CN104240468A - 一种农作物生长状态监测预警装置 - Google Patents

一种农作物生长状态监测预警装置 Download PDF

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许世卫
孔繁涛
张建华
朱孟帅
王盛威
李哲敏
沈辰
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Abstract

本发明涉及农业信息技术领域，具体公开了一种农作物生长状态监测预警装置，包括：三角架，用于支撑地面；卡槽，设在三角架上；嵌入式采集器，设在卡槽中，用于处理与传输视频信息和语音信息；显示屏，设在卡槽中且与嵌入式采集器连接，用于显示嵌入式采集器处理的信息；移动通信天线，与嵌入式采集器连接，用于3G/4G无线通讯传输；卫星通信器件，与嵌入式采集器连接，用于处理、接收与发送信息；耳麦，与嵌入式采集器连接；摄像机，与嵌入式采集器连接；电源，与嵌入式采集器连接。本发明实现了既能通过无线移动通信又能通过卫星通信方式，对农作物生长状态的视频信息和语音信息进行传输，进而达到实时监测与预警。

Description

一种农作物生长状态监测预警装置
技术领域
本发明涉及农业信息技术领域，尤其涉及一种农作物生长状态监测预警装置。
背景技术
随着当今世界农副产品数量和质量需求的日益提高，我国农业发展已相应地进入了高产、优质、高效益的新阶段，这使我们对农业生产管理的要求也越来越高，现代农业生产迫切需要能准确、快速、方便、经济地获取作物相关生长状态的方法。
作物生长状态是作物生产精确管理调控的依据，对作物的生长发育、品质、产量起着决定性的作用。长期以来，农作物生长状态参数的获取是通过田间采样、室内测试，虽然结果较为可靠，但时效性差，很难满足精准农业快速、实时、定位化测量要求。
随着计算机软硬件技术、遥感技术的快速发展，光谱分析技术在农业上的应用，尤其在地面近距离对农作物生长状态监测，有了较大的进步，但发明的农作物生长状态监测预警设备都存在信息传输问题，要么在具备Internet网络或无线移动网络条件情况下，或临时存储在计算机中，设备才能顺利运行，具有一定的局限性。
专利号为200410014648.0的发明专利公开了一种用于农作物生长状态监测及营养施肥处方生产装置和方法，在计算机的控制下，使用摄像机和营养成分检测仪对农作物进行监测，监测信号数字化后，进入计算机数据库。该设备缺点是不能实时进行视频信息或数字信息的传输。
申请号为201310062085.1的发明专利公开了一种用于农作物生长信息的远程图像监测系统及其方法，嵌入式图像采集装置采集图像信息后，去除图像信息中的与农作物生长无关的信息和冗余信息，进行深度压缩，实现农作物生长过程图像的智慧和经济传输。缺点是该方法是通过网络传输图像，在农村地区无论是有线宽带网络还是无线通讯移动网络覆盖率都较低。因此该设备在没有无线通信网络情况下，无法进行信息的传输，具有一定局限性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种农作物生长状态监测预警装置，既能通过无线移动通信又能通过卫星通信方式，对农作物生长状态的视频信息和语音信息进行传输。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种农作物生长状态监测预警装置，包括：
三角架，用于支撑地面；
卡槽，设在所述三角架上；
嵌入式采集器，设在所述卡槽中，用于处理与传输视频信息和语音信息；
显示屏，设在所述卡槽中且与所述嵌入式采集器连接，用于显示所述嵌入式采集器处理的信息；
移动通信天线，与所述嵌入式采集器连接，用于3G/4G无线通讯传输；
卫星通信器，与所述嵌入式采集器连接，用于处理、接收与发送信息；
耳麦，与所述嵌入式采集器连接，用于接收与发送语音信息；
摄像机，与所述嵌入式采集器连接，用于采集农作物生长状态视频信息；
电源，与所述嵌入式采集器连接，用于为所述嵌入式采集器供电。
优选地，所述嵌入式采集器包括：ARM架构处理器以及通过电路与所述ARM构架处理器连接的FLASH存储器、DDR模块、晶振、GPS定位模块、无线通信模块、看门狗器件、SIM卡模块、USB接口、IART接口、音频接口、LCD接口、CAMERA接口、卫星通信接口和电源接口。
优选地，所述AMR构架处理器为ARM Cortex-A8处理器，内部集成了PowerVR SGX540高性能图形模块。
优选地，所述DDR模块为四块容量大小为512M Bytes，型号为DDR2的存储器，通过电路连接在一起，形成的具有高容量缓冲的内存矩阵。
优选地，所述音频接口为IIS接口，支持音频的输入、输出。
优选地，所述无线通信模块包括：3G无线通信模块和4G无线通信TD-LTE模块，所述3G无线通信模块为TD-SCDMA模块、WCDMA模块或EVDO模块。
