CN114295686A - 一种土地结构变化的监测识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计土地监测技术领域，具体公开了一种土地结构变化的监测识别系统及方法，包括采集装置、数据处理主机和监控平台，采集装置设有摄像头、温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH测试仪，摄像头通过通讯线连接控制箱中的数据处理主机，控制箱中安装PH测试仪和采集器；数据处理主机内设有通讯模块，数据处理主机无线连接监控平台，微处理器内安装有图像对比软件，对摄像头采集的监控视频进行截图和相似度对比，将时间在前的相同截图和监控视频删除，将不同的截图和监控视频均传输至监控平台上；本发明数据处理主机内进行数据首次对比，将重复数据直接替换更新，提高传输和处理效率，通过采集数据进行二次对比，大大降低误判率。

Description

一种土地结构变化的监测识别系统及方法

技术领域

本发明涉及土地监测技术领域，具体涉及一种土地结构变化的监测识别系统及方法。

背景技术

现有的方法即通过布置若干个数据监控，通过监控联网传输大量的监控图像或视频，以实现方圆数百米、数千米乃至更远范围的实时监测。需要收集和存储大量的图像，对后台数据库的存储能力有很高的要求，针对采集到的图像，在后端平台与同一点位图像进行比对，以发现土地结构的变化。现有的监控设备一般都是安装在户外，且没有防护设备，有可能随风、雨、雾等自然环境的改变造成设备的损坏，并且容易产生图像采集的干扰，为图像比对带来困难。

现在的方法只有监控进行图像或视频的识别，在图像或视频采集出现问题或识别问题时，容易对土地结构出现误判。没有其他纠正监测，不能采集土地的其他数据信息进行核对。因此，需要设计一种土地结构变化的监测识别系统及方法，以解决现有土地结构识别单一容易误判以及图像存储量大影响使用寿命的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种土地结构变化的监测识别系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种土地结构变化的监测识别系统，包括采集装置、数据处理主机和监控平台，所述采集装置设有摄像头、温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH测试仪，温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH两复合电极安装在土壤中，摄像头通过通讯线连接控制箱中的数据处理主机，控制箱中安装PH测试仪和采集器，PH两复合电极通过通讯线连接PH测试仪，用于采集分析土壤的PH值，温湿度传感器和土壤电导率传感器通过通讯线连接采集器，用于采集土壤的温湿度和电导率，PH测试仪和采集器通过通讯线连接数据处理主机；

数据处理主机内设有通讯模块，数据处理主机无线连接监控平台，用于将监控视频和温湿度、电导率和PH值传输到监控平台上，数据处理主机还设有微处理器和存储器，微处理器内安装有图像对比软件，用于对摄像头采集的监控视频进行截图和相似度对比，用于将时间在前的相同截图和监控视频删除，将不同的截图和监控视频均传输至监控平台上；

监控平台实时显示摄像头的监控画面和采集的温湿度、电导率、PH值和，监控平台上设有报警模块，用于对数据处理主机掉线报警以及有区别的截图和监控视频传输报警。

具体的是，所述图像对比软件对摄像头的监控视频进行分割成3分钟的短视频，图像对比软件对短视频的第一帧进行截图，图像对比软件对前后时间的截图生成直方图进行对比。

具体的是，所述存储器分区设有回收箱，存储器存放截图和短视频以及采集的温湿度、电导率和PH值文本数据，回收箱内存放截图相同的时间在前的截图和短视频，存储器内设定截图和短视频的保存时间为10天，回收箱内设定截图和短视频的保存时间为3天。

具体的是，所述数据处理主机设有电路板，电路板上设有微处理器，微处理器采用STM32 H7芯片，电路板上还设有摄像头数据接口、温湿度传感器接口、土壤电导率传感器接口和PH测试仪接口。

具体的是，所述通讯模块采用4G-cat1通讯模组，4G-cat1通讯模组和连接的SIM卡槽安装在电路板上，4G-cat1通讯模组连接路由芯片，用于发送和桥接无线网络。

一种土地结构变化的监测识别方法，包括以下步骤：

1)摄像头、数据处理主机、温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH测试仪进行编号录入监控平台，摄像头安装后1天内的监控视频和截图全保存在存储器中，做后面截图的对比图片，并将1天内的监控视频和截图通过通讯模块传输至监控平台内存储；

