CN111024700A - 一种基于物联网的油茶长势信息分析系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于物联网的油茶长势信息分析系统，所述系统包括下位机的信息采集模块、微处理器模块、无线传输模块、视频监测模块、管理终端。所述微处理器与所述采集设备连接，用于将采集到的数据进行转换处理并通过无线传输设备传输至管理终端。管理终端为服务器上的智能管理系统，包括数据库、上位机和网页端。本申请实现了对油茶的环境参数和油茶长势信息的智能检测，可以实时地采集油茶的墒情、病虫害、杂草程度和长势程度，环境参数如果超过提前设置的阈值会提醒油茶种植人员采取各种相对应的措施，解决了传统油茶种植时定期去油茶田地查看油茶的长势情况，节省了人力资源。

Description

一种基于物联网的油茶长势信息分析系统

技术领域

本发明涉及油茶生长环境信息的感知与监控系统，具体涉及一种基于物联网的油茶长势分析系统及方法，属于物联网技术领域。

背景技术

目前国内外对油茶的长势监测大多利用人工局部检测或者遥感技术，来获取大面积油茶的群体特征；利用先进的遥感系统对油茶的长势进行检测与产量评估。随着计算机视觉技术的不断发展，图像识别技术已经逐步深入到现代农业领域中。由于计算机的图像辨别能力比人眼更为精准，图像识别技术逐渐成为油茶长势监测的一种现代化手段。通过对油茶的长势进行监测可以推断出油茶的病虫害和生长状况，以便于油茶管理人员对其采取相应的管理措施，以保障油茶的正常生长。目前，我国正处于传统农业向现代化农业的转变时期，基于现代化信息技术的作物长势检测模式已经成为现代农业发展不可或缺的一部分，作物长势监测不仅方便了农业生产管理，也为国家制定国民经济策略提供了重要的依据。

发明内容

一方面本申请提供了一种基于物联网的油茶长势分析系统，所述的系统包括油茶生长环境信息采集模块、微处理器模块、无线传输模块、视频监测模块、管理终端。信息采集模块包括土壤类传感器、风速风向传感器、二氧化碳浓度传感器、空气温湿度传感器和光照强度传感器。土壤类传感器可以采集土壤的温度、湿度、电导率、氮含量、磷含量和钾含量。油茶工作人员可以在上位机的智能管理系统上设定土壤湿度、土壤氮磷钾含量的阈值，如果低于在上位机设定的阈值时，会自动给油茶的工作人员发送警告信息，通知油茶工作者采取相应的措施。随着图像识别技术的不断发展，许多研究人员利用图像处理分析技术对油茶的长势进行检测，主要是通过安装CCD摄像头对油茶进行实时的监视和定时的抓拍图像，对抓拍到的油茶图片进行图像分析和处理，可以提取出油茶的生长特征，例如实时获取油茶的苗高、叶面积、茎粗等信息，实现了油茶长势远距离可视化。

采取上述实现方式，视频监测模块可以检测到油茶田地的实时信息，判断油茶成熟时间。利用摄像头的定时抓拍功能，根据图像识别技术来获取油茶的病虫害和长势信息。可以帮助油茶管理人员判断油茶的生长情况，为油茶的精准作业提供了可靠的决策信息；解决了传统油茶种植过程中定期去查看油茶的病虫害和生长情况，在节省劳动力提升效率的同时大大提高了作业的精准度。

结合第一方面，在第一方面第一种可能实现的方式中，所述的视频监测设备包括多个摄像头，在识别监测油茶长势的同时，还可以监测病虫害。传统的病虫害监测过程比较复杂、时间周期长，该系统利用图像处理技术对油茶的各类物理信息进行提取和病虫害监测，对人眼尚未识别的早期病虫害进行识别，达到及时有效防治油茶病虫害的目标。所述摄像头根据需求采集油茶的图像，识别油茶是否患有病虫害，将识别结果上传至服务器，如果检测到油茶患有病虫害，上位机的智能管理系统便会给油茶工作人员发送警告信息，工作人员采取相应的措施；达到早发现早防治的效果，这样可以用更少量的药物进行防止，同时减缓油茶病虫害的传播，减少对环境的污染。

结合第一方面，在第一方面第二种可能实现的方式中，所述的微处理器是一种集成电路芯片，采用超大规模的集成电路技术把随机存储器RAM、具有数据处理能力的中央处理器CPU、定时器、计数器、终端系统和各种输入输出口集成到一块硅片上，从而形成一个微型的计算机系统。各种传感器采集的数据信息都要传输至微型处理器上，因为传感器采集的数据格式、数据量程不同，微型处理器将采集到的数据进行转换处理，上传至服务器的上位机，然后导入数据库。