优选地，所述看门狗器件包括高复位电路器与低复位电路器，用于所述嵌入式采集器的电路复位。
优选地，所述卫星通讯器包括：卫星发送天线、卫星接收天线以及与所述卫星发送天线和卫星接收天线连接的天线耦合器，所述天线耦合器连接低噪声变频放大器，所述低噪声变频放大器连接功率放大器，所述功率放大器连接卫星IP网关协议转换器；
所述卫星IP网关协议转换器通过数据线与所述嵌入式采集器的卫星通信接口连接。
所述卫星接收天线还包括抛物面天线、馈源和高频头。
所述低噪声变频放大器为具有锁相功能的低噪声变频放大器。
优选地，所述摄像机为红外线摄像机，其包括：视频编码器、红外光源、摄像机和镜头。
优选地，所述视频编码器为H.264视频压缩编码器，能够支持CIF/2CIF/D1/720p多种分辨率。
(三)有益效果
(1)本发明的农作物生长状态监测预警装置既能通过无线移动通信又能通过卫星通信方式，对农作物生长状态的视频信息和语音信息进行传输；
(2)通过红外线摄像机能够实现在白天正常光照和夜间零光照条件情况下，采集农作物生长状态信息，通过耳麦能够实现实时语音通信；
(3)这种农作物生长状态监测预警装置具有可靠性强、效率高、成本低、易于操作等特点，能全面监测预警农作物的生长状态信息，可有效提高农作物生长状态信息的监测预警水平。
附图说明
图1为本发明实施例的农作物生长状态监测预警装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的农作物生长状态监测预警装置的嵌入式采集器的连接框图；
图3为本发明实施例的农作物生长状态监测预警装置的卫星通讯器件的连接框图。
图中，1：卫星通信器件；2：蓄电池；3：嵌入式采集器；4：显示屏；5：移动通信天线；6：三角架；7：卡槽；8：耳麦；9：摄像机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1所示，本实施例的农作物生长状态监测预警装置包括：
三角架6，三角架6设置在地面上，用于将其上的设备制成在底面上；
卡槽7，设在三角架6上，用于放置嵌入式采集器3和显示屏4等设备；
嵌入式采集器3，设在卡槽7中，用于处理与传输视频信息和语音信息；
显示屏4，设在卡槽7中且与嵌入式采集器3连接，用于显示嵌入式采集器3处理的信息；
移动通信天线5，设在嵌入式采集器3上且与嵌入式采集器3连接，用于3G/4G无线通讯传输；
卫星通信器件1，与嵌入式采集器3连接，用于处理、接收与发送信息；
耳麦8，通过数据线与嵌入式采集器3连接，用于接收与发送语音信息；
摄像机9，通过视频连接线与嵌入式采集器3连接，用于才及农作物生长状态视频信息；
电源，可以为蓄电池2，通过电线与嵌入式采集器3连接，用于为嵌入式采集器3和各设备供电。
如图2所示，本实施例中，嵌入式采集器3包括：ARM架构处理器以及通过电路与所述ARM构架处理器连接的FLASH存储器、DDR模块、晶振、GPS定位模块、无线通信模块、看门狗器件、SIM卡模块、USB接口、IART接口、音频接口、LCD接口、CAMERA接口、卫星通信接口和电源接口。
所述AMR构架处理器为ARM Cortex-A8处理器，内部集成了PowerVR SGX540高性能图形模块。
所述DDR模块为四块容量大小为512M Bytes，型号为DDR2的存储器，通过电路连接在一起，形成的具有高容量缓冲的内存矩阵。
所述音频接口为IIS接口，支持音频的输入、输出。
所述无线通信模块包括：3G无线通信模块和4G无线通信TD-LTE模块，所述3G无线通信模块为TD-SCDMA模块、WCDMA模块或EVDO模块。
所述看门狗器件包括高复位电路器与低复位电路器，用于所述嵌入式采集器的电路复位。
如图3所述，本实施例中，卫星通讯器件1包括：卫星发送天线和卫星接收天线，以及与所述卫星发送天线、卫星接收天线连接的天线耦合器，所述天线耦合器连接低噪声变频放大器，所述低噪声变频放大器连接功率放大器，所述功率放大器连接卫星IP网关协议转换器；其中，所述卫星IP网关协议转换器通过数据线与所述嵌入式采集器的卫星通信接口连接；其中，所述卫星接收天线还包括抛物面天线、馈源和高频头；其中，所述低噪声变频放大器为具有锁相功能的低噪声变频放大器。
卫星通信传输中采用非透明传输方式，所述卫星IP网关协议转换器将TCP连接分段，建立TCP连接；发送信息具体流程为：建立TCP连接，接收到嵌入式采集器数据，数据缓存，数据拆分，发送TCP数据，发送重传请求和重传数据；接收信息具体流程为：建立TCP连接，接收TCP数据，数据拆分，数据缓存，传输至嵌入式采集器数据。
摄像机9为红外线摄像机，其包括：视频编码器、红外光源、摄像机和镜头；摄像头9能够在白天正常光照和夜间条件情况下，采集农作物生长状态视频；其中，所述视频编码器为H.264视频压缩编码器，能够支持CIF/2CIF/D1/720p多种分辨率。
耳麦8包括：耳机以及固定在所述耳机上的麦克风，能实时进行语音通信。