2)数据处理主机内设定每6小时采集一次温湿度、电导率和PH值，并设定每24小时通过通讯模块上传一次采集数据到监控平台上；

3)摄像头的监控实时画面通过通讯模块传输至监控平台进行实时显示，然后微处理器的图像对比软件截取摄像头的监控画面，形成3分钟一段的短视频，图像对比软件的截图功能将短视频的第一帧图像进行截取形成截图；

4)截图与存储器中时间最新的截图进行相似度对比分析，如果截图和存储器中的截图相似度为100％，则将此截图和对应的短视频删除到回收箱内，在回收箱内3天后自动清理；

5)如果截图和存储器中的截图相似度不足100％，则将此截图和对应的短视频存放到存储器内，同时将截图和短视频通过通讯模块传输至监控平台内，监控平台上进行报警提示“有异常监控”，提醒用户观察核对；

6)用户通过人工进行对报警截图和短视频，与之前的统一摄像头下的截图和短视频对比，分析土地结构是否变化，然后根据上传的采集数据统计分析土壤性质是否发生变化；

7)数据处理主机内路由芯片能发射无线信号，连接周围的数据处理主机，数据处理主机之间互相桥接，不间断上传到监控平台数据。

具体的是，所述步骤4)中的相似度对比分析即在微处理器内植入OpenCV软件，并在OpenCV软件内编写图片对比程序，将需要对比的两个图片转换成直方图，然后对直方图进行比较，真实地反映了图片的相似度。

具体的是，所述步骤4)中的相似度为100％表示进行图片相似度比较时，取值范围为[-1,1]；越接近1说明两幅图片越相似，两个图片都为0.98以上时相似度即为100％。

本发明具有以下有益效果：

本发明设计的土地结构变化的监测识别系统及方法

1、通过采集的不同区域的土地的监控图像、PH值、温湿度、土壤电导率信息，每个采集装置安装一个独立的数据处理主机，用于采集上述信息并进行基础处理和储存和上传，数据处理主机内进行图像首次对比，将重复数据直接替换更新，减轻系统的负担，提高传输和处理效率，通过土壤的PH值、温湿度和电导率对图像对比有差异的，进行二次对比，大大降低误判率；

2、数据处理主机内设有通讯模块和路由芯片，一个扩展收发无线，用于相近的数据处理主机间的无线桥接，增强信号传输，避免因一个无线模块损坏造成数据断传，一个无线远传，直接传输至监控平台，进行数据传输，监控平台内设置报警条件，进行自动监控；

3、本发明实现对截图和视频的预处理，减少人工监测，降低使用成本，提高工作效率。

附图说明

图1是土地结构变化的监测识别系统的结构框图。

图2是土地结构变化的监测识别方法的流程图。

图3是数据处理主机的结构示意图。

图中：1-数据处理主机；2-微处理器；3-通讯模块；4-路由芯片；5-SIM卡槽；6-摄像头数据接口；7-温湿度传感器接口；8-土壤电导率传感器接口；9-PH测试仪接口；10-电路板。

具体实施方式

以下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、完整地进一步详细的说明。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，一种土地结构变化的监测识别系统，包括采集装置、数据处理主机1和监控平台，采集装置设有摄像头、温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH测试仪，温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH两复合电极安装在土壤中，摄像头通过通讯线连接控制箱中的数据处理主机1，控制箱中安装PH测试仪和采集器，PH两复合电极通过通讯线连接PH测试仪，用于采集分析土壤的PH值，温湿度传感器和土壤电导率传感器通过通讯线连接采集器，采集器合成的到数据处理主机1内，用于采集土壤的温湿度和电导率，PH测试仪和采集器通过通讯线连接数据处理主机1。通过采集的不同区域的土地的监控图像、PH值、温湿度、土壤电导率信息，每个采集装置安装一个独立的数据处理主机1，用于采集上述信息并进行基础处理和储存和上传，数据处理主机1内进行数据首次对比，将重复数据直接替换更新，减轻系统的负担，提高传输和处理效率，通过土壤的PH值、温湿度和电导率对图像对比有差异的，进行二次对比，大大降低误判率