结合第一方面第二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述视频传输模块和所述微型处理器通过无线传输模块与所述服务器相连。所述无线传输模块的信号接收端与微处理器和视频传输模块相连接，用于接收各类传感器所采集到的数据和油茶长势图像信息；所述无线传输模块的终端与所述服务器相连接，用于将接收到的数据传输到服务器上。本系统利用的GPRS(通用无线分组业务)，是由中国移动开发运营的基于GSM通信系统的无线分组交换技术；通过监控中心与Internet相连。将下位机采集到的各种环境数据传输到服务器上的上位机。GPRS具有实时在线、高速传输的优点，为用户实时获取油茶环境参数得到保障。无线数据传输只需要保持传输模块的数量，一旦发生故障，便可以远程迅速找到故障原因，恢复数据传输线路正常运行。

第二方面，本申请提供了一种基于物联网的有查账时信息分析系统，基于第一方面或者第一方面的任意一种可能实现的方式，所述的视频监测模块会进行对油茶田地进行实时的视频采集和定时抓拍，油茶管理者可以远程监控油茶的病虫害和长势信息。

结合第二方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述的视频监测模块和视频传输模块，用户通过管理终端可以点击查看油茶田地里的实时画面。本发明方案中还涉及到油茶的图像抓拍装置。该装置包括CPU 控制器、双口RAM、FLASH存储器、图像分析模块和摄像头。其中CPU控制器与FLASH存储器和高分辨率的采集油茶图片的摄像头相连接；双口RAM 一端连接油茶分析处理模块，另一端连接CPU控制器。除此之外，CPU控制器还连接以太网传输模块将自动抓拍的油茶图片上传至云存储服务器，用户还可以随时登录云存储服务器下载相应图片集，利用计算机视觉技术对油茶进行图片识别与处理。

结合第二方面，在第二方面第二种可能的实现方式中，所述的管理终端，包括服务器上位机、数据库和网页端。上位机系统是由我们自主研发的软件，用于对无线传输设备状态的监视和油茶环境数据的接收、处理及存储。当无线传输设备出现问题时，上位机便可以检测到无线传输设备出现故障，并可以发送报警信息给用户。上位机接收由无线传输模块传输的油茶环境数据，为实现最终的数据可视化，将数据处理后导入数据库。数据库将油茶环境信息的数据以一定的格式存储起来，可以供多个用户共享数据，用户也可以对油茶的环境数据进行新增、删除、更新和查询操作。除此之外，上位机还可以控制下位机的工作，通过设置，实现手动获取数据的功能。

结合第二方面第二种可能的实现方式，在第二方面第三种可能的实现方式中，所述的管理终端，还包括网页端，网页端分为数据显示单元、数据设定单元、数据上传的单元、油茶图片定时拍摄单元和现场视频管理单元。数据显示单元借用图形手段化，清晰准确的传达油茶每天的环境数据和图像数据，将数据库中的每一条数据项作为一个单元，海量的数据构成数据图像，同时，数据的各个属性可以多维度表示，用户从不同维度来观察油茶的环境数据，结合油茶的农业参数，更深入的观察和分析油茶的长势情况。数据设定单元，用户可以对油茶的各个参数信息提前设置阈值，当采集到的数据低于阈值时，智能管理系统会发送报警信息给用户，用户便可以采取相对应的措施，实现了油茶的智能管理，大量节省了人力资源。油茶图片定时抓拍单元，可以设置每天16:00对油茶进行抓拍图片抓拍。视频管理单元用于查看油茶的实时视频，控制摄像头的云台转换调整拍摄角度，可实现360o无死角现场监控。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统信息采集模块部分框架示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统微处理器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统视频监测模块示意图；

图4为本申请实施例提供的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统整体框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本申请实施例提供的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统信息采集模块部分框架示意图，参见图1，本实施例中的基于物联网的油茶长势分析系统，所述的系统包括油茶生长环境信息采集模块、微处理器模块、无线传输模块、视频监测模块、管理终端。信息采集模块包括图像信息采集设备、土壤类传感器、风速风向传感器、空气温湿度、二氧化碳浓度传感器和光照强度传感器。土壤类传感器可以采集土壤的温度、湿度、电导率、氮含量、磷含量和钾含量。油茶工作人员可以在上位机的智能管理系统上设定土壤湿度、土壤氮磷钾含量的阈值，如果低于在上位机设定的阈值时，会自动给油茶的工作人员发送警告信息，通知油茶工作者采取相应措施。

