CN107249018A - 水族箱智慧终端服务系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水族箱智慧终端服务系统，系统包括监控终端、远程终端以及云服务器，监控终端包括用于检测水温及水质的环境指标采集单元、用于采集鱼类视频图像并与图像处理系统连接的视频单元、用于与监控终端外部建立连接的无线通讯单元、用于具体实施水族箱环境调整的执行单元以及与上述各单元连接并用于各数据的、采集、加工和发送、命令的读取和执行的控制单元；远程终端搭载有系统配套App。本发明运用物联网技术，将水质信息和视频图像通过家用路由器发送到互联网，使用者系统配套APP，查看鱼类生活状况，实现对鱼类的远程监控和饲养。本发明成本低，体积小，可以方便地应用于普通鱼缸而无需额外的设备改造费用。

Description

水族箱智慧终端服务系统

技术领域

本发明涉及远程监控和物联网测试技术领域，尤其是一种水族箱智慧终端服务系统。

背景技术

随着经济的进步，人们对于精神世界有了更高的追求。许多人饲养宠物在获得陪伴和精神慰藉的同时，提升生活情趣。鱼类的饲养占地较小且卫生工作较为简单，因此越来越多的人开始饲养鱼类。饲主外出，其不免因缺乏照料导致水质恶化，进而影响鱼类生产环境，导致鱼类死亡。一方面，观赏鱼类的饲养成本不低，鱼类死亡必然造成重大经济损失。另一方面，饲主往往在饲养过程中对其投入情感，鱼类生病甚至死亡必然对饲主造成精神上的伤害。

现有的家庭养鱼装置多缺乏水质检测功能以及自动换水功能，且缺乏对鱼类生存情况智能检测与科学分析功能，难以实现减轻饲主压力的目的。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能够将检测的环境指标信息和实时视频图像信息通过网络远程发送给饲主，并根据饲主远程指令实现投食和通过主体内的智能设备对摄像头采集到的图像进行图像处理，与图像数据进行对比，向主人发送分析结果并可以换水的水族箱智慧终端服务系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种水族箱智慧终端服务系统，其特征在于，所述系统包括：监控终端、远程终端和云服务器，所述监控终端、远程终端和云服务器之间通过网络连接；

所述监控终端包括环境指标监测单元、视频单元、执行单元、无线传输单元以及微控制单元，所述环境指标监测单元、视频单元、执行单元、无线传输单元均与微控制单元连接，所述监控终端通过无线传输单元连接于家用路由实现网络通信；