数据处理主机1内设有通讯模块3，数据处理主机1无线连接监控平台，用于将监控视频和温湿度、电导率和PH值传输到监控平台上，数据处理主机1还设有微处理器2和存储器，微处理器2内安装有图像对比软件，用于对摄像头采集的监控视频进行截图和相似度对比，用于将时间在前的相同截图和监控视频删除，将不同的截图和监控视频均传输至监控平台上；图像对比软件对摄像头的监控视频进行分割成3分钟的短视频，图像对比软件对短视频的第一帧进行截图，图像对比软件对前后时间的截图生成直方图进行对比。数据处理主机1设有电路板10，电路板10上设有微处理器2，微处理器2采用STM32 H7芯片，电路板10上还设有摄像头数据接口6、温湿度传感器接口7、土壤电导率传感器8接口和PH测试仪接口9。通讯模块3采用4G-cat1通讯模组，4G-cat1通讯模组和连接的SIM卡槽5安装在电路10板上，4G-cat1通讯模组连接路由芯片4，用于发送和桥接无线网络。数据处理主机1内设有通讯模块3和路由芯片4，一个扩展收发无线，用于相近的数据处理主机1间的无线桥接，增强信号传输，避免因一个无线模块损坏造成数据断传，一个无线远传，直接传输至监控平台，进行数据传输，监控平台内设置报警条件，进行自动监控。

存储器分区设有回收箱，存储器存放截图和短视频以及采集的温湿度、电导率和PH值文本数据，回收箱内存放截图相同的时间在前的截图和短视频，存储器内设定截图和短视频的保存时间为10天，回收箱内设定截图和短视频的保存时间为3天。

监控平台实时显示摄像头的监控画面和采集的温湿度、电导率、PH值和，监控平台上设有报警模块，用于对数据处理主机1掉线报警以及有区别的截图和监控视频传输报警。

一种土地结构变化的监测识别方法，包括以下步骤：

1)摄像头、数据处理主机、温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH测试仪进行编号录入监控平台，摄像头安装后1天内的监控视频和截图全保存在存储器中，做后面截图的对比图片，并将1天内的监控视频和截图通过通讯模块传输至监控平台内存储；

2)数据处理主机1内设定每6小时采集一次温湿度、电导率和PH值，并设定每24小时通过通讯模块3上传一次采集数据到监控平台上；

3)摄像头的监控实时画面通过通讯模块3传输至监控平台进行实时显示，然后微处理器2的图像对比软件截取摄像头的监控画面，形成3分钟一段的短视频，图像对比软件的截图功能将短视频的第一帧图像进行截取形成截图；

4)截图与存储器中时间最新的截图进行相似度对比分析，如果截图和存储器中的截图相似度为100％，则将此截图和对应的短视频删除到回收箱内，在回收箱内3天后自动清理；

5)如果截图和存储器中的截图相似度不足100％，则将此截图和对应的短视频存放到存储器内，同时将截图和短视频通过通讯模块传输至监控平台内，监控平台上进行报警提示“有异常监控”，提醒用户观察核对；

6)用户通过人工进行对报警截图和短视频，与之前的统一摄像头下的截图和短视频对比，分析土地结构是否变化，然后根据上传的采集数据统计分析土壤性质是否发生变化；

7)数据处理主机1内路由芯片4能发射无线信号，连接周围的数据处理主机1，数据处理主机1之间互相桥接，不间断上传到监控平台数据。

相似度对比分析即在微处理器2内植入OpenCV软件，并在OpenCV软件内编写图片对比程序，将需要对比的两个图片转换成直方图，然后对直方图进行比较，真实地反映了图片的相似度。相似度为100％意思表示进行图片相似度比较时，取值范围为[-1,1]；越接近1说明两幅图片越相似，两个图片都为0.98以上时相似度即为100％。具体的实施方法为：

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.一种土地结构变化的监测识别系统，其特征在于，包括采集装置、数据处理主机和监控平台，所述采集装置设有摄像头、温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH测试仪，温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH两复合电极安装在土壤中，摄像头通过通讯线连接控制箱中的数据处理主机，控制箱中安装PH测试仪和采集器，PH两复合电极通过通讯线连接PH测试仪，用于采集分析土壤的PH值，温湿度传感器和土壤电导率传感器通过通讯线连接采集器，用于采集土壤的温湿度和电导率，PH测试仪和采集器通过通讯线连接数据处理主机；