参见图2，一种基于物联网的油茶长势信息分析系统，所述的微处理器是一种集成电路芯片，采用超大规模的集成电路技术把随机存储器RAM、具有数据处理能力的中央处理器CPU、定时器、计数器、终端系统和各种输入输出口集成到一块硅片上，从而形成一个微型的计算机系统。各种传感器采集的数据信息都要传输至微型处理器上，因为传感器采集的数据格式、数据量程不同，微型处理器将采集到的数据进行转换处理，上传至服务器的上位机，然后导入数据库。

图3为一种基于物联网的油茶长势信息分析系统的视频监测模块和视频传输模块，用户通过管理终端可以点击查看油茶田地里的实时画面。本发明方案中还涉及到油茶的图像抓拍装置。该装置包括CPU控制器、双口RAM、FLASH存储器、图像分析模块和摄像头。其中CPU控制器与FLASH 存储器和高分辨率的采集油茶图片的摄像头相连接；双口RAM一端连接油茶分析处理模块，另一端连接CPU控制器。除此之外，CPU控制器还连接以太网传输模块将自动抓拍的油茶图片上传至云存储服务器。

图像信息采集设备，用于采集油茶的图片，随着图像识别技术的不断发展，许多研究人员利用图像处理分析技术对油茶的长势进行检测，主要是通过安装CCD摄像头对油茶进行实时的监视和定时的抓拍图像，对抓拍到的油茶图片进行图像分析和处理，可以提取出油茶的生长特征，例如实时获取油茶的苗高、叶面积、茎粗等信息。

图4为本申请实施例提供的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统整体框架示意图。各类传感器将采集到的数据上传至所述微型处理器，所述传输模块与所述微型处理器和所述视频传输模块相连接，所述无线传感模块的传输终端连接管理终端。所述的管理终端，包括服务器上位机、数据库和网页端。上位机系统是由我们自主研发的软件，用于对无线传输设备状态的监视和油茶环境数据的接收、处理及存储。当无线传输设备出现问题时，上位机便可以检测到无线传输设备出现故障，并可以发送报警信息给用户。上位机接收由无线传输模块传输的油茶环境数据，为实现最终的数据可视化，将数据处理后导入数据库。数据库将油茶环境信息的数据以一定的格式存储起来，可以供多个用户共享数据，用户也可以对油茶的环境数据进行新增、删除、更新和查询操作。除此之外，上位机还可以控制下位机的工作，通过设置，实现手动获取数据的功能。所述的管理终端，还包括网页端，网页端分为数据显示单元、数据设定单元、数据上传的单元、油茶图片定时抓拍单元和现场视频管理单元。数据显示单元借用图形手段化，清晰准确地传达油茶的环境数据和图像数据，将数据库中的每一条数据项作为一个单元，海量的数据构成数据图像，同时，数据的各个属性可以多维度表示，用户从不同维度来观察油茶的环境数据，结合油茶的农业参数，更深入的观察和分析油茶的长势情况。数据设定单元，用户可以对油茶的各个参数信息提前设置阈值，当采集到的数据低于阈值时，智能管理系统会发送报警信息给用户，用户便可以采取相对应的措施，实现了油茶的智能管理，大量节省了人力资源。油茶图片定时抓拍单元，可以设置每天16:00对油茶进行图片抓拍。视频管理单元用于查看油茶的实时视频，控制摄像头的云台转换调整拍摄角度，可实现360o无死角现场监控。

Claims (7)

