CN110766929A - 一种辅助烟田管理的智能数据采集器及其使用方法 - Google Patents

一种辅助烟田管理的智能数据采集器及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种辅助烟田管理的智能数据采集器，智能数据采集器包括通讯模块、电池模块、卫星定位模块、图像模块和图标板。智能数据采集器有一个唯一的、不可重复的编号，本发明被放置在烟田，其可以根据设定程序采集烟田各类信息，在安装有信息接收APP或信息接收模块的手持终端或无人机靠近时，其实现对接可以自动跟踪手持终端或无人机并将采集的信息上传给无人机，使在处理无人机遥感图像时快速、高效、精准；同时还可以把烟田实况图片传到服务器，使管理人员更为直观的观察烟草长势，评估烟叶收入。

Description

一种辅助烟田管理的智能数据采集器及其使用方法
技术领域
本发明涉及烟叶种植管理技术，尤其涉及一种辅助烟田管理的智能数据采集器及其使用方法。
背景技术
用于烟叶种植的地块（烟地）是烟叶生产的基础要素，对烟地的精细管理是长期以来困扰烟草行业的难题，没有一套准确的烟地分布及植烟面积数据，直接影响着每年的烟叶生产规划和产量预测，影响着烟草农业生产和工业调拨计划。现有获取烟地的分布位置与面积多采用技术人员采集填报，该种方法效率低下，人工干预程度较大，影响准确性。
但随着智能化设备门槛降低，现有一些区域已经采用以下两种方式进行信息采集，一是利用卫星定位实际测量烟地位置和面积；采用卫星定位进行实测是较好的方法，但因为轮作的原因，每年的烟田分布都会有一定的差异，存在劳动强度大，实施起来难度大的问题。
二是采用卫星遥感或无人机遥感的方式通过卫星影像解译的方式进行测算，利用卫星遥感和无人机遥感可以用较低成本快速获得烟地的分布并计算面积，但是其面临的难题是如何准确确定哪一块农田是烟田、如何在遥感图像上确定种植的农作物是烟叶，现有采用方式为多波段烟叶光谱识别的方法，但是其准确度不高，导致大范围推广普及仍然存在问题。而利用无人机遥感测绘地块放置，为提高无人机遥感图像配准精度的方法利用已知坐标的地物点匹配，在无人机遥感图像上找到相同的地物点，其坐标即为该地物的已知坐标，为此可以在地面临时部署控制点，测量多个控制点的精准坐标，以便实现无人机遥感图像的配准。但是现有的地面控制点基本都是静态的地物或人工的物体，不具备智能化功能。
同时无论是卫星定位还是卫星遥感的方式只能实现烟田面积的确定，烟叶产量只能预估，无法动态监测烟叶生长状态，故如何精准获取烟田区域和烟草生长状态时本发明要解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种辅助烟田管理的智能数据采集器及其使用方，能够在烟叶生产的不同阶段自动实施数据采集，精确产量，支持与手持终端和无人机进行无线数据连接；并且在实施无人机遥感监测时准确引导无人机航拍且提供烟田地块的确认信息，便于在后期处理无人机遥感监测数据时准确识别烟田、实现自动化匹配，提高工作效率。
本发明技术方案：
辅助烟田管理的智能数据采集器，它包括以下模块：
图像模块：用于图像采集，包括摄像头和摄像头角度调节装置构成，能够实现360度拍照和拍摄高度调节，所拍照片存储在控制模块的存储单元内，由控制模块控制；
卫星定位模块：包括卫星定位芯片、卫星定位天线和计算单元，其能够接收和处理卫星定位信号得出坐标信息；卫星定位模块与控制模块连接；
通讯模块：与控制模块连接，用于将控制模块采集的信息传送至手持终端、无人机的其中之一或两者的组合，通过无线数传模块与手持终端和无人机之间进行无线数据传输，传输距离1～2公里；
控制模块：用于接收卫星定位模块和图像模块所得的定位信息和图形信息并进行存储；其处理器有嵌入式软件，嵌入式软件中包含了与时间关联的算法，该算法设置了时间计数装置，通过设定初始时间以对应烟叶种植的休耕期、移栽期、覆膜期、旺长期和采收期周期以实现不同地域烟叶生长不同阶段信息的采集；