所述云服务器保存和处理所述监控终端发送的环境指标信息、视频信息以及鱼体特征信息反馈给远程终端；

所述远程终端嵌入系统配套App，通过App可实时远程观测水族箱内鱼类活动状态、远程执行投食和换水、查看水族箱内环境指标。

进一步地，所述环境监测单元至少包括采集水体温度的温度监测模块和水体酸碱度的PH监测模块。

进一步地，所述视频单元包括采集鱼类图像的摄像头、对图像进行加工处理的图像处理单元以及夜视灯；

所述图像处理单元包括鱼体检测单元，所述鱼体检测单元根据拍摄到的视频信息对鱼体特征进行提取，所述鱼体特征包括鱼体数量、鱼体颜色、以及鱼体体积。

进一步地，所述鱼体颜色包括红色、黄色、黑色三种。

进一步地，所述鱼体检测单元对鱼体特征提取的步骤包括：

S1、提取一定时长的视频信息；

S2、通过帧差法对提取的视频信息进行处理，以获得目标图像；

S3、对差分目标图像进行RGB提取，以确定每一个像素点的RGB数值；

S4、根据任意像素点的RGB数值判断该像素点属于哪种颜色；

S5、将目标图像中三种颜色不同区域部分提取出来，从而确定鱼体区域；

S6、采用连通区域合并方式，对鱼体区域进行RGB轮廓检测，进而获得鱼体数量与鱼体体积。

进一步地，所述鱼体检测单元对鱼体特征进行提取之前，分别对红色、黄色和黑色的RGB数值进行阈值设定。

进一步地，所述图像处理单元还对鱼体进行编号，根据每条鱼的RGB特性对鱼体进行编号，并将每条鱼的编号和相应的鱼体特征发送给为微控制单元。

进一步地，所述微控制单元通过无线传输单元与云服务器连接，并将所述图像处理单元得到的鱼体特征信息以及鱼体编号信息发送至云服务器中存储；

同时，所述监控终端也支持本地存储以及扩展存储。

进一步地，所述执行单元包括水平衡模块和投食模块；

所述水平衡模块工作模式包括根据远程终端发布的命令实时换水、根据水族箱内环境指标评估结果自动换水以及定时换水；

所述投食模块工作模式包括根据远程终端发布的命令实时投食和定时投食。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明应用传感器测试技术，通过环境指标监测单元精确检测水质参数，并安有高清夜视摄像头，在任意时刻均能照看鱼类，配合远程控制功能实现自动投食和换水，方便快捷。

2、本发明运用物联网技术及图像处理技术，将水质信息和视频图像通过家用路由器发送到互联网，使用者可以利用手机、平板等设备下载系统配套的APP或客户端，方便查看鱼类生活状况，实现远程照看，同时本系统具有图像信息模块通过对视频图像处理和对比实现对水族箱内所有鱼的状态变化(颜色、体积)的实时掌控，为饲主提供一个客观的评价，在对鱼整体生存状态定性掌握的同时，也提供科学的定量分析。

3、本发明结构简单，对应用场合没有特殊要求，且集成度高，使用者不需更换现有养殖设备即可直接使用，安装方便，操作简单。

附图说明

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明系统结构框图；

图2是本发明实施例1的结构外形图；

图3是本发明实施例1的控制过程示意图；

图4是本发明鱼体特征提取方法流程图。

图中：1、云台架，2、夜视灯，3、摄像头，4、主体，5、PH传感器，6、温度传感器，7、预留传感器接口，8、电源接口，9、换水器，10、进水口，11、紧固螺钉，12、喂食器，13、舵机，14、出水口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。

如图1所示为一种水族箱智慧终端服务系统，系统包括：监控终端、远程终端和云服务器，所述监控终端、远程终端和云服务器之间通过网络连接。

监控终端包括环境指标监测单元、视频单元、执行单元、无线传输单元以及微控制单元，所述环境指标监测单元、视频单元、执行单元、无线传输单元均与微控制单元连接，所述监控终端通过无线传输单元连接于家用路由实现网络通信。

其中，环境监测单元至少包括采集水体温度的温度监测模块和水体酸碱度的PH监测模块。

视频单元包括采集鱼类图像的摄像头、对图像进行加工处理的图像处理单元以及夜视灯，图像处理单元包括鱼体检测单元，所述鱼体检测单元根据拍摄到的视频信息对鱼体特征进行提取，所述鱼体特征包括鱼体数量、鱼体颜色、以及鱼体体积。

执行单元包括水平衡模块和投食模块，水平衡模块工作模式包括根据远程终端发布的命令实时换水、根据水族箱内环境指标评估结果自动换水以及定时换水；投食模块工作模式包括根据远程终端发布的命令实时投食和定时投食。

进一步地，图像处理单元包括鱼体检测单元，其根据拍摄到的视频信息对鱼体特征进行提取，所述鱼体特征包括鱼体数量、鱼体颜色、以及鱼体体积。其中鱼体颜色包括红色、黄色、黑色三种。如图4所示为鱼体检测单元对鱼体特征提取的步骤，其包括：

S1、提取一定时长的视频信息；

S2、通过帧差法对提取的视频信息进行处理，以获得目标图像；

S3、对差分目标图像进行RGB提取，以确定每一个像素点的RGB数值；

S4、根据任意像素点的RGB数值判断该像素点属于哪种颜色；

S5、将目标图像中三种颜色不同区域部分提取出来，从而确定鱼体区域；

S6、采用连通区域合并方式，对鱼体区域进行RGB轮廓检测，进而获得鱼体数量与鱼体体积。

鱼体检测单元对鱼体特征进行提取之前，分别对红色、黄色和黑色的RGB数值进行阈值设定。

且图像处理单元还对鱼体进行编号，根据每条鱼的RGB特性对鱼体进行编号，并将每条鱼的编号和相应的鱼体特征发送给为微控制单元。

微控制单元通过无线传输单元与云服务器连接，并将所述图像处理单元得到的鱼体特征信息以及鱼体编号信息发送至云服务器中存储。进一步地，监控终端也支持本地存储以及扩展存储。

