CN108958105A - 基于视频的农作物生长远程诊断分析 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于视频的农作物生长远程诊断分析，包括GPRS无线网、SPI接口、主控制器、4G无线、视频采集模块、数据处理模块和诊断分析模块，SPI接口包括W5500以太网和上位机，4G无线包括nRF主机和nRF从机，视频采集包括WIFI控制模块、红外线摄像头、节点1、节点2和节点3，数据处理模块包括无线数据接收模块、中央处理器、Flash存储器、加密芯片、锁存器、继电器、555定时器、GPRS远传模块和GSM无线通讯模块。本发明通过设置GPRS无线网、SPI接口、主控制器、4G无线、视频采集模块、数据处理模块和诊断分析模块，解决了不具备远程视频监测，导致病虫害的防治效果差，不利于农业现代化、产业化和绿色化发展方向的问题。

Description

基于视频的农作物生长远程诊断分析

技术领域

本发明涉及农作物信息技术领域，具体为基于视频的农作物生长远程诊断分析。

背景技术

农业是利用动植物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的产业，农业属于第一产业，研究农业的科学是农学，农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身，农业提供支撑国民经济建设与发展的基础产品，指农业上栽培的各种植物。生物的一种。包括粮食作物﹑经济作物(油料作物、蔬菜作物、花、草、树木)两大类。可食用的农作物是人类基本食物的来源之一。“人以食为天”，表达了人与食物的关系，合理的膳食搭配才能给人类带来健康。食物的自给自足，才是一个国家可持续性发展的基础。农作物的生长，离不开科学的科技生产技术，以及新型工业制造出来的能辅助农业生产的机械设备。

现有的农作物病虫害监测主要是靠人的实地观察进行，发生的病虫害种类和程度的识别以及包含农药配比、喷洒方法等技术内容应用于病虫害防治的农药处方方案，主要是依赖技术书籍和历史经验由人来决策，监测和决策的结果因人而异。

现有的农作物信息技术存在以下不足：

1.不具备远程视频监测，导致病虫害的防治效果差，不利于农业现代化、产业化和绿色化发展方向。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了基于视频的农作物生长远程诊断分析，解决了不具备远程视频监测，导致病虫害的防治效果差，不利于农业现代化、产业化和绿色化发展方向的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于视频的农作物生长远程诊断分析，包括GPRS无线网、SPI接口、主控制器、4G无线、视频采集模块、数据处理模块和诊断分析模块，所述SPI接口包括W5500以太网和上位机，所述4G无线包括nRF主机和nRF从机，所述视频采集包括WIFI控制模块、红外线摄像头、节点1、节点2和节点3，所述数据处理模块包括无线数据接收模块、中央处理器、Flash存储器、加密芯片、锁存器、继电器、555定时器、GPRS远传模块和GSM无线通讯模块，所述诊断分析模块包括计算机、采样控制器、数字化仪、分离成分信号处理器和农药检测仪。

所述GPRS无线网的第一输出端与SPI接口的输入端电连接，所述W5500以太网的输出端与上位机的输入端电连接，所述SPI接口的输出端与主控制器的输入端电连接，所述主控制器的输出端与4G无线的第一输入端电连接，所述nRF主机的输出端与nRF从机的输入端电连接，所述WIFE的输出端与红外线摄像头的输入端电连接，所述红外线摄像头的输出端分别与节点1、节点2和节点3的输入端电连接，所述无线数据接收模块的输出端与中央处理器的输入端电连接，所述中央处理器的第一输出端与加密芯片的输入电连接，所述加密芯片的输出端与锁存器的输入端电连接，所述锁存器的输出端与继电器的输入端电连接，所述继电器的输出端与555定时器的输入端电连接，所述555定时器的输出端与GPRS远传模块的输入端电连接，所述GPRS远传模块与GSM无线通讯模块双向信号连接，所述计算机的第一输出端与采样控制器的输入端电连接，所述计算机的第二输出端与数字化仪的第一输入端电连接，所述采样控制器的第一输出端与数字化仪的第二输入端电连接，所述采样控制器的第二输出端与分离成分信号处理器的输入端电连接，所述采样控制器的第三输出端与农药检测仪的输入端电连接。

优选的，所述4G无线的输出端与数据处理模块的第一输入端电连接，所述视频采集模块的输出端与数据处理模块的第二输入端电连接，所述数据处理模块的输出端与诊断分析模块的输入端电连接。

