CN108318893A - 一种基于物联网的激光雷达林场监控系统 - Google Patents

一种基于物联网的激光雷达林场监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，包括：图像采集单元、监控单元及后台监控端，图像采集单元包括发射单元、接收单元、电动云台、雷达控制单元及图像处理单元，发射单元、接收单元、电动云台及图像处理单元分别与雷达控制单元连接；监控单元包括多个烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器、温度传感器及中央处理单元，烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器及温度传感器均与中央处理单元连接；雷达控制单元及中央处理单元分别与后台监控端连接；本发明采用激光雷达实现3D成像，能有效的进行种类、病害、株高及树木分布等数据采集，传感器采用zigbee网络进行数据传输，数据传输的稳定、快速，施工简便，便于维护，节约了施工、维护成本。

Description

一种基于物联网的激光雷达林场监控系统
技术领域
本发明涉及智能监控技术领域，尤其涉及一种基于物联网的激光雷达林场监控系统。
背景技术
近年来，林业迅速发展，林场的智能监控技术应用也日趋平常，目前的森林监控多基于各种传感器、摄像头实现，但目前的传感器系统多采用有线或GPRS网络实现数据传输，有线网络需耗费大量人力进行布线，且线缆长时间受潮湿、强光照射及动物啃咬，有较高的损坏几率，而GPRS网络在大面积的森林往往信号并不稳定甚至很差，而摄像头的性能受限于环境影响，往往不能提供准确的信息。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，采用激光雷达实现3D成像，不受环境影响，可有效的对森林进行种类、病害、株高及树木分布等数据进行有效的采集，极大的方便了工作人员进行分析，各种传感器采用zigbee网络进行数据传输，保证了数据传输的稳定和快速。
具体的，一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，包括：图像采集单元、监控单元及后台监控端，所述图像采集单元包括发射单元、接收单元、电动云台、雷达控制单元及图像处理单元，所述发射单元、接收单元、电动云台及图像处理单元分别与所述雷达控制单元连接；所述监控单元包括多个烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器、温度传感器及中央处理单元，所述烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器及温度传感器均与所述中央处理单元连接；所述雷达控制单元及所述中央处理单元分别与所述后台监控端连接。
进一步的，所述发射单元为一字线激光发射器，所述接收单元为USB摄像头，所述发射单元及接收单元设置在所述电动云台上。
进一步的，所述雷达控制单元为AVR单片机，AVR单片机上设置有USB模块，AVR单片机通过USB模块与USB摄像头连接。
进一步的，所述烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器、温度传感器及雷达控制单元上均设置有zigbee终端节点。
进一步的，所述中央处理单元上设置有zigbee协调器节点。
进一步的，所述中央处理单元为MCU，所述中央处理单元还设置有3G/4G/WIFI模块，所述中央处理单元通过3G/4G/WIFI模块与所述后台监控端通信连接。
进一步的，所述监控单元还包括UPS电源及太阳能板，所述中央处理单元、UPS电源及太阳能板依次连接。
进一步的，所述监控单元还包括红外热成像探测器和灭火装置，所述红外热成像探测器及所述灭火装置分别与所述中央处理单元连接。
进一步的，所述红外热成像探测器上设置有zigbee终端节点。
进一步的，所述灭火装置的喷射方式包括射流型、喷洒型和雨淋型；所述灭火装置的喷射介质为水、水混合灭火剂或化学灭火剂。
本发明的有益效果在于：采用激光雷达实现3D成像，不受环境影响，可有效的对森林进行种类、病害、株高及树木分布等数据进行有效的采集，极大的方便了工作人员进行分析，各种传感器采用zigbee网络进行数据传输，保证了数据传输的稳定和快速，施工简便，便于维护，节约了人力成本及后期维护成本。
附图说明
图1是本发明的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统的系统示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，包括：图像采集单元、监控单元及后台监控端，所述图像采集单元包括发射单元、接收单元、电动云台、雷达控制单元及图像处理单元，所述发射单元、接收单元、电动云台及图像处理单元分别与所述雷达控制单元连接；所述监控单元包括多个烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器、温度传感器及中央处理单元，所述烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器及温度传感器均与所述中央处理单元连接；所述雷达控制单元及所述中央处理单元分别与所述后台监控端连接。
进一步的，所述发射单元为一字线激光发射器，所述接收单元为USB摄像头，所述发射单元及接收单元设置在所述电动云台上。