电池模块：由太阳能电池板和锂电池组成，为控制模块、通讯模块、卫星定位模块和图像模块供电；
前述的辅助烟田管理的智能数据采集器的使用方法是，智能数据采集器设置在烟田的田埂上，在通讯模块上设有移动通讯装置，移动通讯装置与烟田管理服务器连接。
前述的辅助烟田管理的智能数据采集器的使用方法是：智能数据采集器设置在烟田的田埂上，它还包括手持终端：所述手持终端为移动电话，其上设有信息接收APP，在通讯模块的传送距离内能将控制模块收集信息传送至信息接收APP，手持终端能将信息接收APP上接收的信息发送至烟田管理服务器。
前述的辅助烟田管理的智能数据采集器的使用方法是：智能数据采集器设置在烟田的田埂上，它还包括无人机，在无人机上设有信息接收模块，在通讯模块的传送距离内能将控制模块收集信息传送至信息接收模块，在无人机收回后通过导出的方式将将信息接收模块上接收的信息传至烟田管理服务器。
前述的辅助烟田管理的智能数据采集器的使用方法是，在烟田内插有图标板，图标板是印有方便无人机遥感识别的“十字”图案和方便手持终端识别的二维码图案的标牌。
现有技术比较：
本发明通过在烟田地块部署智能数据采集器，智能数据采集器上设置有通讯模块、电池模块、卫星定位模块、图像模块、控制模块，通过上述模块的组合，智能数据采集器被放置在烟田，其可以根据设定程序采集烟田各类信息，在安装有信息接收APP或信息接收模块的手持终端或无人机靠近时，其实现对接可以自动跟踪手持终端或无人机并将采集的信息上传给无人机，使在处理无人机遥感图像时快速、高效、精准；同时还可以把烟田实况图片传到服务器，使管理人员更为直观的观察烟草长势，评估烟叶收入。
在控制模块上嵌入软件，嵌入式软件中包含了与时间关联的算法，该算法设置了时间计数装置，通过设定初始时间以对应烟叶种植的休耕期、移栽期、覆膜期、旺长期和采收期周期以实现不同地域烟叶生长不同阶段信息的采集，这样能降低烟田图像数据采集成本，基于烟叶种植特点又能获取烟叶生长各阶段的实况，有助于进行烟叶生产管理和长势分析。
在目前烟叶种植过程中，尚不具备在野外地块实现烟叶生产数据动态采集、传输和向用户分发的设备，从而制约了现代烟草农业的实施，制约了精准种植、精准施肥等现代烟草农业技术的应用，本发明可以解决这些问题，提供在野外地块实现烟叶生产数据动态采集、传输和向用户分发的智能数据采集器。
图标板同时是对应烟叶种植地块遥感图像上的一个控制点，该图标十字中心位置即智能数据采集器卫星定位模块的天线中心位置，其坐标位置可以作为无人机遥感解译控制点，提高烟叶种植地块遥感图像解译精度，可以精准确认遥感图像上烟叶种植地块的位置、分布，并便于测算地块面积。其上的二维码方便手持终端识别该快区域的相关信息，包括烟农信息、面积、品种等
附图说明：
图1 本发明设备模块连接示意图。
具体实施方式：
实施例1. 如图1所示，一种辅助烟田管理的智能数据采集器，在烟叶种植过程中由技术人员或烟农将该智能数据采集器部署于烟田田埂。智能数据采集器包括通讯模块、电池模块、卫星定位模块、图像模块和图标板。智能数据采集器有一个唯一的、不可重复的编号。
图像模块：用于图像采集，包括摄像头和摄像头角度调节装置构成，能够实现360度拍照和拍摄高度调节，所拍照片存储在控制模块的存储单元内，由控制模块控制；卫星定位模块：包括卫星定位芯片、卫星定位天线和计算单元，其能够接收和处理卫星定位信号得出坐标信息；卫星定位模块与控制模块连接；其模块可以选AIR800。通讯模块：与控制模块连接，用于将控制模块采集的信息传送至手持终端、无人机的其中之一或两者的组合，通过无线数传模块与手持终端和无人机之间进行无线数据传输，传输距离1～2公里；控制模块：用于接收卫星定位模块和图像模块所得的定位信息和图形信息并进行存储；其处理器有嵌入式软件，嵌入式软件中包含了与时间关联的算法，该算法设置了时间计数装置，通过设定初始时间以对应烟叶种植的休耕期、移栽期、覆膜期、旺长期和采收期周期以实现不同地域烟叶生长不同阶段信息的采集；电池模块：由太阳能电池板和锂电池组成，为控制模块、通讯模块、卫星定位模块和图像模块供电；