优选的，所述GPRS无线网的第二输出端与4G无线的第二输入端信号连接，且4G无线包括路由器。

优选的，所述WIFI控制模块包括基础网和自组网，所述WIFI控制模块为网络中心节点。

优选的，所述中央处理器的第二输出端与Flash存储器的输入端电连接。

优选的，所述分离成分信号处理器和中央处理器均为嵌入式处理器，且嵌入式处理器的型号为i7-4770K。

优选的，所述主控制器型号为89C51，所述主控制器和采样控制器结构相同。

优选的，所述农药检测仪与分离成分信号处理器的双向电连接，所述分离成分信号处理器与数字化仪双向电连接。

本发明提供了基于视频的农作物生长远程诊断分析，具备以下有益效果：

(1)本发明通过GPRS无线网可以给视频采集模块和数据处理模块提供无线信号从而也加大了视频采集区域，通过SPI接口中的W5500以太网和上位机不仅可以看到在网络中发送的所有信息还可以发出操控命令来控制产品追溯系统设备，通过节点1、节点2和节点3等多个接点可以使红外线摄像头摄像更清楚，从而提升了视频质量，通过WIFI控制模块可以根据需要来开关网络，主要节省了不少电力，通过红外线摄像头可以使视频采集日夜24小时全程监控。

(2)本发明通过设置无线数据接收模块、中央处理器、加密芯片、锁存器、继电器、555定时器、GPRS远传模块和GSM无线通讯模块简化了硬件电路，测量功能从而得到扩充，并通过内嵌补偿方法，提高了监控的精度，视频传输过程安全可靠，数据完整程度高，从而解决了农作物信息技术不具备远程视频监测，导致病虫害的防治效果差，不利于农业现代化、产业化和绿色化发展方向的问题。

(3)本发明用户可使用该系统进行农作物病虫害的实时监测并生成农药喷洒处方，实现基于互联网的远程病虫害监测和诊断，病虫害防治方法咨询，还可以提供基于处方作业的相关农业机械自动作业所需的智能控制参数。

附图说明

图1为本发明系统原理图；

图2为本发明数据处理模块系统原理图；

图3为本发明诊断分析模块系统原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

如图1-3所示，本发明提供一种技术方案：基于视频的农作物生长远程诊断分析，包括GPRS无线网、SPI接口、主控制器、4G无线、视频采集模块、数据处理模块和诊断分析模块，SPI接口包括W5500以太网和上位机，4G无线包括nRF主机和nRF从机，视频采集包括WIFI控制模块、红外线摄像头、节点1、节点2和节点3，数据处理模块包括无线数据接收模块、中央处理器、Flash存储器、加密芯片、锁存器、继电器、555定时器、GPRS远传模块和GSM无线通讯模块，诊断分析模块包括计算机、采样控制器、数字化仪、分离成分信号处理器和农药检测仪。

GPRS无线网的第一输出端与SPI接口的输入端电连接，W5500以太网的输出端与上位机的输入端电连接，SPI接口的输出端与主控制器的输入端电连接，主控制器的输出端与4G无线的第一输入端电连接，nRF主机的输出端与nRF从机的输入端电连接，4G无线的输出端与数据处理模块的第一输入端电连接，视频采集模块的输出端与数据处理模块的第二输入端电连接，数据处理模块的输出端与诊断分析模块的输入端电连接，GPRS无线网的第二输出端与4G无线的第二输入端信号连接，且4G无线包括路由器，WIFE的输出端与红外线摄像头的输入端电连接，红外线摄像头的输出端分别与节点1、节点2和节点3的输入端电连接，WIFI控制模块包括基础网和自组网，WIFI控制模块为网络中心节点，通过GPRS无线网可以给视频采集模块和数据处理模块提供无线信号从而也加大了视频采集区域，通过SPI接口中的W5500以太网和上位机不仅可以看到在网络中发送的所有信息还可以发出操控命令来控制产品追溯系统设备，通过节点1、节点2和节点3等多个接点可以使红外线摄像头摄像更清楚，从而提升了视频质量，通过WIFI控制模块可以根据需要来开关网络，主要节省了不少电力，通过红外线摄像头可以使视频采集日夜24小时全程监控，无线数据接收模块的输出端与中央处理器的输入端电连接，中央处理器的第一输出端与加密芯片的输入电连接，加密芯片的输出端与锁存器的输入端电连接，锁存器的输出端与继电器的输入端电连接，继电器的输出端与555定时器的输入端电连接，555定时器的输出端与GPRS远传模块的输入端电连接，GPRS远传模块与GSM无线通讯模块双向信号连接，中央处理器的第二输出端与Flash存储器的输入端电连接，通过设置无线数据接收模块、中央处理器、加密芯片、锁存器、继电器、555定时器、GPRS远传模块和GSM无线通讯模块简化了硬件电路，测量功能从而得到扩充，并通过内嵌补偿方法，提高了监控的精度，视频传输过程安全可靠，数据完整程度高，从而解决了农作物信息技术不具备远程视频监测，导致病虫害的防治效果差，不利于农业现代化、产业化和绿色化发展方向的问题，计算机的第一输出端与采样控制器的输入端电连接，计算机的第二输出端与数字化仪的第一输入端电连接，采样控制器的第一输出端与数字化仪的第二输入端电连接，采样控制器的第二输出端与分离成分信号处理器的输入端电连接，采样控制器的第三输出端与农药检测仪的输入端电连接，分离成分信号处理器和中央处理器均为嵌入式处理器，且嵌入式处理器的型号为i7-4770K，主控制器型号为89C51，主控制器和采样控制器结构相同，述农药检测仪与分离成分信号处理器的双向电连接，分离成分信号处理器与数字化仪双向电连接，用户可使用该系统进行农作物病虫害的实时监测并生成农药喷洒处方，实现基于互联网的远程病虫害监测和诊断，病虫害防治方法咨询，还可以提供基于处方作业的相关农业机械自动作业所需的智能控制参数。