云服务器保存和处理所述监控终端发送的环境指标信息、视频信息以及鱼体特征信息反馈给远程终端。

远程终端嵌入系统配套App，通过App可实时远程观测水族箱内鱼类活动状态、远程执行投食和换水、查看水族箱内环境指标。

如图2所示为本发明水族箱智慧终端服务系统监控终端的一个具体实施方式，包括云台架1、夜视灯2、摄像头3、主体4、PH传感器5、温度传感器6、预留传感器接口7、电源接口8、换水器9、进水口10、紧固螺钉11、喂食器12、舵机13和出水口14；其中云台架1通过紧固螺钉11固定在主体4上，主体4内安装有路由器和单片机，同时也有用于实现图像处理的硬件设备。进一步地，云台架1上安有摄像头3和夜视灯2，温度传感器6、PH传感器5、喂食器12、摄像头3和换水器9均通过导线与主体4内的单片机相连，其中换水器9设有进水口10和出水口14，进水口10通过软管与自来水相连。设置于主体4侧面的喂食器12通过舵机13与主体4相连，电源接口8与家用电源相连，路由器与家用路由器联网。

系统工作时，将温度传感器6、PH传感器5和换水器9放入鱼缸中，保证温度传感器6、PH传感器5和出水口14浸没在水中，换水器进水口10通过软管与自来水相连，将主体4悬挂在鱼缸壁上，通过电源接口8与家用电源相接，通电后的路由器与家用路由器联网，此时鱼缸里水质的温度和PH值以及摄像头3所拍摄鱼游动的画面被单片机提取并经无线传输单元上传至到互联网中的云服务器上，同时主体内用于图像处理的硬件设备会对摄像头所收集的图像信息进行处理，与之前收集到的图像进行对比，提取鱼体特征信息。远程终端可以选用手机或者平板电脑，并下载本系统自带的手机APP或者客户端，通过远程终端在首页面看见鱼的画面、鱼的特征信息(颜色、体积等)以及水温度和PH值，APP或客户端首页面有六个触控按键，使用者可以手机操控摄像头3的上下多角度转动和喂食器12喂食，当水质变坏时，可以进行换水操作；夜间时，夜视摄像头自动开启，方便夜间照看。

如图3所示为本实施方式的控制流程。本实施方式的工作步骤如下：温度传感器和PH传感器将检测到的水质信息发送到单片机，摄像头将拍摄的画面发送到单片机；主体内的图像处理硬件设备进行图像对比处理，并将处理得到的鱼体特征信息结果发送给单片机，单片机和路由器相连并互相传递信号。当路由接收使用者的指令时，发送控制信号到单片机，进而控制喂食器喂食、换水器换水以及摄像头转动。

本发明应用传感器测试技术，通过温度传感器和PH传感器精确检测水质参数，安有高清夜视摄像头，即使夜晚也能照看鱼类。并且运用物联网技术，将水质信息和视频图像通过家用路由器发送到互联网中的云服务器，使用者可以下载系统自带的手机APP或者电脑客户端，查看鱼类生活状况。并且通过有远程控制功能，在鱼类饥饿或水质变坏时，利用手机APP实现远程喂食和换水，方便快捷，实现远程看护。同时基于图像信息处理功能，通过图像对比实现对鱼的状态变化(颜色、体积)的实时掌控，从而使主人对鱼有一个更深刻的定量的掌握，而不是单纯地只能对鱼整体的定性掌握。