本实施例的农作物生长状态监测预警装置的具体工作过程如下：
(1)启动嵌入式采集器
将电源与嵌入式采集器连接后，开启嵌入式采集器，等待30ms后嵌入式采集器进入操作界面。
(2)采集视频与音频信息
通过红外线摄像机采集农作物生长状态信息包括株高、叶面积指数、营养状况、病虫害状况等图像与视频信息；同时，可以通过麦克采集音频信息。
(3)传输信息
嵌入式采集器将视频与语音信息采集后，判断当前的无线移动网络信号，如果有无线移动网络信号，则选择通过无线移动网络方式传输；如果当前没有无线移动网络信号或者信号较弱时，则选择卫星通信方法传输信息。
本发明的农作物生长状态监测预警装置实现了既能通过无线移动通信又能通过卫星通信方式，对农作物生长状态的视频信息和语音信息进行传输，进而达到实时监测与预警，通过红外线摄像机能够实现在白天正常光照和夜间零光照条件情况下，采集农作物生长状态信息，通过耳麦能够实现实时语音通信，同时，这种农作物生长状态监测预警装置具有可靠性强、效率高、成本低、易于操作等特点，能全面监测预警农作物的生长状态信息，可有效提高农作物生长状态信息的监测预警水平。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，包括：
三角架，用于支撑地面；
卡槽，设在所述三角架上；
嵌入式采集器，设在所述卡槽中，用于处理与传输视频信息和语音信息；
显示屏，设在所述卡槽中且与所述嵌入式采集器连接，用于显示所述嵌入式采集器处理的信息；
移动通信天线，与所述嵌入式采集器连接，用于3G/4G无线通讯传输；
卫星通信器，与所述嵌入式采集器连接，用于处理、接收与发送信息；
耳麦，与所述嵌入式采集器连接，用于接收与发送语音信息；
摄像机，与所述嵌入式采集器连接，用于采集农作物生长状态视频信息；
电源，与所述嵌入式采集器连接，用于为所述嵌入式采集器供电。
2.根据权利要求1所述的农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，所述嵌入式采集器包括：ARM架构处理器以及通过电路与所述ARM构架处理器连接的FLASH存储器、DDR模块、晶振、GPS定位模块、无线通信模块、看门狗器件、SIM卡模块、USB接口、IART接口、音频接口、LCD接口、CAMERA接口、卫星通信接口和电源接口。
3.根据权利要求2所述的农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，所述AMR构架处理器为ARM Cortex-A8处理器，内部集成了PowerVR SGX540高性能图形模块。
4.根据权利要求2所述的农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，所述DDR模块为四块容量大小为512M Bytes，型号为DDR2存储器，通过电路连接在一起，形成的具有高容量缓冲的内存矩阵。
5.根据权利要求2所述的农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，所述音频接口为IIS接口，支持音频的输入、输出。
6.根据权利要求2所述的农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，所述无线通信模块包括：3G无线通信模块和4G无线通信TD-LTE模块，所述3G无线通信模块为TD-SCDMA模块、WCDMA模块或EVDO模块。
7.根据权利要求2所述的农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，所述看门狗器件包括高复位电路器与低复位电路器，用于所述嵌入式采集器的电路复位。
8.根据权利要求2所述的农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，所述卫星通讯器包括：卫星发送天线、卫星接收天线以及与所述卫星发送天线和卫星接收天线连接的天线耦合器，所述天线耦合器连接低噪声变频放大器，所述低噪声变频放大器连接功率放大器，所述功率放大器连接卫星IP网关协议转换器；
所述卫星IP网关协议转换器通过数据线与所述嵌入式采集器的卫星通信接口连接；
所述卫星接收天线还包括抛物面天线、馈源和高频头；
所述低噪声变频放大器为具有锁相功能的低噪声变频放大器。
9.根据权利要求1所述的农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，所述摄像机为红外线摄像机，其包括：视频编码器、红外光源、摄像机和镜头。
10.根据权利要求9所述的农作物生长状态监测预警装置，其特征在于，所述视频编码器为H.264视频压缩编码器，能够支持CIF/2CIF/D1/720p多种分辨率。
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