长出现错误及当前植物图像的第二报警信息；
第三分析模块，根据接收的时期信息，将经PH值采集模块采集到的当前PH值与从第三专家数据库模块中读取的对应时期的PH值参考数据进行比对，如果当前PH值与对应时期的PH值参考数据不符，则向通信模块输出用于告知监控中心当前PH值及对应的时期的第三报警信息；
第四分析模块，根据接收的时期信息，将经温湿度采集模块采集到的当前温度及湿度值与从第四专家数据库模块中读取的对应时期的温度及湿度参考数据分别进行比对，如果当前温度值与对应时期的温度参考数据不符，则向通信模块输出用于告知监控中心当前温度值及对应的时期的第四报警信息，如果当前湿度值与对应时期的湿度参考数据不符，则向通信模块输出用于告知监控中心当前湿度值及对应的时期的第五报警信息；以及，
通信模块，将接收到的第一至第五报警信息发送给监控中心。
2.根据权利要求1所述的种植用监控系统，其特征在于，还包括定时模块，所述定时模块控制第一、第二及第四分析模块进行采集的时间及频率，并告知时期分析模块进行当前采集的时间。
3.根据权利要求1所述的种植用监控系统，其特征在于：还包括输入模块，通过所述输入模块向第一至第四专家数据库模块输入各类图像及参考数据。
4.根据权利要求1所述的种植用监控系统，其特征在于：还包括显示模块，通过所述显示模块显示第一至第四专家数据库模块中存储的各类图像及参考数据。
5.根据权利要求1所述的种植用监控相机，其特征在于，所述第一分析模块还将当前植物图像与原始样本图像间不相符的比对对象一同传送至第二分析模块，所述第二分析模块仅针对接收到的不相符的比对对象进行所述当前植物图像与错误类型样本图像间的比对。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的种植用监控相机，其特征在于，对于所述当前植物图像与原始样本图像及错误类型样本图像间的比对，如果各预设的比对对象的误差在设定的误差范围内则视为符合。
7.一种种植用监控相机，其特征在于，包括中央处理器、图像采集模块、温湿度采集模块、PH值采集模块、存储模块、通信模块及为中央处理器和各模块提供相适配的工作电压的电源模块；受控于中央处理器的图像采集模块包括光学镜头、用于经光学镜头采集植物图像的图像传感器及用于对图像传感器采集到的植物图像进行模数转换的图像处理器，所述图像传感器的模拟信号输出端与图像处理器的模拟信号输入端电连接，图像处理器的数字信号输出端与中央处理器的图像数据输入端口电连接；所述PH值采集模块的PH数据输出端与中央处理器的PH数据输入端口电连接；所述温湿度采集模块的温湿度数据输出端与中央处理器的温湿度数据输入端口电连接；
所述存储模块内存储有专家数据库，所述专家数据库中按照被监测植物的生长发育周期的各时期分不同存储区存储符合各时期自然生长规律的原始样本图像、不符合各时期自然生长规律的错误类型样本图像、符合各时期自然生产规律的PH值参考数据及温、湿度参考数据；
所述中央处理器用于根据扫描图像数据、PH数据、温湿度数据输入端口的时间判断当前采集所属的时期；所属中央处理器用于将经图像数据输入端口接收到的当前植物图像与从专家数据库中读取的对应时期的原始样本图像及错误类型样本图像进行比对，如果当前植物图像与对应时期的原始样本图像不符，则通过通信模块将当前采集所属的时期、植物生长出现错误及错误类型报告给监控中心，如接收到的植物图像中反应的错误类型与对应时期的错误类型样本图像均不一致，则通过通信模块将当前采集所属的时期、植物生长出现错误及相对应的植物图像发送给监控中心；所述中央处理器用于将经PH数据输入端口接收到的当前PH值与从专家数据库中读取的对应时期的PH值参考数据进行比对，如果当前PH值与对应时期的PH值参考数据不符，则通过通信模块将当前采集所属的时期及当前PH值发送给监控中心；所述中央处理器用于将经温湿度数据输入端口接收到的当前温、湿度值分别与从专家数据库中读取的对应时期的温、湿度参考数据进行比对，如果当前温度值与对应时期的温度参考数据不符，则通过通信模块将当前采集的时期及当前温度值发送给监控中心，如果当前湿度值与对应时期的湿度参考数据不符，则通过通信模块将当前采集所属的时期及当前湿度值发送给监控中心。
8.根据权利要求7所述的种植用监控相机，其特征在于，所述存储模块包括分别与所述中央处理器的第一、第二读写端口对应通讯连接的SDRAM和NAND FLASH。
9.根据权利要求7或8所述的种植用监控相机，其特征在于，所述存储模块还包括扩展存储模块，所述扩展存储模块包括USB接口和SD卡接口，其中，中央处理器通过第一组数据输入输出端口经USB驱动电路与USB接口通讯连接，通过第二组数据输入输出端口经SD卡驱动电路与SD卡接口通讯连接。
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