使用时，通过GPRS无线网连接SPI接口，使W55OO以太网和上位机得以工作来发出操控命令，通过主控制器来控制4G无线中nRF主机和nRF从机，通过WIFE控制模板来控制红外线摄像头的网络信号，然后将采集到的视频传给数据处理模块，无线数据接收模块用于接收农作物视频信息，将其存储于Flash存储器中，并通过GPRS远传模块将农作物视频信息发送给GMS无线通讯模块，在整个视频传输过程中，锁存器主要用于对来自中央处理器的数据进行缓冲，以避免后侧连接的555定时器的定时工作影响数据的完整性，继电器来调节保护整个装置电路，555定时器实现在规定的时间内发射信号，最后通过GMS无线通讯模块将视频信息传给计算机，农药检测仪的监测信号经分离成分信号处理器进行预处理后，通过数字化仪被转换成数字信号经导线或经无线传输进入计算机，采样控制器受计算机的控制，产生相应的控制信号控制农药检测仪、分离成分信号处理器和数字化仪的工作状态。

综上可得，本发明通过设置GPRS无线网、SPI接口、主控制器、4G无线、视频采集模块、数据处理模块和诊断分析模块，解决了不具备远程视频监测，导致病虫害的防治效果差，不利于农业现代化、产业化和绿色化发展方向的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.基于视频的农作物生长远程诊断分析，包括GPRS无线网、SPI接口、主控制器、4G无线、视频采集模块、数据处理模块和诊断分析模块，所述SPI接口包括W5500以太网和上位机，所述4G无线包括nRF主机和nRF从机，所述视频采集包括WIFI控制模块、红外线摄像头、节点1、节点2和节点3，所述数据处理模块包括无线数据接收模块、中央处理器、Flash存储器、加密芯片、锁存器、继电器、555定时器、GPRS远传模块和GSM无线通讯模块，所述诊断分析模块包括计算机、采样控制器、数字化仪、分离成分信号处理器和农药检测仪；其特征在于：

所述GPRS无线网的第一输出端与SPI接口的输入端电连接，所述W5500以太网的输出端与上位机的输入端电连接，所述SPI接口的输出端与主控制器的输入端电连接，所述主控制器的输出端与4G无线的第一输入端电连接，所述nRF主机的输出端与nRF从机的输入端电连接，所述WIFE的输出端与红外线摄像头的输入端电连接；

其中，所述红外线摄像头的输出端分别与节点1、节点2和节点3的输入端电连接，所述无线数据接收模块的输出端与中央处理器的输入端电连接，所述中央处理器的第一输出端与加密芯片的输入电连接，所述加密芯片的输出端与锁存器的输入端电连接，所述锁存器的输出端与继电器的输入端电连接，所述继电器的输出端与555定时器的输入端电连接，所述555定时器的输出端与GPRS远传模块的输入端电连接，所述GPRS远传模块与GSM无线通讯模块双向信号连接，所述计算机的第一输出端与采样控制器的输入端电连接，所述计算机的第二输出端与数字化仪的第一输入端电连接，所述采样控制器的第一输出端与数字化仪的第二输入端电连接，所述采样控制器的第二输出端与分离成分信号处理器的输入端电连接，所述采样控制器的第三输出端与农药检测仪的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的基于视频的农作物生长远程诊断分析，其特征在于：所述4G无线的输出端与数据处理模块的第一输入端电连接，所述视频采集模块的输出端与数据处理模块的第二输入端电连接，所述数据处理模块的输出端与诊断分析模块的输入端电连接。

3.根据权利要求1所述的基于视频的农作物生长远程诊断分析，其特征在于：所述GPRS无线网的第二输出端与4G无线的第二输入端信号连接，且4G无线包括路由器。

4.根据权利要求1所述的基于视频的农作物生长远程诊断分析，其特征在于：所述WIFI控制模块包括基础网和自组网，所述WIFI控制模块为网络中心节点。

5.根据权利要求1所述的基于视频的农作物生长远程诊断分析，其特征在于：所述中央处理器的第二输出端与Flash存储器的输入端电连接。

6.根据权利要求1所述的基于视频的农作物生长远程诊断分析，其特征在于：所述分离成分信号处理器和中央处理器均为嵌入式处理器，且嵌入式处理器的型号为i7-4770K。

7.根据权利要求1所述的基于视频的农作物生长远程诊断分析，其特征在于：所述主控制器型号为89C51，所述主控制器和采样控制器结构相同。

8.根据权利要求1所述的基于视频的农作物生长远程诊断分析，其特征在于：所述农药检测仪与分离成分信号处理器的双向电连接，所述分离成分信号处理器与数字化仪双向电连接。