进一步的，所述雷达控制单元为AVR单片机，AVR单片机上设置有USB模块，AVR单片机通过USB模块与USB摄像头连接，本实施例中的AVR单片机具体为Atmega88，通过预置的软件系统可控制开启/关闭激光器，设置扫描路径、控制云台转动角度；AVR单片机控制云台的转动，一字线激光器由云台根据扫描路径带动，发射一系列扫描光束，摄像头获取被扫描目标返回的二维回波信号，摄像头成像部分获得被扫描目标的二维分布信息，AVR单片机通过激光三角测距算法算法计算一字线激光器与被测目标的距离，并将得到的数据与目标二维信息结合构成三维激光成像信息，并将得到的信息发送至图像处理单元，图像处理单元进行数据处理并绘制三维图像，通过无线网络将数据发送至服务器，通过本系统完成单片AVR编程、硬件搭建、成像控制与图像处理系统和扫描装置的控制，并能准确实现各项指标及功能，在保证较好的实现3D成像的前提下，与同类激光雷达相比，较大幅度的降低了系统成本。
进一步的，所述烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器、温度传感器及雷达控制单元上均设置有zigbee终端节点，各传感器分部设置在林场中，形成zigbee网络，能有效进行数据传输而无需受限于GPRS信号，而zigbee网络可容纳上万终端节点，完全能满足设计需要。
进一步的，所述中央处理单元上设置有zigbee协调器节点。
进一步的，所述中央处理单元为MCU，所述中央处理单元还设置有3G/4G/WIFI模块，所述中央处理单元通过3G/4G/WIFI模块与所述后台监控端通信连接，中央处理单元组建、启动zigbee网络，汇聚数据并将接收到的数据通过无线网络发送至后台监控端，后台监控端为服务器。
进一步的，所述监控单元还包括UPS电源及太阳能板，所述中央处理单元、UPS电源及太阳能板依次连接。
进一步的，所述监控单元还包括红外热成像探测器和灭火装置，所述红外热成像探测器及所述灭火装置分别与所述中央处理单元连接，所述红外热成像探测器设置在林场中，分部在各火灾易发监控点，用于进行红外扫描对热点进行探 测，采集热点成像数据，中央处理器对热点成像数据进行量化分析，并根据量化分析结果匹配灭火方案，并根据灭火方案控制灭火装置进行灭火。
进一步的，所述红外热成像探测器上设置有zigbee终端节点。
进一步的，所述灭火装置的喷射方式包括射流型、喷洒型和雨淋型；所述灭火装置的喷射介质为水、水混合灭火剂或化学灭火剂。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，包括：图像采集单元、监控单元及后台监控端，所述图像采集单元包括发射单元、接收单元、电动云台、雷达控制单元及图像处理单元，所述发射单元、接收单元、电动云台及图像处理单元分别与所述雷达控制单元连接；所述监控单元包括多个烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器、温度传感器及中央处理单元，所述烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器及温度传感器均与所述中央处理单元连接；所述雷达控制单元及所述中央处理单元分别与所述后台监控端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，所述发射单元为一字线激光发射器，所述接收单元为USB摄像头，所述发射单元及接收单元设置在所述电动云台上。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，所述雷达控制单元为AVR单片机，AVR单片机上设置有USB模块，AVR单片机通过USB模块与USB摄像头连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，所述烟雾传感器、土壤酸碱计、湿度传感器、温度传感器及雷达控制单元上均设置有zigbee终端节点。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，所述中央处理单元上设置有zigbee协调器节点。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，所述中央处理单元为MCU，所述中央处理单元还设置有3G/4G/WIFI模块，所述中央处理单元通过3G/4G/WIFI模块与所述后台监控端通信连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，所述监控单元还包括UPS电源及太阳能板，所述中央处理单元、UPS电源及太阳能板依次连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，所述监控单元还包括红外热成像探测器和灭火装置，所述红外热成像探测器及所述灭火装置分别与所述中央处理单元连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，所述红外热成像探测器上设置有zigbee终端节点。
10.根据权利要求8所述的一种基于物联网的激光雷达林场监控系统，其特征在于，所述灭火装置的喷射方式包括射流型、喷洒型和雨淋型；所述灭火装置的喷射介质为水、水混合灭火剂或化学灭火剂。
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