1.一种基于物联网的油茶长势分析系统，所述的系统包括油茶生长环境信息采集模块、微处理器模块、无线传输模块、视频监测模块、管理终端。信息采集模块包括土壤类传感器、风速风向传感器、二氧化碳浓度传感器、空气温湿度传感器和光照强度传感器。土壤类传感器可以采集土壤的温度、湿度、电导率、氮含量、磷含量和钾含量。油茶工作人员可以在上位机的智能管理系统上设定土壤湿度、土壤氮磷钾含量的阈值，如果低于在上位机设定的阈值时，会自动给油茶的工作人员发送警告信息，通知油茶工作者采取相应的措施。随着图像识别技术的不断发展，许多研究人员利用图像处理分析技术对油茶的长势进行检测，主要是通过安装CCD摄像头对油茶进行实时的监视和定时的抓拍图像，对抓拍到的油茶图片进行图像分析和处理，可以提取出油茶的生长特征，例如实时获取油茶的苗高、叶面积、茎粗等信息，实现了油茶长势远距离可视化。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统，所述的视频监测设备包括多个摄像头，在识别监测油茶长势的同时，还可以监测病虫害。传统的病虫害监测过程比较复杂、时间周期长，该系统利用图像处理技术对油茶的各类物理信息进行提取和病虫害监测，对人眼尚未识别的早期病虫害进行识别，达到及时有效防治油茶病虫害的目标。所述摄像头根据需求采集油茶的图像，识别油茶是否患有病虫害，将识别结果上传至服务器，如果检测到油茶患有病虫害，上位机的智能管理系统便会给油茶工作人员发送警告信息，工作人员采取相应的措施；达到早发现早防治的效果，这样可以用更少量的药物进行防止，同时减缓油茶病虫害的传播，减少对环境的污染。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统，所述的微处理器是一种集成电路芯片，采用超大规模的集成电路技术把随机存储器RAM、具有数据处理能力的中央处理器CPU、定时器、计数器、终端系统和各种输入输出口集成到一块硅片上，从而形成一个微型的计算机系统。各种传感器采集的数据信息都要传输至微型处理器上，因为传感器采集的数据格式、数据量程不同，微型处理器将采集到的数据进行转换处理，上传至服务器的上位机，然后导入数据库。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统，所述的视频监测模块和视频传输模块，用户通过管理终端可以点击查看油茶田地里的实时画面。本发明方案中还涉及到油茶的图像抓拍装置。该装置包括CPU控制器、双口RAM、FLASH存储器、图像分析模块和摄像头。其中CPU控制器与FLASH存储器和高分辨率的采集油茶图片的摄像头相连接；双口RAM一端连接油茶分析处理模块，另一端连接CPU控制器。除此之外，CPU控制器还连接以太网传输模块将自动抓拍的油茶图片上传至云存储服务器，用户还可以随时登录云存储服务器下载相应图片集，利用计算机视觉技术对油茶进行图片识别与处理。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统，所述视频传输模块和所述微型处理器通过无线传输模块与所述服务器相连。所述无线传输模块的信号接收端与微处理器和视频传输模块相连接，用于接收各类传感器所采集到的数据和油茶长势图像信息；所述无线传输模块的终端与所述服务器相连接，用于将接收到的数据传输到服务器上。本系统利用的GPRS(通用无线分组业务)，是由中国移动开发运营的基于GSM通信系统的无线分组交换技术；通过监控中心与Internet相连。将下位机采集到的各种环境数据传输到服务器上的上位机。GPRS具有实时在线、高速传输的优点，为用户实时获取油茶环境参数得到保障。无线数据传输只需要保持传输模块的数量，一旦发生故障，便可以远程迅速找到故障原因，恢复数据传输线路正常运行。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统，所述的管理终端，包括服务器上位机、数据库和网页端。上位机系统是由我们自主研发的软件，用于对无线传输设备状态的监视和油茶环境数据的接收、处理及存储。当无线传输设备出现问题时，上位机便可以检测到无线传输设备出现故障，并可以发送报警信息给用户。上位机接收由无线传输模块传输的油茶环境数据，为实现最终的数据可视化，将数据处理后导入数据库。数据库将油茶环境信息的数据以一定的格式存储起来，可以供多个用户共享数据，用户也可以对油茶的环境数据进行新增、删除、更新和查询操作。除此之外，上位机还可以控制下位机的工作，通过设置，实现手动获取数据的功能。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的油茶长势信息分析系统，所述的管理终端，还包括网页端，网页端分为数据显示单元、数据设定单元、数据上传的单元、油茶图片定时抓拍单元和现场视频管理单元。数据显示单元借用图形手段化，清晰准确地传达油茶的环境数据和图像数据，将数据库中的每一条数据项作为一个单元，海量的数据构成数据图像，同时，数据的各个属性可以多维度表示，用户从不同维度来观察油茶的环境数据，结合油茶的农业参数，更深入的观察和分析油茶的长势情况。数据设定单元，用户可以对油茶的各个参数信息提前设置阈值，当采集到的数据低于阈值时，智能管理系统会发送报警信息给用户，用户便可以采取相对应的措施，实现了油茶的智能管理，大量节省了人力资源。油茶图片定时抓拍单元，可以设置每天16:00对油茶进行图片抓拍。视频管理单元用于查看油茶的实时视频，控制摄像头的云台转换调整拍摄角度，可实现360°无死角现场监控。

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