所述控制模块在嵌入式软件中包含了与时间关联的算法，该算法设置了时间参数，对应烟叶种植的不同阶段，分别是休耕期、移栽期、覆膜期、旺长期和采收期。由于不同地域的烟叶种植阶段不完全相同，因此该时间参数是一个变量，可根据地域的不同相应设置。根据烟叶种植不同阶段设置数据采集时间段是：（1）休耕期，控制模块控制图像模块采集1条图像数据；（2）移栽期，控制模块控制图像模块每周采集2条图像数据；（3）覆膜期，控制模块控制图像模块每周采集2条图像数据；（4）旺长期，控制模块控制图像模块每天采集至少1条图像数据；（5）采收期，控制模块控制图像模块每天采集至少1条图像数据。图像数据采集过程由控制模块控制自动完成。
在嵌入式软件中包含了与经纬度坐标位置关联的算法，该算法设置了距离参数，可以设定以智能数据采集器所处的经纬度坐标位置为圆心，以任意距离为半径设定为电子围栏。当用户持有手持终端进入电子围栏时，智能数据采集器会通过通讯模块的无线数传功能自动向手持终端传输数据。
智能数据采集器设置在烟田的田埂上，在通讯模块上设有移动通讯装置，移动通讯装置与烟田管理服务器连接。
无人机航拍时，智能数据采集器通讯模块与无人机上的通讯模块通过无线数传电台通讯，智能数据采集器通讯模块将卫星定位模块获取的卫星定位数据通过无线数传电台传给无人机，无人机据此修正无人机坐标数值，以保障飞行准确。同时，无人机记录该坐标值。该坐标值所对应的地块是烟田。
智能数据采集器在向无人机传输坐标数值时，启动图像模块，对所在地块进行拍照。智能数据采集器的拍照照片和坐标数值通过通讯模块移动通讯网络传至服务器。
服务器上安装了数据库和软件，同时存储图片和坐标。
无人机航拍结束，航拍的图像导出到计算机，同时把智能数据采集器传输的坐标值导出到计算机。
计算机上部署的专用遥感影像处理软件，直接把智能数据采集器传输的坐标值对应的地块设定为烟田。
计算机上部署的专用遥感影像处理软件，利用智能数据采集器传输的坐标值对无人机航拍的图片进行校正处理，获得整个航拍区域的遥感影像图。
实施例2. 如图1所示，一种辅助烟田管理的智能数据采集器，在烟叶种植过程中由技术人员将该智能数据采集器部署于烟田田埂。智能数据采集器包括通讯模块、电池模块、卫星定位模块、图像模块和图标板。智能数据采集器有一个唯一的、不可重复的编号。
图像模块：用于图像采集，包括摄像头和摄像头角度调节装置构成，能够实现360度拍照和拍摄高度调节，所拍照片存储在控制模块的存储单元内，由控制模块控制；卫星定位模块：包括卫星定位芯片、卫星定位天线和计算单元，其能够接收和处理卫星定位信号得出坐标信息；卫星定位模块与控制模块连接；其模块可以选AIR800。通讯模块：与控制模块连接，用于将控制模块采集的信息传送至手持终端、无人机的其中之一或两者的组合，通过无线数传模块与手持终端和无人机之间进行无线数据传输，传输距离1～2公里；控制模块：用于接收卫星定位模块和图像模块所得的定位信息和图形信息并进行存储；其处理器有嵌入式软件，嵌入式软件中包含了与时间关联的算法，该算法设置了时间计数装置，通过设定初始时间以对应烟叶种植的休耕期、移栽期、覆膜期、旺长期和采收期周期以实现不同地域烟叶生长不同阶段信息的采集；电池模块：由太阳能电池板和锂电池组成，为控制模块、通讯模块、卫星定位模块和图像模块供电；
所述控制模块在嵌入式软件中包含了与时间关联的算法，该算法设置了时间参数，对应烟叶种植的不同阶段，分别是休耕期、移栽期、覆膜期、旺长期和采收期。由于不同地域的烟叶种植阶段不完全相同，因此该时间参数是一个变量，可根据地域的不同相应设置。根据烟叶种植不同阶段设置数据采集时间段是：（1）休耕期，控制模块控制图像模块采集1条图像数据；（2）移栽期，控制模块控制图像模块每周采集2条图像数据；（3）覆膜期，控制模块控制图像模块每周采集2条图像数据；（4）旺长期，控制模块控制图像模块每天采集至少1条图像数据；（5）采收期，控制模块控制图像模块每天采集至少1条图像数据。图像数据采集过程由控制模块控制自动完成。