数据处理主机内设有通讯模块，数据处理主机无线连接监控平台，用于将监控视频和温湿度、电导率和PH值传输到监控平台上，数据处理主机还设有微处理器和存储器，微处理器内安装有图像对比软件，用于对摄像头采集的监控视频进行截图和相似度对比，用于将时间在前的相同截图和监控视频删除，将不同的截图和监控视频均传输至监控平台上；

监控平台实时显示摄像头的监控画面和采集的温湿度、电导率、PH值和，监控平台上设有报警模块，用于对数据处理主机掉线报警以及有区别的截图和监控视频传输报警。

2.根据权利要求1所述的土地结构变化的监测识别系统，其特征在于，所述图像对比软件对摄像头的监控视频进行分割成3分钟的短视频，图像对比软件对短视频的第一帧进行截图，图像对比软件对前后时间的截图生成直方图进行对比。

3.根据权利要求2所述的土地结构变化的监测识别系统，其特征在于，所述存储器分区设有回收箱，存储器存放截图和短视频以及采集的温湿度、电导率和PH值文本数据，回收箱内存放截图相同的时间在前的截图和短视频，存储器内设定截图和短视频的保存时间为10天，回收箱内设定截图和短视频的保存时间为3天。

4.根据权利要求1所述的土地结构变化的监测识别系统，其特征在于，所述数据处理主机设有电路板，电路板上设有微处理器，微处理器采用STM32 H7芯片，电路板上还设有摄像头数据接口、温湿度传感器接口、土壤电导率传感器接口和PH测试仪接口。

5.根据权利要求1所述的土地结构变化的监测识别系统，其特征在于，所述通讯模块采用4G-cat1通讯模组，4G-cat1通讯模组和连接的SIM卡槽安装在电路板上，4G-cat1通讯模组连接路由芯片，用于发送和桥接无线网络。

6.根据权利要求1-5任一所述的土地结构变化的监测识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)摄像头、数据处理主机、温湿度传感器、土壤电导率传感器和PH测试仪进行编号录入监控平台，摄像头安装后1天内的监控视频和截图全保存在存储器中，做后面截图的对比图片，并将1天内的监控视频和截图通过通讯模块传输至监控平台内存储；

2)数据处理主机内设定每6小时采集一次温湿度、电导率和PH值，并设定每24小时通过通讯模块上传一次采集数据到监控平台上；

3)摄像头的监控实时画面通过通讯模块传输至监控平台进行实时显示，然后微处理器的图像对比软件截取摄像头的监控画面，形成3分钟一段的短视频，图像对比软件的截图功能将短视频的第一帧图像进行截取形成截图；

4)截图与存储器中时间最新的截图进行相似度对比分析，如果截图和存储器中的截图相似度为100％，则将此截图和对应的短视频删除到回收箱内，在回收箱内3天后自动清理；

5)如果截图和存储器中的截图相似度不足100％，则将此截图和对应的短视频存放到存储器内，同时将截图和短视频通过通讯模块传输至监控平台内，监控平台上进行报警提示“有异常监控”，提醒用户观察核对；

6)用户通过人工进行对报警截图和短视频，与之前的统一摄像头下的截图和短视频对比，分析土地结构是否变化，然后根据上传的采集数据统计分析土壤性质是否发生变化；

7)数据处理主机内路由芯片能发射无线信号，连接周围的数据处理主机，数据处理主机之间互相桥接，不间断上传到监控平台数据。

7.根据权利要6所述的土地结构变化的监测识别方法，其特征在于，所述步骤4)中的相似度对比分析即在微处理器内植入OpenCV软件，并在OpenCV软件内编写图片对比程序，将需要对比的两个图片转换成直方图，然后对直方图进行比较，真实地反映了图片的相似度。

8.根据权利要求4所述的深度学习监控视频遮挡的识别方法，其特征在于，所述步骤4)中的相似度为100％表示进行图片相似度比较时，取值范围为[-1,1]；越接近1说明两幅图片越相似，两个图片都为0.98以上时相似度即为100％。

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