本发明水族箱智慧终端服务系统的智慧性主要体现在：系统通过图像处理单元拾取鱼体特征(包括颜色、体积等)，并根据鱼体特征对水族箱内的鱼进行编号(比如红1号鱼、黄1号鱼……)。通过每次摄像头的图像采集，对鱼的特征进行对比处理，从而得出近期鱼的生存情况的结果，包括体积变化以及颜色变化，并将鱼体的特征信息和编号信息送至云服务器存储。同时系统也记录每条鱼的习性并对鱼体进行标注，例如如经常在水族箱下部游弋的鱼忽然长时间在上部游弋、经常在水族箱上部游弋的鱼忽然长时间在下部游弋、长时间待在一个位置不游动等，系统对标注内容进行标注(以出现上述情况标注为不及格，否则标注为及格)。同时，如果鱼群集体由下部转到上部游动，则标注为缺少氧气。系统将标注结果通过App反馈给主人，从而为主人提供一个可靠的参考。同时本发明成本低，体积小，具有产品化、市场化优势，操作安装方便等特点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种水族箱智慧终端服务系统，其特征在于，所述系统包括：监控终端、远程终端和云服务器，所述监控终端、远程终端和云服务器之间通过网络连接；

所述监控终端包括环境指标监测单元、视频单元、执行单元、无线传输单元以及微控制单元，所述环境指标监测单元、视频单元、执行单元、无线传输单元均与微控制单元连接，所述监控终端通过无线传输单元连接于家用路由实现网络通信；

所述云服务器保存和处理所述监控终端发送的环境指标信息、视频信息以及鱼体特征信息反馈给远程终端；

所述远程终端嵌入系统配套App，通过App可实时远程观测水族箱内鱼类活动状态、远程执行投食和换水、查看水族箱内环境指标。

2.根据权利要求1所述的水族箱智慧终端服务系统，其特征在于：所述环境监测单元至少包括采集水体温度的温度监测模块和水体酸碱度的PH监测模块。

3.根据权利要求1所述的水族箱智慧终端服务系统，其特征在于：所述视频单元包括采集鱼类图像的摄像头、对图像进行加工处理的图像处理单元以及夜视灯；

所述图像处理单元包括鱼体检测单元，所述鱼体检测单元根据拍摄到的视频信息对鱼体特征进行提取，所述鱼体特征包括鱼体数量、鱼体颜色、以及鱼体体积。

4.根据权利要求3所述的水族箱智慧终端服务系统，其特征在于：所述鱼体颜色包括红色、黄色、黑色三种。

5.根据权利要求3至4中任意一项所述的水族箱智慧终端服务系统，其特征在于：所述鱼体检测单元对鱼体特征提取的步骤包括：

S1、提取一定时长的视频信息；

S2、通过帧差法对提取的视频信息进行处理，以获得目标图像；

S3、对差分目标图像进行RGB提取，以确定每一个像素点的RGB数值；

S4、根据任意像素点的RGB数值判断该像素点属于哪种颜色；

S5、将目标图像中三种颜色不同区域部分提取出来，从而确定鱼体区域；

S6、采用连通区域合并方式，对鱼体区域进行RGB轮廓检测，进而获得鱼体数量与鱼体体积。

6.根据权利要求3至5中任意一项所述的水族箱智慧终端服务系统，其特征在于：所述鱼体检测单元对鱼体特征进行提取之前，分别对红色、黄色和黑色的RGB数值进行阈值设定。

7.根据权利要求6所述的水族箱智慧终端服务系统，其特征在于：所述图像处理单元还对鱼体进行编号，根据每条鱼的RGB特性对鱼体进行编号，并将每条鱼的编号和相应的鱼体特征发送给为微控制单元。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的水族箱智慧终端服务系统，其特征在于：所述微控制单元通过无线传输单元与云服务器连接，并将所述图像处理单元得到的鱼体特征信息以及鱼体编号信息发送至云服务器中存储；

同时，所述监控终端也支持本地存储以及扩展存储。

9.根据权利要求1所述的水族箱智慧终端服务系统，其特征在于：所述执行单元包括水平衡模块和投食模块；

所述水平衡模块工作模式包括根据远程终端发布的命令实时换水、根据水族箱内环境指标评估结果自动换水以及定时换水；

所述投食模块工作模式包括根据远程终端发布的命令实时投食和定时投食。