在嵌入式软件中包含了与经纬度坐标位置关联的算法，该算法设置了距离参数，可以设定以智能数据采集器所处的经纬度坐标位置为圆心，以任意距离为半径设定为电子围栏。当用户持有手持终端进入电子围栏时，智能数据采集器会通过通讯模块的无线数传功能自动向手持终端传输数据。
，所述手持终端为移动电话，其上设有信息接收APP，在通讯模块的传送距离内能将控制模块收集信息传送至信息接收APP，当用户持有手持终端进入智能数据采集器所处的地块区域电子围栏内时，智能数据采集器通过无线数传电台与手持终端互联，智能数据采集器向手持终端传输设备编号、经纬度坐标和图片等信息，手持终端可向智能数据采集器传输时间参数、位置参数等指令，同时手持终端能将信息接收APP上接收的信息发送至烟田管理服务器。
实施例3. 如图1所示，一种辅助烟田管理的智能数据采集器，在烟叶种植过程中由技术人员将该智能数据采集器部署于烟田田埂。智能数据采集器包括通讯模块、电池模块、卫星定位模块、图像模块和图标板。智能数据采集器有一个唯一的、不可重复的编号，在通讯模块上设有移动通讯装置，移动通讯装置与烟田管理服务器连接。
在烟田的休耕期、移栽期、覆膜期、旺长期和采收期，智能数据采集器分别通过通讯模块的移动互联网方式向服务器传输了如下数据：（1）休耕期，控制模块控制图像模块采集并传输了1条图像数据；（2）移栽期，控制模块控制图像模块采集并传输了8条图像数据；（3）覆膜期，控制模块控制图像模块采集并传输了8条图像数据；（4）旺长期，控制模块控制图像模块采集并传输了120条图像数据；（5）采收期，控制模块控制图像模块采集并传输了30条图像数据。图像数据采集和传输均自动完成。

Claims (5)

1.一种辅助烟田管理的智能数据采集器，其特征在于：它包括以下模块：
图像模块：用于图像采集，包括摄像头和摄像头角度调节装置构成，能够实现360度拍照和拍摄高度调节，所拍照片存储在控制模块的存储单元内，由控制模块控制；
卫星定位模块：包括卫星定位芯片、卫星定位天线和计算单元，其能够接收和处理卫星定位信号得出坐标信息；卫星定位模块与控制模块连接；
通讯模块：与控制模块连接，用于将控制模块采集的信息传送至手持终端、无人机的其中之一或两者的组合，通过无线数传模块与手持终端和无人机之间进行无线数据传输，传输距离1～2公里；
控制模块：用于接收卫星定位模块和图像模块所得的定位信息和图形信息并进行存储；其处理器有嵌入式软件，嵌入式软件中包含了与时间关联的算法，该算法设置了时间计数装置，通过设定初始时间以对应烟叶种植的休耕期、移栽期、覆膜期、旺长期和采收期周期以实现不同地域烟叶生长不同阶段信息的采集；
电池模块：由太阳能电池板和锂电池组成，为控制模块、通讯模块、卫星定位模块和图像模块供电。
2.根据权利要求1所述的辅助烟田管理的智能数据采集器的使用方法：其特征在于：智能数据采集器设置在烟田的田埂上，在通讯模块上设有移动通讯装置，移动通讯装置与烟田管理服务器连接。
3.根据权利要求1所述的辅助烟田管理的智能数据采集器的使用方法：其特征在于：智能数据采集器设置在烟田的田埂上，它还包括手持终端：所述手持终端为移动电话，其上设有信息接收APP，在通讯模块的传送距离内能将控制模块收集信息传送至信息接收APP，手持终端能将信息接收APP上接收的信息发送至烟田管理服务器。
4.根据权利要求1所述的辅助烟田管理的智能数据采集器的使用方法：其特征在于：智能数据采集器设置在烟田的田埂上，它还包括无人机，在无人机上设有信息接收模块，在通讯模块的传送距离内能将控制模块收集信息传送至信息接收模块，在无人机收回后通过导出的方式将将信息接收模块上接收的信息传至烟田管理服务器。
5.根据权利要求3所述的辅助烟田管理的智能数据采集器的使用方法：其特征在于：在烟田内插有图标板，图标板是印有方便无人机遥感识别的“十字”图案和方便手持终端识别的二维码图案的标牌。
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